Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Законите на Нютон

Основните закони на механиката

Механика - физика е Radel, която е най-широко влезе в различните сектори на икономиката. Това е на всички видове машини, металообработващи машини, автомобили, структурен анализ на сгради и съоръжения. Без високотехнологични механика не могат да работят процеси: стартирането на сателити, които изчисляват техните орбити и системи за контрол, изучаването на Вселената, изграждането на въздухоплавателни средства, ускорители, всички видове оръжия. В медицината, механична толкова значимо, колкото и в други области на икономиката. Механични продукти са широко използвани в медицината. Те се използват в хирургията и травматологията, кардиологията, онкологията и други области. Повечето високотехнологични съвременни устройства използват високо-прецизната механика, например, сочещи към даден лазерни лъчи, или ултразвуково лъчение и греди на заредени ускорители на частици. Наименование на изследвания в областта на медицината са били поставени в механика на флуидите за движение и се превръща в отправна точка за изграждане на батериите, а след това на електрически ток теория.

Механиците могат да бъдат разграничени динамични и статични закони механично опазване и закона за всемирното привличане.

Dynamics раздел, наречен механика, която изучава различните видове механично движение на тела и тяхното взаимодействие един с друг. Тя включва динамиката на транслацията и въртеливо движение, динамика на движението на течности. Образуване на динамиката Нютон помогна за създаването на първата теория за обяснение на света около нас. Тази теория става известна като класическата механика.

В основата на високоговорителите се долива три от закона на Нютон, са част от класическата механика.

концепция на сила Въведение Нютон е основа за формулирането на законите на механиката. Добре известно е, че скоростта на всеки орган, променени от други органи. В тяхно отсъствие, тялото спира или се движи равномерно, но намалението (промяна) се ускори отново възниква под влиянието на външни сили. Ако мислено се предположи, че тялото е оставено без от външни сили, то логично следва да се движи равномерно по права линия. Това изявление е първият закон на Нютон. Неговата по-прецизна формулировка е, както следва: има инерционен референтен система по отношение на които тялото при липса на излагане на външни сили (или тяхната взаимна компенсация) спестява на състоянието на покой или униформа праволинейно движение. По смисъла на първия закон на Нютон гласи, че ако тялото няма да действа, нито който и да е външна сила, и посоката си на движение и скоростта ще остане непроменена.

Системи за справка, която се прави първата закон на Нютон, наречени инерционни. Чрез сключването на съществуването на феномена на инерция за първи път дойде Galileo, тогава Нютон. Galileo за първи път е формулирана и на принципа на относителността, която носи неговото име: не може да се установи никакви механични експерименти, извършени в инерциална референтна рамка, тази система се основава или се движи равномерно по права линия.



Например, вие сте във влака, който бавно започва да се движи върху местообитанията. Гледайки през прозореца на различен състав, който се намира на съседни коловози, не можете да определите кой от влаковете започна да се движи - или съседа си. Просто ножица колелата върху релсата ставите ви позволяват да зададете движението започна си състав.

Впоследствие принципа беше удължен до инерциална референтна система се движи с всеки, включително релативистични скорости. Тя е наречена на принципа на относителността: математическия израз на някакъв закон на физиката има същата форма във всяка инерциална отправна система.

Системи за справка, която не притежава първия закон на Нютон се наричат неинерциални. За не-инерционни еталонни системи включват, например, референтната система намира на Земята и въртящи се с него. Като цяло, почти всички не-инерциална референтна рамка, като небесни тела и галактики не се движи по права линия. Инерционен референтен система - по-скоро идеализирана и се прилага в по-ограничено пространство или време.

Един пример за не-инерциална референтна рамка е нашата Земя. Всяка координатна система разположен върху него първо се върти около оста на земята със земята. На второ място, заедно с Земята се върти около слънцето. На трето място, заедно със Слънцето и в движение Milky Way в една спирала, а освен това се ускори. Както можете да видите, движението на избраната координатна система ще бъде много трудно. Въпреки това, в тези условия, можете да изберете една координатна система, която може с добра степен на точност счита инерционно. За тази цел е необходимо да се налагат ограничения върху размерите на системата, в която ние ще направим измервания. Необходимо е също така да се ограничи времето, през което ние ще направим измервания.

Помислете, например, измерване на скоростта на влака между Москва и Санкт Петербург. Тази система в сравнение с размера на Земята е малък (сравни 700 km и 13 000 Km диаметър на Земята). Ето защо, референтната система може да се счита приблизително инерционно. Въпреки, че тази идея е много условно, защото земята дори 4 часа движението се върти на една шеста от своя период на ротация. Москва и Санкт Петербург през това време ще се движи около Земята на разстояние от ~ 3300 km.

вторият закон на Нютон гласи, че ускорението на едно тяло е право пропорционална на резултатната на всички сили, приложени към тялото:

(2.2.1)

Властта може да се определи като ефектът върху тялото, то може да доведе до състояние на бързо движение. Резултантната на всички сили, посочени векторната сума на всички сили, приложени към тялото. В SI единици сила се измерва в нютони , Желанието на тялото, за да се противопоставят на промяната в нейното движение се нарича инерция на тялото. Мярката на инерцията на телесното тегло.

вторият закон на Нютон се отнася до най-фундаменталните закони на физиката. Той не се прилага втория закон на Нютон в не-инерциална отправна система. Например, в един падащо тяло, за да се вдигне сила актове, макар и в относителен покой на тялото асансьор (а = 0). В същото време по отношение на земята е тялото се движи с ускорение г. Смисълът на втория закон на Нютон е, че ако тялото се движи неравномерно или не-прав, то тогава непременно сила. Всяко тяло или частица във Вселената от гледна точка на тежестта винаги ще се премести в комплекс извън праволинейна траектория. Според общата теория на относителността на Айнщайн, дори фотони под влияние на гравитацията леко се огъват своята траектория.

В допълнение към тези закони, наблюдения показват, че книгата на който действа гравитацията обаче почива. Увеличаването на натиска върху книгата не води до нейното движение. Следователно, трябва да има сила баланси на силата на гравитацията.

Такива сили се определят от третия закон на Нютон, който гласи, че когато едно тяло действа върху друг с определена сила, от второто тяло на първия сила, равна по сила и противоположни по посока на действие сила. С други думи, силата на действие е равна на силата на противодействие, или:

(2.1.2)

По този начин третият закон на Нютон определя реакционната сила на реакцията на пода или N. Ето един пример. Човек се движи по земята от силата на триене F TR (Фигура 2.1). За един човек може да се движи под краката им в почвата не трябва да се измъкне, че е това, скоростта на движение на краката по отношение на почвата трябва да е равна на нула. Това е, когато силата на съпротивление на почвата е силата на триене. TR на силата на триене F работи върху човешката страна на почвата, и силата, човек Той действа върху почвата. Тези сили са свързани третия закон на Нютон:

Фигура 2.6. За обяснение на силата на триене с човешкото движение.

Друг пример. Ако човек ще се премести на леда, устойчивост на почвата се намалява и скоростта на движението му ще бъде по-малко, тъй като краката ще приплъзване. Тя се казва, "като катерица в клетка." В смисъл, това означава, че протеинът е стартиран в колело, бързо става чрез лапите си, и по този начин остава на мястото си. Това е така, защото на оста на триенето колело е практически нула. По този начин силата на съпротивлението на колелото е нула , Под влияние на лапите на протеини, тя се превръща в обратната посока. Т.т. триене сила F, упражнявано от колелата на протеин е нула.

Когато тялото е в покой, на силата на гравитацията, е реакцията на подкрепа, на която този орган работи е описан третия закон на Нютон:

(2.2.3)

Везни върху тялото на пролетта, реакцията ние измерваме седалката на пролетта, което означава, че степента на компресия под влияние на телесното тегло.

Едно и също на Земята и тялото на Луната ще има същата маса, но различно тегло, тъй като ускорението на гравитацията на Земята повече от 6 пъти, отколкото на Луната. В асансьора, се движи нагоре с ускорение (Фигура 2.2), силата на гравитацията е подкрепа реакция, която действа от масата на тялото :

(2.2.4)

Fig.2.7. На концепцията за земна реакция.

От (2.2.4), че когато тялото се движи надолу ускорение, край реакция N на намалява, и ако тялото се ускорява нагоре и теглото му се увеличава. Три закон на Нютон са основните класически закони, описващи движението.

Откриването на три закона на динамиката на Нютон позволи да се въведе понятието инерциална референтна система и да научат как да се премине от един кадър в друг, да се въведе понятието за сила, маса, ускорение, като реакция, за да се определят условията на движение на тялото и да обясни причините за своето състояние на покой. Това е началото на теоретична механика и много приложни области на науката и технологиите.

От особено значение е играл от откриването на принципа на суперпозиция, което прави възможно използването на постиженията на математиката (особено линейна алгебра, освен правило вектор) в описанието на физични явления.

Значението му е, както следва. Ако тялото има няколко сили, като общият им ефект, равен на сумата вектор на прилаганите сили:

(2.2.5)

Сили се формират от вектор допълнение правило (Фигура 2.8).

Фиг. 2.8. Наслагване принципи: а) добавяне на вектори, б) изваждане на вектори.

Уравнение (2.2.5) показва валидността на принципа суперпозиция (принцип суперпозиция), който е формулиран, както следва от: Ако е акт на тялото в същото време няколко сили, действието на всеки един от тях може да се разглежда независимо от действията на другите.

Ако този принцип не се експлоатира, във Формула (2.2.5) сила F аз трябва да се умножи с коефициентите а аз, различаващи се от единство. Смисълът на тези фактори - степента на нарушение на принципа на суперпозиция за всеки от властта (ако не е счупен след това а аз = 1). С добавянето на сили, че ще бъде невъзможно да се прилагат правилата на допълнение вектор, с изключение на коефициентите α аз.

Както се оказа, принципа на суперпозиция е валидно във всички клонове на физиката. Така че - тя притежава също така важен фундаментален факт.

Силите на триене. Прилагане на законите на Нютон, за да се определи силата на триене като силата, която предотвратява движението.

При шофиране триене има вредно въздействие: изразходва повече енергия, загрява тялото и контактуване води до бързото им влошаване и унищожаване, намалява скоростта. При проектирането на много механизми, значителни технологични усилия се прилагат, за да се намали триенето между частите на механизмите. Така например, подобряване на качеството на маслото в автомобилни двигатели.

От друга страна, и триенето е положителен. Например, нашето движение или скокове скакалци, предоставени от триене. Car мръдна, защото той действа от страна на Земята силата на триене. Ако се намалява триенето, колелото ще започне да се измъкне ( става по-малка, и като ), А скоростта на автомобила се намалява (Фигура 2.9). Ако силата на триене е равна на нула, след това колата ще стои на едно място, а колелата се въртят. Триенето преобразува механичната енергия в топлина. Както знаете, нашите предци са получили огъня чрез триене на две пръчки заедно, или издълбани камъни огън триенето на.

Фигура 2.9. На концепцията за ролята на триене, когато превозното средство се движи.

Има различни видове на силата на триене: външни и вътрешни. Външно нарича триене, което се случва, когато контакт тел. В този случай, силите на триене са насочени по повърхността него (по допирателна към него). Освен това, силата на триене е винаги перпендикулярно на реакционната сила на пода, както е показано в (Fig.2.4). Вътрешно триене или вискозитет се нарича формата на триене между слоеве от течност или газ.

За външно триене са статично триене, плъзгане и търкаляне. статично триене възниква между фиксираните органи, които се опитват да мръдна. Когато се опитате да се движат на мира маса триене равна сила, приложена към масата, тъй като ние се увеличи усилията, и на масата продължава да стои на едно място. Статично триене - сила, насочена противоположния ефект върху тялото на външната сила:

(2.2.6)

където к латентност - коефициентът на статично триене, F - приложена сила.

Обикновено статично триене коефициент К РОК = 1, която е равна на силата, приложена от силата на статичното триене модул (Фигура 2.10). Това се случва в обхвата на промяна на сила F: или ако сила е насочена в обратна посока, тя описва долната лява част на графиката на фигура 2.10. Вариация среща в интервала:

Когато се прилага сила на масата, ще започне да се движи. Това се случва, когато статичното триене триене при плъзгане става равна на , Ако ние продължаваме да се увеличи силата, той придобива ускорение. T приплъзване renie - силата на движение на съпротивлението на тялото върху повърхността на друг, насочени в посока, обратна на движението и описана от израза:

(2.1.7)

където - Подова реакционната сила (това е показано на фигура 2.2), к CK - коефициент на триене при плъзгане, които, както и коефициентът на статичното триене е безразмерна величина. Това зависи от материалите, използвани за производство на повърхността на триене, и обработка условия, което води до промяна в повърхност гладкост. Това съотношение се измерва експериментално за някои приплъзване материал, от друга. За практическо използване, има маси на триене коефициенти. На фигура 2.5 е показана зависимостта на силите на статично триене и плъзгане от приложената сила. Силата на триене не зависи от приложената сила.

Фиг. 2.10. Зависимостта на статичното триене сила F и приплъзване ПОК F CK приложената сила.

В случай на контакт на кръгли и плоски или кръгли повърхности триене на две тела на сила на триене при търкаляне. Причината за триене при търкаляне е свързано с областта на контакт между двете повърхности. Колкото по-малка дъга с дължина L на контакт между две повърхности, по-ниска сила на триене при търкаляне (фигура 2.11). Както се вижда на фигура 2.6 нормалната компонента на стандартите за реакция R подкрепа компенсира ефекта на гравитацията, и допирателна компонент R Tang свързани с търкаляне триене сила F = к Куч Куч R Tang:

(2.2.8)

Kutch където К - безразмерен коефициент на триене при търкаляне, L - половината от дължината на дъгата от контактни повърхности, R - радиус на търкаляне тялото.

Например, една каруца по черен път се движи с ниска скорост, и колата на магистралата може да достигне до значително по-високи скорости. Да не се "помпа" колелата на превозното средство, като триене при плъзгане прекалено намалена, като по този начин намаляване на стабилността на колата на пътя по време на рязко спиране. За да се намали триенето на две кръгови цилиндри, носен един в друг, между двата набора от сачмени - лагери храсти.

Вискозна триене. Силата на триене възниква, когато тялото се движи в течност или газ. Тъй като метална топка, която падна в аквариума, че ще получите някои стабилен (постоянна) скорост. Капки дъжд във въздуха и падане с определен краен скорост (при липса на вискозна скорост триене ще възлязат на стотици метри в секунда, грубо като куршум, и едва ли някой може да искате да падне под дъжд). Тя е създадена експериментално, че в течностите, поради високата им плътност и следователно вискозитета, тялото не може да се развие по-висока скорост. Поради това в тях силата на вискозно триене на слоеве телесна течност е пропорционална на скоростта на тялото и следователно е:

(2.2.9)

Фиг. 2.11. Силата на триене при търкаляне.

където W К - коефициент на триене в вискозен флуид, V - скоростта на тялото.

Силата на вискозно триене на газа, когато плътността на материята в много по-ниски, отколкото в течността е пропорционална на квадрата на скоростта на тялото:

(2.2.10)

VTG където К - коефициент на вискозно триене на газ, V - скоростта на тялото.

Коефициентите на триене на вискозна течност и газ - триизмерни количества:

Пример за вискозно триене е фрикционни слоеве на водата в река или поток. Близо скорост брега водата е близо до нула, докато в центъра на увеличенията на речните водни скорост. разпределението на скоростта има формата, показан на фиг. 2.12.

Фиг. 2.12. Пример вискозно триене.

Друг пример - капки за скорост падат на земята. Представете си, че дъждът, падайки на земята от височина 2000 метра. Ако нямаше въздух съпротивление, скоростта на повърхността на земята е да:

,

Скоростта им би била сравнима със скоростта на куршум. Капките са перфорирани облицовка на колата, но човекът просто може да ви убие. В действителност, с маса 0,1 гр скорост капчица ще бъде:

,

По този начин, на триенето на капките въздушните определя тяхната максимална скорост, и десет пъти намалява то в сравнение с темпа на движение пада без съпротивлението на въздуха.

В закона за гравитацията. Някои учени, включително Хук, идеята е, че силата на привличане между Луната и Земята е пропорционална , Чрез анализиране на взаимодействието на Земята и Луната, Исак Нютон стигна до същото заключение. успех на Нютон се крие във факта, че той разбра естеството на гравитационното взаимодействие между планетите и Слънцето. През 1685 г. той стига до заключението, че силата на взаимодействие между двете тела е пропорционално на техните маси, както и обратния квадрата на разстоянието между тях , Това е съдържанието на известния закона за всемирното привличане на Нютон. Той е формулиран, както следва: всяка частица в вселената привлича всеки частиците със сила директно пропорционална на продукта от техните маси и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. Силата на гравитационното взаимодействие на две инстанции, действащи по линията, свързваща си център на тежестта.

Големината на гравитационната сила е описана от израза:

(2.2.11)

където m 1 и m 2 - маса на взаимодействащите тела, R - разстоянието между тях, Г - гравитационната константа, - А единичен вектор по правата линия, свързваща центровете на маса на тези органи.

Строго погледнато, взаимодействието се осъществява между всички частици на тези органи, че е възможно да се вземат под внимание на интеграцията на взаимодействието (операцията също е изобретен от Newton).

Фиг. 2.13. Опитът Кавендиш.

В закона за гравитацията описва движението на планетите, звездите и галактиките. Отклонението на небесни тела от изчисляват техните траектории определя от наличието на планети около тях - сателити. Този закон е основният астрономически изследвания. Това доведе до много открития във физиката и астрономията, например, за да се определи плътността на планетата, който се намира на Земята в продължение на милиони километри, или да се определи наличието на черни дупки и неутронни звезди.

Количествено, закона за всемирното привличане е потвърдена в опитите на Кавендиш [1], само на 100 години след смъртта на Нютон. На ris.2.13 е едно уникално преживяване за достоверността на Кавендиш. Тя се намира на усукване баланс огледалото. На размисъл "зайче" на по-голямо разстояние от инсталацията не успя да регистрира много малки отклонения [2], в резултат от привличането на двете сфери. В тези експерименти, той е в състояние да експериментално измерване на гравитационната константа G, който със съвременни експериментални данни, стойността е:

От (2.2.11) следва, че гравитационната константа е двумерен количество.

Ускорението на свободно падане за първи път измерва с Galileo, с помощта на закона на гравитацията се определя от уравнението, отнасяща се на силата на гравитацията със силата на тежестта на тялото и на Земята:

(2.2.12)

Къде:

(2.2.13)

Ако тялото е на височина ч над земната повърхност, на силата на гравитацията и, следователно, ускорението на гравитацията трябва да се промени:

(2.2.14)

където - Ускоряване на повърхността на Земята на височина , - Радиус на Земята.

Динамика на кръгово движение. Това следва от първия закон на всеки орган, не се движи по права линия на Нютон, бъдете сигурни, да се движи с ускорение. Движение на тялото с постоянна скорост V по окръжност с радиус R случва с ускорение насочени към центъра на кръга. Поради това се нарича центростремителна ускорението:

(2.2.15)

В този случай, стойността на ускорението не се променя, но се променя посоката си. Действието на центростремителна ускоряването на човек се чувства, когато люлее на люлка, чувствам силата, да го проведе в най-ниската точка на траекторията на люлка. Когато включите пътнически автобус се движи преси срещу стената на автобуса. И в двата случая, от люлка автобуса и стената (Фигура 2.14) на лице, което действа центростремителна сила.

Под действието на центростремителна сила на въртене на планетите и Слънцето. При въртенето на космическия кораб около гравитационно ускорение на земната е центростремителна ускорение. А центростремителна сила и се появява в резултат на гравитацията и земната сателит. В този случай, тя е равна на силата на гравитацията, за да спътници на Земята:

, (2.2.16)

В медицината, за отделяне на вещества широко устройство, наречено центрофуга. Тя всички частици се движат по окръжност с висока скорост. Чрез центробежната сила те да стигнем до определена област на екрана в зависимост от тяхната маса, където те могат да се идентифицират и сглобяване. Друг пример - на пране спин след измиване. При висока скорост центрофуга капки вода летят от мокрите дрехи, да получите от вътрешната страна на стената на центрофуга черупка и се стича й пералня. Колкото по-висока скорост на барабана, на по-малки капчици, които здраво държи висон влакна, изоставят го.

Центробежната сила се нарича равен в абсолютна центростремителна сила, но насочена в обратна посока.

Фиг. 2.14. Пример центростремителна сила.

Тя влезе в не-инерциална координатна система. Това са всички на координатната система, въртящи се заедно кръг заедно с частиците.

На ris.2.15 примери за движение на тялото от изпъкнали и вдлъбнати повърхности. За тези случаи, вторият закон на Нютон може да бъде написано като:

(2.2.17)

(2.2.18)

Както може да се види от (2.2.17) при движението на тялото на изпъкналата повърхност на теглото си, който е реакцията на подкрепа се намалява:

,

и когато се движат по протежение на вдлъбнатата повърхност (2.1.18) се увеличава:

,

Фиг. 2.15. Движение по вдлъбнатата (а) и изпъкнали (В) повърхности.

При движение на изпъкнала повърхност на теглото на превозното средство е намалена, и следователно, намалява стойността на повърхността на триене при плъзгане. Това намалява стабилността на колата, и то скоро може да започне да се плъзга. Когато се движи по протежение на вдлъбнатата повърхност на увеличенията на телесното тегло (като че ли се допълнително притиска към повърхността посредством центробежна сила). В този случай триенето, а оттам и на стабилността на увеличенията на превозното средство.

Когато се движи около Земята тяло има линейна скорост V. Едновременно с това под действието на гравитацията, тя се движи към центъра на Земята с ускорение г. Той е описан от втория закон на Нютон:

Следователно, скоростта е необходимо да се гарантира, че тялото влезе в орбита, и се движи около Земята, не попада върху него, го нарича първата космическа скорост, която е:

С минимална скорост е необходимо да тече сателити, че те не падат на земята и започна да се движи по кръгова орбита.

Сравнение на уравнение описва движението на тялото на изпъкнала повърхност (2.1.17) за движението на сателита в кръгова орбита, се вижда, че теглото (например, реакция на опората, когато пада свободно на Земята - под въздействието на гравитацията) е нула. По този начин, независимо от теглото, например, астронавт да бъде равна на нула в рамките на спътника. Този феномен на свободно падане на тялото заедно с спътника на Земята се нарича безтегловност.

Изследване на поведението на живи организми, включително хора, както и растения в безтегловност условията на място лекарство.

От (2.2.1) и (2.2.3), знаейки силата и ускорението е възможно да се изчисли масата на тялото. В първия случай, когато на втория закон на Нютон (2.2.1) се използва за тази цел, теглото се изчислява по формулата:

,

и той се нарича инертна.

Когато се прилага законът за гравитацията (2.2.3) и (2.2.11), масата може да се изчисли като се използва израза:

,

Това се нарича гравитационната маса. Физични експерименти с много висока точност маса, измерени от двата метода. Съвременните експерименти твърдят, че двете маси инерционно и гравитационното съвпадат с точност по-добра от 10 -11.

По този начин, закона за всемирното привличане посочва, че гравитационното поле съществува около всеки орган, който "прави" всички органи с маса привличат. Когато ще се случи гравитационно отблъскване на органи, на практика, е докладвано. Въпреки, че в природата може да бъде всеки, дори и най-неочаквани открития. Между другото гравитационното отблъскване е една от хипотезите, за да обясни на разширяването на Вселената с ускорение.

2.3. Законите на опазване на импулс и енергия

Енергията и инерцията са най-важните закони на физиката. Оказва се, че дори в природата закони за опазване играят важна роля. Търсене запазени количества и закони, от които те могат да бъдат получени, - предмет на научни изследвания в много области на физиката. Ние извлече тези закони са най-простият начин на втория закон на Нютон. Да въведе понятията стойности изходни скаларни на работа и енергия. Работата на постоянна сила при движение на тялото, се определя като скаларно произведение на силата и движението на проекцията в посока на силата (фигура 2.16):

(2.3.1)

където F - постоянна сила, S - ход, - Ъгълът между посоката на сила и преместване.

Това означава, че работата не е посока, и определя стойност.

Ако ъгълът между силата и сумата преместване на 0 до 90, работната сила ще бъде нула. Действието на няколко сили като сила се работи, взети резултатната на всички сили, приложени към тялото. В случая, когато ъгълът е в движение и по този начин силата на посоката на движение на проекция на тялото се различават по сложен начин, разделяне работа изчислява площта под кривата за размера на правоъгълници Фигура 2.17:

(2.3.2)

където - Разделяне на пътя на интервал S.

Фиг. 2.16. Илюстрация на дефиницията на работната сила.

С намаляване на дяла на интервал пътя за безкрайно работа определя чрез интегриране:

(2.3.3)

Работа и енергия - несвързани понятия. Енергетиката е един от най-важните понятия в областта на науката. И не само в областта на механиката, но също така и в други области на физиката: термодинамика и молекулна физика, електричество, оптика, атомна, ядрени и частица физика. За целите на сумата от всички форми на енергия (общо количество енергия) следва да остане непроменен във всички процеси на природата.

Фиг. 2.17. Изчисление на работата в комплекс, в зависимост от разстоянието.

Енергията на механично движение се нарича кинетична енергия. Връзката между работа и енергия на тялото може да бъде изчислена от втория закон на Нютон:

използване на кинематични връзки:

,

Ние откриваме, че перфектната работа е промяна в кинетичната енергия на тялото:

(2.3.4)

Стойността на наречена кинетична енергия на транслационно движение на тялото.

Комуникация и енергийната работа също могат да бъдат получени чрез интеграция с помощта на формулата (2.3.3):

(2.3.5)

Единицата за измерване на работа и енергия SI са едни и същи:

Енергия, тъй като работата е количество скаларна. Това може да бъде причинено не само от движението на телата, но и относителната им позициониране и форма. Тази енергия се нарича потенциална енергия.

Потенциалната енергия спрямо друго, има две тежести, свързани с пролетта, или на орган, разположен в определена височина над Земята. Този последен пример се отнася до гравитационната потенциална енергия. Тя се изчислява по формулата:

(2.3.6)

Като се има предвид, че по протежение на координатната у е Dy = dlcosθ, получи промяна на потенциалната енергия от висока (2.18), което е равно на тялото, перфектна както тя се движи в потенциално поле:

(2.3.7)

където Н = Y 2 - Y 1 - височината, на която тялото се премества вертикално. Вижда се, че когато едно тяло се движи в гравитационното поле на Земята, работата зависи от количеството на движение, но не зависи от начина, по който тялото се движи от точка 1 до точка 2. Системи, в която промяната в потенциалната енергия не зависи от пътя на преход от една система към точката от друга, наречена консервативни. Такива системи включват гравитационното поле на Земята, в областта на електрическия заряд, който обикновено е посочена като потенциални области.

Фиг. 2.18. По дефиниция, потенциална енергия и консервативна система. ,

За обяснение на потенциал областта на използването пример от товара на колебание на пролетта. За тялото, вибрираща през пролетта, при условие, че малките трептения закон на Хук е валидна:

(2.3.8)

Промяната на потенциална енергия, равна на работната сила, което прави движението на тялото:

, (2.3.9)

В този случай, потенциалната енергия на тялото на пролетта е:

Оттук и силата, която действа върху тялото в потенциално поле се определя от потенциалната енергия, както следва:

(2.3.10)

За да се извлече закона за запазване на механичната енергия, помисли пример за движение на тялото в гравитационното поле на Земята. Тялото, движейки се от точка 2 до точка 1, под действието на гравитацията върши работата (2.3.7). По този начин, ако точка 1 се намира на по-ниска височина (2.18), кинетичната енергия на увеличенията на тялото (2.3.5). След повишаване на кинетичната енергия на тялото е равна на намаляване на потенциалната енергия:

Когато сумата от кинетичната и потенциална енергия в потенциално поле, когато няма триене сила ще бъде постоянна:

, (2.3.11)

Това съотношение е закона за запазване на механичната енергия, която е формулирана по следния начин: общият механичната енергия на телата, взаимодействащи само консервативни сили, в една затворена система се запазва. Затворена система се нарича, в който сумата от външни сили, действащи на тялото е равна на нула. Друга формулировка на закона за запазване на механичната енергия - в затворена система, размера на начална и крайна механична енергия на системата се запазва частици:

(2.3.12)

където ,

Енергията може да има и други видове: електрически (например областта на кондензатор), изсушава се (съхранява храна и гориво), вътрешният (форма движението и взаимодействието на атоми и молекули), ядрен (освободен от разпадане на атома), ядрен (съхраняват в свързващата енергия ядра).

За всички видове икономия на енергия закон е посочено, както следва: от общата енергия не води до увеличаване или намаляване на всички процеси. Енергията може да се преобразува от една форма в друга и предава от един орган на друг, но общата му стойност остава постоянна.

Energy - собственост на материята, количествена мярка на движението му, че е един от най-често срещаните понятия на физиката. Във всяка система, принадлежащи към физическия свят, енергия се запазва във всички процеси. Me може само формата, в която тя се движи.

Ако получите един куршум в тухлена част от кинетичната енергия (и голям) се превръща в топлина. Причината за това - наличие на триене между куршума и тухла, в която тя се движи с голямо триене. Когато ротора на турбината се върти механичната енергия се преобразува в електрическа енергия, и по този начин настоящите потоци в затворена верига. Когато частиците на светлина попадат върху катода, те докладват допълнителна кинетична енергия на електроните е достатъчно за отделянето им от металната повърхност. Това води до възникване на ток в един затворен кръг, в който между електродите (анод и катод), разположени във вакуум, като първоначално не носители на заряд.

Енергията, освободена по време на горенето на химически гориво, т.е. енергията на молекулните връзки се превръща в топлинна енергия. Освен това, естеството на химическата енергия - енергията на междумолекулни връзки и interatomic, в действителност, е с молекулно или атомно енергия [3].

Всички живи същества на земята съществува за сметка на потреблението на енергия. Условия живота на растенията - консумация на слънчевата енергия. В резултат на сложни химически процеси на абсорбираната светлина енергия позволява на клетките да синтезират и ги хранят химични елементи от почвата. Живите организми консумират енергия, разделяне на храната. В резултат на това се освобождава енергия химически кръстосано свързване. Тази енергия навлиза в клетката при запазване на всички процеси, протичащи в него.

Свързващата енергия на атомните ядра мощност се превръща в топлинна енергия, която се върти под въздействието на парна турбина, че първо се превръща в топлина, и след механичната енергия, и след механичната енергия се преобразува в енергия на електрически ток.

Друга важна характеристика е силата на енергия. Мощност - това е скоростта на енергия се променят с времето:

(2.3.13)

или друго определение на властта като работата, извършена за единица време:

(03.02.14)

Мощност в SI единици се измерва във ватове: W = J / сек. За целите на енергия може да се тълкува като скоростта на извършване на работа или трансфер на енергия. Вашият електромер измерва силата на действащ имате електрически уреди у дома, умножена по времето, през което са включени уредите, че е в съответствие с (2.3.13), консумирана енергия. Броячът се измерва в единици :

1 ,

В закона за запазване на инерцията. От практиката е добре известно, че тялото с предварително определена скорост, но по-голяма маса, спиране на по-тежки от запалката. Това се дължи на факта, че тялото има по-голяма маса много движение. Друг пример е, когато човек скача от шейна стои на лед. По-светлите шейни в сравнение с масовия човек, толкова по-кратък скок. Ако теглото на шейната, в сравнение с масата на човека ще бъде незначително, в резултат на скок шейна скоростта печалба, и лицето, ще остане в сила. Обяснете тези примери използват понятието инерция.

Pulse или обема на трафика определя като продукт на маса М в размер на , , вторият закон на Нютон с определението на инерция се изписва така:

(2.3.15)

където - Резултантна на силите, приложени към тялото.

Затворена система се нарича система, в която сумата от външни сили, действащи на тялото е равна на нула:

, (02.03.16)

След промяната на инерция на тялото в една затворена система е:

, (03.02.17)

В този случай, инерцията на частиците на системата остава постоянна:

(03.02.18)

Този израз е законът за запазване на инерцията, която е формулирана по следния начин: когато сумата от външни сили, действащи върху тялото или системата от органи, нула инерция на тялото или система от органи, е постоянна. Друг определение: в затворена система, количеството на импулси от всички частици в системата се поддържа:

(03.02.19)

Пример 2.1. Мъжът с маса M, като на леда, хвърля тежък камък на маса м със скорост V. Определяне на скоростта на лицето.

Stone лети в една посока, и лицето, ще се плъзне в друг. човешката скорост се изчислява с помощта на закона за запазване на инерцията, която е написана, както следва:

MV - MV = 0.

Когато човешката скорост е:

V = (m / M) V (02.03.20)

Пример 2.2. маса m човек се движи от единия край на теглото на лодката и дължина L M към друг на. Колко далеч ще се движи лодката.

Според закона за запазване на инерция и скоростни лодки скорост V човек са свързани:

MV = MV

Размерът на движение на лодката х = Vt и човек у = VT е дължината на лодката:

или

х + у = L. (03.02.21)

Увеличаването на първото уравнение от време т го пренапише като:

Mx = Mu (02/03/22)

Решаването на системата от уравнения (02/03/21) и (02/03/22), ние получаваме размера на заместване на X лодка:

,

Ris.2.19. Прилагане на закона за запазване на инерцията в примера на движение на ракета.

Друг пример със същия разтвор, както в предишния случай. маса M ракета се извисява нагоре от него с голяма скорост V изхвърля поток от газ м. Колкото по-висока скорост на газа, ракетата нараства по-бързо и по-висока. скоростта му, както в Пример 2.1, описано от (03/02/20), и се изчислява височината на повдигане с формулата:

В действителност, масата на гориво изгаря не е мигновено. Поради това е необходимо да се помисли за променлива маса движение, което се случва по време на космически кораб старта. Това уравнение за първи път е писано и реши K.Z.Tsiolkovskim.

Уравнението Циолковски. KE Циолковски, великия руски учен, получена от уравнението, което позволява да се изчисли скоростта, която ще получите на ракета в истински случай, когато горивото не се консумира веднага, а общата маса на ракетата се намалява постепенно.

Представете си една ракета като на разстояние от земята. Естествено, горивото в ракетата няма да изгори веднага. Ето защо погрешно да се прилага закона за запазване на инерцията в форма DM × U = M × V, където DM и M, U и V, съответно, на масата и скоростта на ракетата и газове. В този случай се приема, че горивото не изгаря мигновено. Циолковски извежда правото на промяна на инерция ракети за случая, когато масата на гориво намалява постепенно. Математически, това изглежда така:

(02.03.23)

A количество ДМ · DV пренебрегвани, защото и двата фактора - малки количества. Уравнението за промяната на инерция на тялото с променлива маса става:

Следователно силата на тягата на ракета (или който и да е орган на променлива маса) е:

(03.02.24)

Уравнение (02.03.24) показва, че максималната скорост, постигната космически кораб зависи от скоростта, с която се отклони от ракета дюзи газове. Така получени, например, двигатели, където скоростта на изтичане на газ е по-висока, отколкото при изгарянето на химически горива. В този случай може да се достигне скорост над 100 км / сек. Това е много важно за практическото прилагане на хмел в поне част от Слънчевата система.

Преместване на космическия кораб във вакуум може да се извърши с помощта на закона за запазване на инерцията - това е, от освобождаването на газ в посока, обратна на движението на космическия кораб. Поворот и коррекция его траектории также осуществляется включением дополнительных двигателей, направление выброса газа из которых может составлять различные углы по отношению к направлению выброса газа основным двигателем. При этом импульсы складываются по правилу параллелограмма (рис. 2.19).

Контрольные вопросы к лекции №2:

1. Дайте определение скорости и ускорения.

2. В чем различие между средней, путевой и мгновенной скоростью, а также скорости по перемещению?

3. В чем заключается значение понятия мгновенной скорости?

4. Рассчитайте из графика изменения скорости при равноускоренном движении длину пути, проходимого телом.

5. Что такое система отсчета?

6. Что такое система координат?

7. Какие системы координат Вы знаете?

8. Дайте определение траектории и перемещения.

9. Сформулируйте первый закон Ньютона и объясните как можно выбрать инерциальную систему отсчета.

10. Каковы пределы действия второго закона Ньютона?

11. Приведите примеры применения третьего закона Ньютона.

12. Что такое принцип суперпозиции и как выглядело бы его нарушение.

13. Дайте определение трения покоя и скольжения.

14. Почему трение качения меньше трения скольжения?

15. Какова причина возникновения вязкого трения?

16. Сформулируйте закон Всемирного тяготения и объясните физический смысл его параметров.

17. Опишите опыт Кавендиша.

18. Физический смысл ускорения свободного падения и как оно зависит от высоты.

19. Определите центростремительное ускорение.

20. Что такое гравитационная и инертная массы?

21. Как зависит реакция опоры при движении по выпуклой и вогнутой поверхности?

22. Сформулируйте законы сохранения энергии и импульса.

23. Что такое консервативные силы и потенциальные поля?

24. Что такое замкнутая система отсчета?

25. Как корректируют направление движения ракеты в безвоздушном пространстве?

26. Пределы применения закона сохранения энергии.


[1]Эксперимент Кавендиша по проверке закона всемирного тяготения был выполнен в 1798 году.

[2] Смысл эксперимента заключался в том, что при повороте зеркальца вместе с крутильными весами «зайчик» перемещается на расстояние пропорциональное радиусу поворота. Располагая экран на большом расстоянии от крутильных весов можно было регистрировать повороты на очень малые углы, порядка долей секунды.

[3] В современной терминологии под атомной энергией понимают энергию расщепления ядер. Точнее было бы называть ее ядерной энергией.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Законите на Нютон

; Дата: 06.01.2014; ; Прегледи: 1835; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.24
Page генерирана за: 0.135 сек.