Слайд 2Динамика
Динамика – раздел механики, изучающий движение тел с учетом причин,
вызывающих это движение
Слайд 3Основные понятия динамики
Масса
Плотность
Импульс тела
Сила
Слайд 4Предмет динамики.
Основные понятия динамики.
Масса (m) – скалярная физическая величина, являющаяся
мерой инертных и гравитационных свойств тела.
Может служить мерой энергосодержания
[m] = кг.
Слайд 5Предмет динамики.
Основные понятия динамики.
Основные свойства массы:
− масса в классической
механике не зависит от скорости движения;
− масса является величиной
аддитивной, т.е. масса системы тел равняется сумме масс тел, входящих в систему
m = m1+m2;
− масса замкнутой системы остается величиной постоянной, т.е. выполняется закон сохранения массы (m= const).
Слайд 6Предмет динамики.
Основные понятия динамики
Плотность(ρ) – скалярная физическая величина, характеристика материала,
численно равная массе единицы объема.
Слайд 7Предмет динамики.
Основные понятия динамики
Импульс тела( ) – векторная физическая величина,
равная произведению массы тела на его скорость.
Слайд 8Предмет динамики.
Основные понятия динамики
Сила ( ) – векторная физическая
величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело других тел или
полей? в результате которого тело приобретает ускорение и (или) изменяет свою формы и размеры.
Свойства силы:
материальное происхождение;
инвариантность по отношению к переходу в другую систему отсчета;
силы характеризуются модулем (численным значением), направлением, точкой приложения.
F= Н
Слайд 9Предмет динамики
Причиной, определяющей характер движения и его изменение,
является взаимодействие
тел.
По природе все взаимодействия принято делить на четыре типа:
гравитационное;
слабое;
электромагнитное;
сильное.
В макромире,
который нас окружает, существенными являются только
гравитационное и электромагнитное взаимодействия, которые мы и
будем рассматривать в данном разделе физики.
Слайд 11Гравитационные взаимодействия.
Закон всемирного тяготения
Слайд 12
Сила тяготения очень мала и становится заметной только тогда, когда
хотя бы одно из взаимодействующих тел имеет очень
большую массу
(планета, звезда).
Физический смысл
G=6,67*10-11 Н*м2/кг2
Гравитационная постоянная численно равна силе, с которой притягиваются две материальные точки массой по 1 кг. на расстоянии 1 м.
Слайд 13Гравитационные взаимодействия.
Закон всемирного тяготения
Если одно из
взаимодействующих тел – Земля, а тело
массой m находится на
высоте h от поверхности Земли, то
закон всемирного тяготения записывается в виде
М– масса Земли;
R – средний радиус Земли.
Слайд 14Сила тяжести
Частным случаем сил всемирного тяготения является сила тяжести –
это сила, с которой Земля притягивает тела, находящиеся вблизи ее
поверхности.
Слайд 15Сила тяжести
Сила тяжести, действующая на тело,
пропорциональна его массе.
На тело
массой 100 г действует сила тяжести 1 Н.
Слайд 16Сила тяжести
Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.
Слайд 17Сила тяжести
Земля слегка приплюснута у полюсов, экваториальный
радиус Земли больше
полярного. Находясь на экваторе
тело расположено дальше от центра Земли,
поэтому
сила тяжести на экваторе меньше, чем на полюсе.
Слайд 18Вес тела
Вес – это сила, с которой тело вследствие притяжения
к Земле действует на опору или подвес.
Если тело и опора
неподвижны или движутся прямолинейно и равномерно, то вес тела по своему численному значению равен силе тяжести, действующей на тело.
Слайд 19Вес тела
Вес действует не на тело, а на опору или
подвес.
Вес всегда направлен перпендикулярно опоре
или вдоль подвеса.
Слайд 20Электромагнитные взаимодействия.
Частными случаями проявления электромагнитных взаимодействий являются
силы упругости
силы
трения.
Сила, возникающая в результате деформации тела и направленная в сторону
смещения частиц тела, называется силой упругости.
Слайд 21Сила упругости
Модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо
пропорционален изменению длины тела.
- закон Гука
k – жесткость
Слайд 22Сила упругости
Закон Гука справедлив только для упругой деформации.
Упругая деформация –
деформация, при
которой тело возвращается в исходное
положение после снятия сил, вызывающих
деформацию.
Слайд 23Электромагнитные взаимодействия
Сила трения
Сила трения – сила, которая возникает при движении
одного тела по поверхности другого, приложена к движущемуся телу и
направлена против движения.
Слайд 24Электромагнитные взаимодействия
Сила трения
Причины силы трения:
Неровности поверхностей
Взаимодействие молекул соприкасающихся тел
Слайд 25Электромагнитные взаимодействия
Сила трения
Чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем
больше
сила трения.
Один из способов уменьшить силу трения – смазка.
Слайд 26Электромагнитные взаимодействия
Сила трения
Сила трения, которая возникает при скольжении одного тела
по поверхности другого называется силой трения скольжения.
Fтр = m·N.
- коэффициент трения скольжения;
N - сила нормального давления тела на опору, равная силе реакции опоры.
Сила трения качения - сила трения, возникающая при
качении одного тела по поверхности другого тела.
При равных нагрузках сила трения качения всегда меньше силы трения
скольжения.
Слайд 27Электромагнитные взаимодействия
Сила Архимеда
На тело погруженное в жидкость или
газ действует
выталкивающая сила, равная весу вытесненной
жидкости
FA = ρж Vж g
где
ρж - плотность жидкости,
Vж - объем вытесненной жидкости (который равен объему погруженной части тела),
g -ускорение свободного падения
Архимедова сила направлена противоположно силе тяжести, поэтому вес тела в жидкости или газе оказывается меньше веса, измеренного в вакууме.
Слайд 28Основные законы динамики материальной точки
(законы Ньютона)
Слайд 29Основные законы динамики материальной точки
(законы Ньютона)
Слайд 30Основные законы динамики материальной точки
(законы Ньютона)
Второй закон Ньютона
Скорость изменения импульса
материальной точки
равна результирующей всех сил, действующих на тело
Импульс тела
равен
Слайд 31Второй закон Ньютона
Если масса тела остается постоянной m = const
,
Результирующая всех сил, действующих на тело, равна
произведению массы тела на
его ускорение.
Если F=const то, умножив обе части предыдущего уравнения на dt ,
получим:
Проинтегрировав полученное уравнение, получим:
где - импульс силы
Импульс силы равен изменению импульса тела.
Из второго закона Ньютона следует, что изменения скоростей материальных
точек или тел происходят не мгновенно, а в течение конечных промежутков
времени.
Слайд 33Закон сохранения импульса.
Основные понятия
Механическая система − совокупность материальных точек (тел),
взаимодействующих и обменивающихся энергией, как между собой, так и с
другими телами (внешней средой).
Механическая система называется замкнутой (изолированной), если внешних сил нет.
Слайд 34Закон сохранения импульса
Рассмотрим механическую систему, состоящую из n тел,
масса и
скорость которых соответственно равны m1, m2, ...,mn, и v1,
v2, ..., vn.
Пусть F′1, F′2,...,F′n, – равнодействующие внутренних сил, действующих
на каждое из этих тел.
F 1, F2, ..., Fn, – равнодействующие внешних сил.
Запишем второй закон Ньютона для каждого из n -тел механической системы:
Слайд 35Закон сохранения импульса
Складывая почленно эти уравнения, получаем
Но так как геометрическая
сумма внутренних сил механической системы по третьему закону Ньютона равна
нулю, то
Таким образом, производная по времени от импульса механической системы равна геометрической сумме внешних сил, действующих на систему.
Слайд 36Закон сохранения импульса
В случае отсутствия внешних сил (рассматриваем замкнутую систему)
Данное
выражение является законом сохранения импульса: импульс замкнутой системы сохраняется, т.е.
не изменяется стечением времени
i – номер точки (тела) механической системы
Импульс системы может быть выражен через скорость ее центра масс.
Слайд 37Центр масс. Закон движения центра масс.
Слайд 38Центр масс. Закон движения центра масс.
Слайд 39Центр масс. Закон движения центра масс.