Инерциальная система отсчета

(анализ данных)__________________________________________________________________________________

В системе отсчета, связанной, например, с помещением, шарик равно­мерно вращается по окружности радиусом R (расстояние от центра вра­щающегося шарика до оси вращения). Следовательно, на него действует сила, равная F = m ω²R и направленная перпендикулярно оси вращения диска. Она является равнодействующей силы тяжести и силы натяжения нити . Для установившегося движения шарика , откуда tg = ω ² R/g ( тем больше, чем больше R и ω).

Неинерциальная система отсчета

(анализ данных)__________________________________________________________________________________

В системе отсчета, связанной с вращающимся диском, шарик покоится, что возможно, если сила уравновешивается равной и противоположно направленной ей силой , которая является не чем иным, как силой инерции, так как на шарик никакие другие силы не действуют. Сила F_ц, называемая центробежной силой инерции, направлена по горизонтали от оси вращения диска, F_ц= -m·ω²R.

Примеры проявления сил инерции. Действию центробежных сил инерции под­вергаются, например, пассажиры в движущемся транспорте на поворотах, лет­чики при выполнении фигур высшего пилотажа. При проектировании быстро вращающихся деталей машин (роторов, винтов самолетов и т. д.) принимаются специальные меры для уравновешивания центробежных сил инерции.

♦ Центробежная сила инерции (F_ц= -m·ω²R)не зависит от скорости тел относи­тельно вращающихся систем отсчета, т. е. действует на все тела, удаленные от оси вращения на конечное расстояние, независимо от того, покоятся ли они в этой системе или движутся относительно нее с какой-то скоростью.

Силы инерции, действующие на тело,

движущееся во вращающейся системе отсчета________________________________________

Диск покоится (опыт)

Шарик массой т, направленный вдоль радиуса диска со скоростью V' = const, движется по радиальной пря­мой ОА.

Диск вращается равномерно (со = const) (опыт)

Шарик массой т, движущийся со скоростью V' = const (V' ┴ ω), катится по кривой АВ, причем его скорость V' относительно диска изменяет свое направление. Это возможно лишь тогда, если на шарик действует сила, перпендикулярная скорости V'.

Анализ опытных данных____________________________________________________________________

Чтобы шарик катился по вращающемуся диску вдоль радиуса, использу­ют жестко укрепленный вдоль радиуса диска стержень, на котором ша­рик движется без трения равномерно и прямолинейно со скоростью . При отклонении шарика стержень действует на него с некоторой силой . Относительно диска (вращающейся системы отсчета) шарик движется равномерно и прямолинейно, что можно объяснить тем, что сила урав­новешивается приложенной к шарику силой инерции , перпендику­лярной скорости . Эта сила называется кориолисовой силой инерции. Сила Кориолиса .

Примеры проявления сил инерции. Если тело движется в северном полушарии на север, то действующая на него сила Кориолиса направлена вправо по отношению к направлению движения, т. е. тело несколько отклонится на восток. Поэтому в северном полушарии наблюдается более сильное подмыва­ние правых берегов рек; правые рельсы железнодорожных путей по движению изнашиваются быстрее, чем левые, и т. д.

1.29 Основной закон динамики для неинерциальных систем отсчета _________________

Запись основного закона динамики для неинерциальных систем отсчета______________________________

Слагаемые в формуле основного закона
F = та	Сила, обусловленная воздействием тел друг на друга	1.25
	Сила инерции	1.26
Fц= -m·ω2R	Центробежная сила инерции	1.27
		Сила Кориолиса	1.28

Особенности сил инерции

♦ Силы инерции обусловлены не взаимодействием тел, а ускоренным движением системы отсчета. Поэтому они не подчиняются третьему закону Ньютона.

♦ Силы инерции действуют только в неинерциальных системах отсчета.

СИЛЫ ТРЕНИЯ

1.30 Виды трения___________________________________________________________________

Силы трения________________________________________________________________________________________

Тангенциальные силы, возникающие при соприкосновении поверхно­стей тел и препятствующие их относительному перемещению. Силы трения зависят от относительных скоростей тел; они могут быть раз­ной природы, но в результате действия сил трения механическая энергия всегда превращается во внутреннюю энергию соприкасающихся тел.

Виды трения________________________________________________________________________________________

Внешнее (сухое) трение

Трение, возникающее в плоскости касания двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении.

Трение покоя

Трение при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел.

Внутреннее трение

Трение между частями одного и того же тела, например, между различны­ми слоями жидкости или газа, скорости которых меняются от слоя к слою. В отличие от внешнего трения здесь отсутствует трение покоя.

Виды сухого трения______________________________________________________________________________

Трение скольжения

Возникает, если тело скользит по поверхности опоры.

Трение качения

Возникает, если тело катится по поверхности опоры.

Направление сил трения__________________________________________________________________________

Силы трения направлены по касательной к трущимся поверхностям (или слоям), они противодействуют относительному смещению этих поверх­ностей (направлены всегда противоположно относительной скорости пе­ремещения).

Силы трения покоя и скольжения_

Сила трения покоя__

Относительное движение тел возникает, если внешняя сила F >

— предельная сила трения покоя; — коэффициент трения покоя; N — сила нормального дав­ления]

Сила трения скольжения_

Сила трения скольжения F_Tp пропорциональна силе N нормального давления, с которой одно тело действует на другое.

[ — коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасаю­щихся поверхностей; , — безразмерные коэффициенты]

Приближенные значения коэффициентов трения покоя ( ) и трения скольжения ( )

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: