5. Движение тел по окружности с постоянной по модулю скоростью.
Движение тела по окружности
Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью.
Сила, под действием которой тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью, направлена по радиусу окружности к центру. Модуль вектора этой силы определяется по следующей формуле:
mv2
F = ——
r
Модуль вектора центростремительного ускорения определяется по формуле:
v2
ац.с. = ——
r
где ац.с. – модуль вектора центростремительного ускорения тела, r – радиус окружности, по которой движется тело с постоянной по модулю скоростью.
Пояснение: центростремительное ускорение – это ускорение, направленное по радиусу окружности к центру этой окружности.
6. Взаимодействие тел. Масса тела.Сила. Многочисленные физические эксперименты и практический опыт человека убеждают нас в том, что при любом взаимодействии между двумя телами отношение ускорений, приобретаемых ими, не зависит от вида и величины взаимодействия. Следовательно, отношение ускорений является величиной, зависящей только от свойств самих тел − от их инерционных свойств.
Принято считать, что отношение ускорений, приобретаемых телами в результате взаимодействия, обратно отношению масс тел: 
Именно это соотношение фактически является определением массы тела. Если массу одного из тел взять в качестве эталона, то масса любого другого может быть определена из соотношения (1):
Единицей массы в системе СИ является 1 килограмм.
Единица массы − 1 кг (точно) − воспроизведена в виде платино-иридиевой гири, которая хранится в качестве международного эталона килограмма в Международном бюро мер и весов (в г. Севр близ Парижа). Розданные другим странам эталоны имеют номинальное значение 1 кг, их действительные значения получены по отношению к международному эталону.
Интересна история эталона единицы массы. Изначально 1 килограмм определялся как масса 1 кубического дециметра дистиллированной воды, находящейся при температуре 4,2 °С. «Килограмм Архива», который был принят за эталон массы в 1872 году, представляет собой платиновую цилиндрическую гирю, высота и диаметр которой равны по 39 мм. Прототипы (вторичные эталоны) для практического применения были сде¬ланы из платино-иридиевого сплава. По решению I Генеральной конференции по мерам и весам из 42 экземпляров прототипов килограмма России были переданы № 12 и № 26, причем № 12 утвержден в качестве государственного эталона массы. Прототип № 26 использовался как вторичный эталон.
Национальный (государственный) эталон массы хранится в НПО «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» (г. Санкт-Петербург) на кварцевой подставке под двумя стеклянными колпаками в стальном сейфе, температура воздуха поддерживается в пределах 20 +/− 3 °С, относительная влажность 65 % (рис. 1).
рис.1
Один раз в 10 лет с ним сличаются два вторичных эталона. При сличении с международным эталоном наш национальный эталон массы получил значение 1,0000000877 кг. Для передачи размера единицы массы от прототипа № 12 вторичным эталонам используются специальные весы № 1 и № 2 с дистанционным управлением на 1 кг; весы № 1 изготовлены фирмой «Рупрехт», а № 2 − НПО «ВНИИМ им Д. И. Менделеева». Погрешность воспроизведения килограмма составляет 2 × 10−9.
Несмотря на специальные условия хранения, эталон постоянно претерпевает изменения массы, до сих пор считавшиеся незначительными. Но недавние проверки, однако, показали, что в последнее время потеря массы не так уж незначительна: 50 микрограмм (ранее предполагалось, что за сто лет эталон теряет примерно три сотых микрограмма). Это может вызвать сильные расхождения с национальными эталонами. Кроме того, по определению, любое изменение массы эталона изменяет само понятие «килограмм», что неудобно.
За 100 с лишним лет существования описанного прототипа килограмма, конечно, были попытки создать более современный эталон на основе фундаментальных физических констант масс различных атомных частиц (протона, электрона и т. д.). Однако на современном уровне научно-технического прогресса пока не удалось воспроизвести этим новейшим методом массу килограмма с меньшей погрешностью, чем существующая.
Конечно, обычно массу тела измеряют другими способами, например, взвешиванием. Но, строго говоря, при взвешивании мы измеряем не массу, а силу притяжения тела к земле, поэтому необходимы дополнительные доказательства того, что эта сила пропорциональна массе тела. Эти доказательства мы продемонстрируем позднее (рис. 94).
|
Скачать 5.42 Mb.