|
Сила тяжести. Реакция опоры. Вес телаПоднимем брусок массы m над поверхностью стола и отпустим. Брусок падает с ускорением , т. е. на него со стороны Земли действует сила. Сила тяжести () – сила, сообщающая телу ускорение свободного падения. · Сила тяжести направлена вертикально вниз (перпендикулярно касательной к поверхности Земли). Согласно второму закону Ньютона
· Центр масс (тяжести) тела – точка приложения силы тяжести. Положим брусок на неподвижный стол. На брусок действуют: сила тяжести и реакция опоры . Реакция () – сила действия опоры (подвеса) на тело. Тело находится в покое, . Подвесим брусок на нити. Сила уравновешена реакцией нити . Таким образом, сила тяжести компенсирована реакцией опоры или подвеса. Вес тела () – сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. · По третьему закону Ньютона: . · Природа этих сил – электромагнитная и обусловлена электрическими зарядами (гл. 5). · Вес тела и сила тяжести приложены к разным телам. Невесомость. Перегрузка При движении тела в вертикальном направлении с ускорением вес тела и сила тяжести не будут одинаковы. Из и Þ . При движении тела с ускорением , направленным вниз, и сонаправлены, т. е.: . Если , то Р = 0 и наблюдается невесомость. Невесомость – исчезновение веса тела при движении опоры с ускорением свободного падения. · За пределами земной атмосферы, при выключении двигателей, на космический корабль действует только сила тяжести. Корабль и все тела в нём движутся в невесомости с ускорением свободного падения. Если направлено вертикально вверх, то и сонаправлены, и антипараллельны и . Перегрузка – увеличение веса тела при движении опоры с ускорением вверх. Сила упругости. Закон Гука Закрепим металлическую линейку на двух неподвижных опорах. К её середине подвесим гирьку. Линейка прогнулась. Вес гирьки уравновешен некоторой силой. Сила упругости () – сила, возникающая в теле при деформации. Добавим ещё одну гирьку. Прогиб линейки увеличится. Увеличение веса груза компенсировано увеличением силы упругости. Рассмотрим стержень, один конец которого закреплён. Ось Х направим вдоль стержня и приложим силу , растягивая стержень вдоль оси Х на . Из опыта следует, что , т. е. F = kx, где k – коэффициент жесткости (упругости); х – абсолютная деформация (удлинение, сжатие). · Для разных тел k принимает разные значения. В стержне возникает сила упругости . Связь между и была установлена Робертом Гуком (1635–1703, Англия) и известна как закон Гука: сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна его абсолютной деформации и направлена в сторону, противоположную перемещению частиц тела: . В твёрдом теле силы притяжения между атомами уравновешены силами отталкивания. При деформации связи атомов подвергаются изменяющим воздействиям и возникают силы, направленные на поддержание этих связей. Силы упругости обусловлены электрическими зарядами и являются электромагнитными силами (гл. 5). Сила трения Положим брусок на стол, прикрепим к нему динамометр и попытаемся привести в движение. Растяжение пружины динамометра покажет, что на брусок действует сила , но он не движется, т. е. уравновешена некоторой силой. Сила трения покоя () – сила, возникающая на границе соприкосновения тел при отсутствии их движения относительно друг друга. . Увеличим так, чтобы брусок равномерно двигался по столу. Динамометр покажет новое значение силы , действующей на брусок. При равномерном движении равнодействующая сил, приложенных к бруску, равна . Значит, на брусок действует сила, равная силе по модулю и антипараллельная ей – сила трения скольжения (или просто сила трения). ; . Сила трения скольжения () – сила, возникающая на границе соприкосновения тел при их движении относительно друг друга. · всегда направлена противоположно направлению движения тела, обусловлена взаимодействием атомов тел и её относят к электромагнитным силам (гл. 5). Из опытов известно, что она не зависит от площади соприкосновения тел и прямо пропорциональна реакции опоры: . · – коэффициент трения (зависит от материалов трущихся поверхностей). · Опыт показывает что: 1) максимальное значение силы трения покоя практически равно значению силы трения скольжения; 2) при малых скоростях она не зависит от скорости. · Сила трения возникает и при качении тела. Сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения, поэтому в технике большое распространение получили колёса и подшипники качения. 1.3.7. Работа и энергия Количество потребляемой энергии – один из главных показателей технического развития общества. Производство, распределение и потребление энергии невозможно без её преобразования из одного вида в другой. В данном разделе рассмотрены виды механической энергии и связь между изменением энергии и работой. Работа. Мощность Если под действием постоянной силы тело совершило перемещение , то говорят, что силой совершена работа. Работа (А) – скалярное произведение векторов силы и перемещения .
где a – угол между и ; – проекция на направление. [ А ] = 1 Н×м = Дж – джоуль Мощность (N) – скорость совершения работы. – ватт Энергия Механическая система – совокупность материальных точек, взаимодействующих друг с другом и телами, не входящими в эту совокупность. Пусть имеются две механические системы M (M1.....M n) и N (N1.....N n) и надо перевести систему М в полное тождество с системой N. Для этого к точкам M1.....M n необходимо приложить силы ...... , под действием которых точки M1.....M n изменят свои скорости и координаты. Совокупная работа сил ...... : . После совершения работы система перейдёт из одного состояния в другое. Тогда работа – физическая величина, характеризующая процесс перехода механической системы из одного состояния в другое. Можно говорить, что существует некий параметр механической системы, изменение которого равно совершённой работе А. Механическая энергия (Е) – параметр механической системы, изменение () которого равно совершённой работе (A). = A (*). , Дж где Е 1 – механическая энергия системы в начальном состоянии; Е 2 – механическая энергия системы в конечном состоянии. · Изменение энергии может быть как положительным, так и отрицательным, т. е. . · Из (*) вытекает: работа – мера изменения механической энергии системы. Кинетическая энергия Пусть тело совершает перемещение под действием постоянной силы , причём и сонаправлены. Тогда A = F×S. Из и (*). Из (*) и Þ и . Кинетическая энергия (Е к) – половина произведения массы тела на квадрат его скорости. · Кинетическая энергия – энергия движения. Тогда или , т. е. если сила совершает положительную работу, то кинетическая энергия тела возрастает, и обратно. Потенциальная энергия Потенциальная энергия (Е п) – энергия взаимодействия тел или частей тела. Нулевой уровень потенциальной энергии (НУПЭ) – состояние системы, в котором Е п = 0. Нулевой уровень потенциальной энергии взаимодействия тела с Землёй (НУПЭЗ) – горизонтальная плоскость, на которой принимается E п системы тело–Земля равной нулю. 1.3.7.4.1. Потенциальная энергия взаимодействия тела с Землёй Пусть тело массы m под действием силы тяжести переместилось с высоты h 1 до высоты h 2 без изменения скорости. Работа силы тяжести или . Потенциальная энергия взаимодействия тела с Землей (E п) – произведение силы тяжести тела на высоту h положения центра масс тела относительно НУПЭЗ. · Система совершает положительную работу за счет уменьшения своей потенциальной энергии. Когда направления и не совпадают: , т.е. работа силы тяжести зависит только от разности высот и не зависит от траектории. · При движении вниз работа силы тяжести положительна, вверх – отрицательна, по замкнутому контуру – равна нулю. · Потенциальная энергия может быть отрицательной. Её знак зависит от выбора нулевого уровня потенциальной энергии. Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|