Конспект лекций по УД Физика (1 курс, СПО, технический профиль ). Конспект лекций для студентов 1 курса всех форм обучения Специальность 19. 02. 10 Технология продукции общественного питания
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
4.6. Третий закон Ньютона Понятие «сила» всегда относится к двум телам. Сила возникает при взаимодействии двух тел, при этом материальные точки или тела являются равноправными. Равноправие взаимодействующих материальных точек (тел) отражает третий закон Ньютона: силы взаимодействия двух тел в инерциальной системе отсчета равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти тела:  .О  дну из сил, например  , называют силой действия, другую ( ) – силой противодействия. Эти силы всегда действуют парами и являются силами одной природы, так как возникают при взаимодействии тел. Эти силы приложены к разным телам, поэтому не могут уравновешивать друг друга.При взаимодействии двух тел ускорения, приобретаемые данными телами, обратно пропорциональны их массам:  .Три закона Ньютона описывают движение почти всех материальных объектов, окружающих нас: от молекул газов до планет Солнечной системы. Вопросы для самоконтроля: 1. Что изучает динамика? 2. Какое тело называют свободным? 3. Сформулируйте первый закон Ньютона. 4. Какую систему отсчета называют инерциальной? 5. Дайте определение силы. 6. В чем заключается принцип независимости действия сил? 7. Что такое инертность? Какая физическая величина является мерой инертности тела? 8. Чему равен импульс тела? 9. Сформулируйте второй закон Ньютона. 10. Сформулируйте третий закон Ньютона. Лекция № 5. Силы в механике Цель: выяснить природу, свойства и законы гравитационного взаимодействия, сил трения и упругости. Основные понятия: Гравитационное взаимодействие – взаимное притяжение материальных тел, наблюдаемое в любой среде и вакууме. Сила трения – это сила, возникающая при соприкосновении поверхностей тел и препятствующая их относительному перемещению в плоскости касания. Деформация – изменение формы и размеров тела под действием внешних сил. Упругие деформации – деформации, которые полностью исчезают при снятии деформирующих факторов. Пластические деформации – деформации, которые не исчезают при снятии деформирующих факторов. Сила упругости – сила, возникающая при деформации и стремящаяся восстановить первоначальные размеры и форму тела. В механике рассматриваются гравитационные силы, или силы тяготения, и разновидности электромагнитных сил – сила упругости и сила трения. 5.1. Гравитационные силы Гравитационные силы описываются наиболее простыми количественными закономерностями. Но, несмотря на эту простоту, проявления сил тяготения могут быть весьма сложны и многообразны. Гравитационные взаимодействия описываются законом всемирного тяготения, открытым Ньютоном: Материальные точки притягиваются с силой, пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:  .Коэффициент пропорциональности G называется гравитационной постоянной. Эта величина характеризует интенсивность гравитационного взаимодействия и является одной из основных физических констант. Ее числовое значение в единицах СИ равно 6,6710-11 Нм2/кг2. Значение гравитационной постоянной столь мало, что мы не замечаем притяжения между окружающими нас телами. Только из-за огромной массы Земли притяжение окружающих тел к Земле решающим образом влияет на все, что происходит вокруг нас. Последняя формула дает только модуль силы взаимного притяжения точечных тел. На самом деле речь в ней идет о двух силах, поскольку сила тяготения действует на каждое из взаимодействующих тел. Эти силы равны по модулю и противоположны по направлению в соответствии с третьим законом Ньютона. Они направлены вдоль прямой, соединяющей материальные точки. Если тело массой m находится над поверхностью Земли на высоте h, то на него действует сила земного притяжения – тяготения, определяемая по формуле:  ,где Mз, Rз – масса и радиус Земли. Гравитационное взаимодействие присуще всем телам Вселенной. Гравитационное взаимодействие – взаимное притяжение материальных тел, наблюдаемое в любой среде и вакууме. Гравитационное взаимодействие проявляется в виде сил всемирного тяготения. Эти силы зависят только от взаимного расположения тел. Гравитационное взаимодействие является дальнодействующим, т. е. радиус его действия считается бесконечно большим. Из четырех типов фундаментальных взаимодействий интенсивность гравитационного взаимодействия самая маленькая, но она играет важную роль во Вселенной, потому что силы тяготения обеспечивают существование планет, планетных систем – Солнечной системы, звезд, звездных систем и других объектов Вселенной. Гравитационное взаимодействие тел осуществляется посредством гравитационного поля. В современной физике считается, что передача любых взаимодействий между телами осуществляется посредством создаваемых этими телами полей. Одно из тел непосредственно не действует на другое, оно наделяет окружающее его пространство определенными свойствами – создает гравитационное поле, особую материальную среду, которая и воздействует на другое тело. Земля, как и любое тело, создает свое гравитационное поле. Если тело поднято на высоту h над поверхностью Земли и отпущено, то под действием гравитационной силы со стороны Земли тело получает ускорение  , направленное, как и гравитационная сила  , к центру Земли (согласно второму закону Ньютона): .Откуда  .Вблизи поверхности Земли (h << Rз)  .Величина  носит название ускорения свободного падения и обозначается g: .Тела, находящиеся в гравитационном поле Земли вблизи ее поверхности, равноускоренно движутся по прямой к ее центру (свободно падают) с ускорением свободного паденияg. Ускорение свободного падения не зависит от массы «падающего тела» то, а определяется параметрами источника поля (массой и радиусом Земли, создающей гравитационное поле), С увеличением h (когда перестает соблюдаться условие h << Rз), ускорение свободного падения перестает быть постоянной величиной:  .Из данной формулы видно, что с увеличением высоты hускорение свободного падения уменьшается. Силу земного притяжения , действующую на тело массой m, можно записать в виде (вблизи поверхности Земли): или в векторном виде  .Сила , записанная в таком виде, называется силой тяжести. |