Главная стр 1
скачать

Опорные конспекты по физике

темы: «Кинематика. Динамика»




Механическое движение

- изменение положения тела в пространстве относительно других

тел с течением времени

О З М КИНЕМАТИКА ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ


Все

точки


одина-

ково



Когда? Где? ( без причины …) ДВИЖЕНИЕ Все

точки


одина-

ково



Материальная точка ,если расстояние ›› размеров (мяч, Земля)

Система отсчета тело отсчета (Земля)самолет

время ( часы ) ракета

система координат (оси Ох, Оу, Оz )

Одномерная система Двухмерная система

r Y r х = х – хо

Х r rу = у – уо

rх › 0 , если r ↑↑ Ох

rх ‹ 0 , если r↓ Ох 0 Х

хо , yоначальные координаты

х , у -- конечные координаты

rх , rупроекция вектора r s

Траектория ….. след, линия

Путь длина траектории, s › 0 r

Перемещение – отрезок, соединяющий … r
Чтобы найти проекцию вектора на ось необходимо:


  1. Провести ось координат

  2. Выбрать на оси начало отсчета

  3. Выбрать и обозначить масштаб

  4. Изобразить вектор перемещения

  5. Определить начальную и конечную координаты

  6. Найти проекции перемещения по формуле rх = х – хо


В о п р о с ы

1. Что называется механическим движением? Примеры.

2. Что изучает кинематика?

3. В чем заключается основная задача механики?

4. Что называется телом отсчета? Системой отсчета?

5. Какие системы координат вы знаете? Примеры.

6. Что называется материальной точкой? Примеры.

7. Что называется траекторией? Примеры.

8. Что такое путь? Обозначение, единицы измерения.

9. Что называется перемещением? Примеры.

10. Как найти проекции вектора перемещения?

11. От чего зависит знак проекции вектора перемещения?

12. В каком случае модуль перемещения и путь совпадают?

13. Что характеризует начальная координата?



14. Какую форму имеют траектории точек вращающегося тела и как

они располагаются в пространстве?

15. Путь или перемещение мы оплачиваем при поездке

в такси? самолете?

16. Столкнутся ли два шара, если траектории их центров пересекаются?

17. Начертить траекторию камня, застрявшего в протекторе колеса.

18. Приведите примеры движения тела, когда перемещение равно нулю.

19. Одинаковые ли пути проходят правые и левые колеса

автомобиля при повороте?

20. Существуют ли такие точки движущегося вагона, которые

перемещаются не вперед, а назад? 21. Почему звезды кажутся нам неподвижными?
Задача. Начальные координаты вектора S (8; - 4), конечные (2; 4).

Найдите проекции вектора на оси координат и модуль вектора S.

Дано: Решение

хо = 8 Sх = х – хо Sх = 2 – 8 = - 6

уо = - 4 Sу = у – уо Sу = 4 – ( - 4) = 8

х = 2

у = 4 | S | = √ Sх2 + Sу2 | S | = √ (-6)2 + 82 = √ 100 = 10

Sх - ?

Sу - ? | S | - ? Ответ: Sх = - 6 Sу = 8 | S | = 10 .


Равномерное прямолинейное движение (РПД)

• • • • • • • •••• любые t

• • • • • • • • • • • • • равные •••• s
( всплывает пузырек, опускается парашют, вращается Земля)

Время t ( с – секунда ) 36 км/ч = 10 м/с

Путь s ( м – метр ) V = S/t

Скорость v ( м/с ) S = |r |

Уравнение движения х = хо + vхt
Vх › 0, если V↑↑Ох Vх ‹ 0, если V↑↓Ох

График скорости График координаты

V Х 1


1 2

2 хо

0 t 0 t

3 3
V1 > V2 > 0 V3 < 0 V1 = V2 > 0 V3 < 0



Неравномерное движение

Мгновенная скорость Средняя скорость

Vмгн в данный момент t, Vср = (весь путь) : (все время)

в данной точке ( радар, спидометр )



Сложение скоростей V = V1 + V2

  1. движение в одну сторону

v1 v21 = v2 – v1 v12 = v1 – v2

v2 Х

  1. движение в противоположные стороны

v1 Х v21 = -- ( v2 + v1 ) v12 = v1 + v2

v2

  1. перпендикулярно ( лодка на реке )

v1 v



v2



В о п р о с ы

  1. Какое движение называется прямолинейным?

  2. Какое движение называется равномерным?

  3. Что называется скоростью?

  4. В каком случае скорость положительна? Отрицательна?

  5. В каких единицах измеряется скорость?

  6. Как перевести км/ч в м/с?

  7. Назовите уравнение равномерного движения.

  8. Какие величины не меняются в процессе движения?

  9. Какие величины изменяются в процессе движения?

  10. Что является графиком равномерного движения?

  11. По какой формуле вычисляется путь?

  12. Что называется мгновенной скоростью?

  13. Что называется средней скоростью?

  14. Как рассчитать среднюю скорость?

  15. Как направлена мгновенная скорость?

  16. Какую скорость среднюю или мгновенную показывает спидометр?

  17. Как найти скорость в новой системе отсчета?

  18. Каким движениям соответствует запись: v = const, v = const, v ≠ const

  19. Почему искусственные спутники запускают в направлении на восток

  20. Ведро выставлено под вертикальный дождь. Как изменится скорость

наполнения ведра водой, если подует ветер?

Задача1.При равномерном движении Задача 2 Катер прошел по реке от точки вдоль оси Ох ее координата пункта А до пункта В и обратно.

за изменилась от значения х1=5м до Найти среднюю скорость его, если х2=17м. Найти модуль и направление собственная скорость катера 14м/с,

скорости точки, записать уравнение а скорость реки 2 м/с. движения, найти путь и координату Дано: Решение

точки за. v1=14м/с vср= (s1+s2)/(t1+t2)

Дано: Решение v2 =2м/с s1 = s2 = s/2

х1=5м v = (х – хо)/ t1 х = х2 хо = х1 vср - ? t1 = s1/(v1+v2)

х2=17м v = (17 – 5)/4 = 3(м/с) t2 = s2/(v1 – v2)

t1=4с v вдоль оси Ох (v > 0)

t2=8с х = хо + v t х = 5 + 3 t

v- ? х(8) = хо + v t2 х(8) = 29м



x(t) - ? s(8) = v t2 s(8) = 24м

x(8) - ? Ответ: v=3м/с, v вдоль Ох, vcp = (142- 22)/14 ≈ 13,7м/с


Равноускоренное движение

Равнопеременное движение – скорость изменяется на одинаковую

величину в единицу времени ( старт машины, падение тел )



Ускорение – характеристика равнопеременного движения, равно

отношению изменения скорости тела к промежутку времени, за

который произошло изменение скорости.

voначальная скорость

[ a ] = м/с2 v – конечная скорость

а < 0 а ↑↓ v равнозамедленное движение (торможение) v

a > 0 a ↑↑ v равноускоренное движение ( ускорение ) v

скорость v = vo + at v = at vo = 0

путь s = vot + at2/2 s = at2/2

(перемещение) s = ( v2 – vo2 )/2a s = v2/2a

координата x = xo + vot + at2/2 x = x0 + at2/2

Графики движения
v s a

v0 2

1

0 t 0 t 0 t



s – численно равно 1 – а > 0 а = const

площади под кривой 2 – а < 0



В о п р о с ы

  1. Какое движение называется равноускоренным?

  2. Что называется ускорением?

  3. В каких единицах измеряется ускорение?

  4. В каком случае ускорение положительно? Отрицательно?

  5. По какой формуле рассчитывается ускорение?

  6. Формула расчета мгновенной скорости?

  7. Что означает запись а = 2 м/с2?

  8. Как рассчитать перемещение при равноускоренном движении?

  9. Какой график описывает равноускоренное движение?

  10. Что показывает начальная скорость?

  11. Чему равно ускорение при равномерном движении?

  12. Может ли точка иметь ускорение, если ее скорость в данный

момент времени равна нулю?

  1. Два поезда едут навстречу друг другу: один – ускоренно на север,

другой – замедленно на юг. Как направлены ускорения поездов?

Задача. Поезд метро разгоняется 10с с ускорением 2м/с2, затем движется

равномерно 2мин, затем 20с выполняет торможение. Найти:

а )наибольшую скорость движения, б) весь пройденный путь,

в) среднюю скорость, г) записать уравнения движения,

д) построить графики v(t) и a(t).

Дано: Решение

t1 = 10c а) vmax = a1t1 v = 2м/с2 * 10с = 20 м/с

a1 = 2м/с2 б) s1 = a1t12/2 s2 = v2t2 s3 = a3t32/2 a3 = v2/t3

t2 = 2мин s1 = 100м s2 = 2400м a3 = 1м/с2 s3 = 200м

t3 = 2c s = s1 + s2 + s3 s = 2700м



vmax- ? в) vср = s/t t = t1 + t2 + t3 t = 150c vср = 18м/с

s - ? г) x1 = t2 v1 = 2t (I участок, равноускоренное ) vср - ? x2 = 100 + 20t v2 = 20м/с (II -- , равномерное )

x(t) - ? x3 = 2500 + 20t – 0,5t2 v3 = 20 – t (III, равнозамедлен.)

v(t) - ? д) v a

20 2

0 t

--1


0 t,с

10 130 150



Свободное падение

– движение только под влиянием притяжения Земли (воздуха нет)

Аристотель: скорость падения тела пропорциональна его массе

Галилей : все тела падают с одинаковым ускорением



a = g = const g = 9,81 м/с2 ≈ 10 м/с2

зависит: 1) от географ. широты gэкв < gполюс



g 2) от высоты тела над Землей

всегда направлена вниз ( g > 0 вниз, g < 0 вверх )



Формулы свободного падения

Общий вид v0 = 0 ( вниз ) дополнительные



v = v0 ± gt v = gt t = v/g

h = v0t ± gt2/2 h = gt2/2 t = √2h/g

h = ( v2 – v02)/2g h = v2/2g v = √2gh

x = x0 ± v0t ± gt2/2 x = x0 -- gt2/2

Движение тела под углом к горизонту

Y Y Y


vo h vo

voy v0 hmax



g α

O O Х O vox X

s s

vy = vo – gt vy = -- gt vy = vo sin α – gt

vx = vo vx = vocos α

y = vot – gt2/2 y = h – gt2/2 y = vo sin α*t – gt2/2

x = vot x = vocos α*t

Время полета тела



t = 2vo/g t = √2h/g t = 2vo sin α/g

Максимальная высота подъема



hmax = vo2/2g hmax = h hmax = (vo sin α)2/2g

Дальность полета тела



s = vo√2h/g s = (vo sin2α)2/g

В о п р о с ы

  1. Какое движение называется свободным падением?

  2. К какому виду движения относится свободное падение?

  3. Чему равно ускорение свободного падения?

  4. От чего зависит ускорение свободного падения?

  5. Как направлено ускорение свободного падения?

  6. Формула расчета скорости при свободном падении?

  7. Формула расчета координаты при свободном падении?

  8. Как направлено ускорение свободного падения?

  9. Какое расстояние проходит тело за первую секунду падения?

  10. На какую величину увеличивается скорость за одну секунду?

  11. Кабина лифта движется с ускорением а. Пассажир роняет книгу.

Чему равно ускорение книги относительно лифта? Земли?

  1. Где легче побить спортивные рекорды: на экваторе или в более

высоких широтах?

  1. Тело брошено под углом к горизонту. В какой точке траектории

тело обладало наименьшей скоростью?

  1. Во сколько раз надо увеличить начальную скорость брошенного

вверх тела, чтобы высота подъема увеличилась в 4 раза?
Задача 1.Камень брошен вниз с высоты 85м со скоростью 8м/с.

  1. Запишите уравнение скорости: v = 8 + 10t

  2. Определите скорость через 3с: v(3) = 38 м

  3. Запишите уравнение координаты: x = 85 – 8t – 5t2

  4. Определите координату через 3с: x(3) = 16 м

  5. Определите перемещение через 3с: r(3) = xxo = - 69м

  6. Через какое время камень достигнет поверхности Земли:

x = 0 5t2 + 8t – 85 = 0 D = 441 t1 = 3,4c t2 = - 5c ( t > 0 )

Задача 2.Мяч, брошенный одним игроком другому под углом к горизонту со скоростью 20м/с, достиг высшей точки траектории через секунду. На каком расстоянии друг от друга находились игроки?
Дано: Решение

vo = 20м/с s = vox·2t v0x = vo ·cos α v0y = vo·sin α = gt

t = 1c sin α =gt/vo cos α = √1 – sin2α = √1 – g2t2/vo2
s = ? s = vo·2tcos α = vo·2t·√1 – g2t2/vo2 = 2t√vo2 – g2t2

s = 2√202 – 102 *12 = 20√3 ≈ 35(м)

Ответ: 35м


Закон всемирного тяготения

Н. Коперник Падение тел на Землювопрос

Т. Браге 23 + 9 Луна вокруг Земли

И. Кеплер И. Ньютон Планеты вокруг Солнца



1667г Приливы и отливы

1) Из II закона Ньютона 3) Движение Луны вокруг Земли

a = F/m ; a ~ 1/mцентростремительное ускорение луны

Ho g = F/m ; g = const

Следовательно, F ~ m



2) По III закону Ньютона

F12 F21

m1 m2

F12 = F21

Если F12 ~ m1, то F21 ~ m2 F = G m m

Следовательно, F ~ m1m2

опыт кавендиша


G





Пределы применимости ЗВТ позволил:

а) материальные точки 1) Объяснить движения планет

б) шары 2) Открыть новые планеты

в) шар большого радиуса 3) Рассчитать массу Земли

и тело ( Земля и яблоко ) M = gR2/G М = 6·10 24 кг


В о п р о с ы

  1. Что называется силой тяготения?

  2. Где проявляются силы тяготения

  3. Сформулировать ЗВТ

  4. Как доказать, что сила тяготения прямо пропорциональна

произведению масс?

5. Как доказать, что сила тяготения обратно пропорциональна

квадрату расстояния между телами?

6. Каковы пределы применимости ЗВТ?

7. Как называется коэффициент пропорциональности в формуле ЗВТ?

8. Как опытным путем было установлено значение G?

9. Как был использован ЗВТ для открытия новых планет?

10. Как направлены силы тяготения?

11. Как измерить массу Земли?

12. Почему тела падают с одинаковым ускорением?

13. Почему Ньютону для установления ЗВТ потребовалось изучать

движение Луны?



  1. Почему Ньютон 9 лет не опубликовывал свой закон?

  2. Что общего в движении падающего яблока и Луны?

  3. Чему равно G? Что означает эта величина?

  4. Почему не приближаются друг к другу предметы, находящиеся в

комнате, хотя они взаимно притягиваются?

  1. Почему закон получил название «всемирного»?



Задача Среднее расстояние между центрами Земли и Луны равно 60

земным радиусам, а масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. В

какой точке отрезка, соединяющего центры Земли и Луны, тело

будет притягиваться ими с одинаковой силой?
Дано: Решение r

МЗ = 81МЛ

r = 60R3

F3 = FЛ rx x



х -- ? F3 = FЛ

(r-x)/x = 9 10x = r = 60R x = 6R

Ответ: 6R от центра Луны



Равномерное движение по окружности
А vA Особенности:



a B 1) траектория повторяется

2) vпо касательной

О 3) vAvВ , | vA | = | vВ |

vB 4) ускорение направлено

к центру а v



Характеристики движения

величина

Обознач.

единица

формулы

Частота

обращения



ν

с – 1

( герц )

ν = N/t = 1/T

Период

обращения



Т

с

T = t/N = 1/ ν

Линейная

скорость


v

м/с

v = 2πr/T

Угловая

скорость


ω

рад/с

ω = φ/t = 2πν

Центростремительное

ускорение



а

м/с2

a = ωr = v2/r

N – число оборотов за время t, φ – угол поворота
Задача 1 Найти линейную скорость и ускорение на поверхности Земли

Дано: СИ Решение

r = 6400 км 6,4·106м v = 2πr/T а = v2/r

Т = 24 ч 86400 с v = 2·3,14·6,4·106:86400 ≈ 465 м/с

v, a - ? а = (465м/с)2: 6,4·106 ≈ 0,034 м/с2
Ответ: 465 м/с; 0,034 м/с2



В о п р о с ы

  1. При каком условии возникает криволинейное движение?

  2. Как направлена скорость тела в любой точке криволинейной

траектории?

  1. Почему движение по окружности является равноускоренным?

  2. Как направлено ускорение тела, движущегося по окружности?

  3. Что называется периодом обращения?

  4. Что называется частотой?

  5. От чего зависит центростремительное ускорение?

  6. Как связаны между собой период и частота?

  7. Какой угол между скоростью и ускорением?

  8. Какие параметры описывают движение точки по окружности?

  9. Чему равно перемещение точки за время равное периоду?

  10. Почему ускорение считается переменным?

  11. Что называется угловой скоростью?

  12. Какое движение называется вращательным?

  13. Если при движении по окружности модуль скорости точки

меняется, будет ли ускорение направлено к центру? Почему?

  1. Как зависит линейная скорость движения точки по окружности

от расстояния до оси вращения?

  1. В каком месте Земли центростремительное ускорение

наибольшее?

  1. Во сколько раз угловая скорость минутной стрелки часов больше

часовой?

  1. Когда скорость иглы проигрывателя относительно пластинки

больше, в начале проигрывания или в конце?

  1. Почему верхние спицы катящегося колеса иногда сливаются для

глаз, в то время как нижние видны раздельно?
Задача 2 Две точки одновременно начали движение с одинаковой

скоростью 0,5 м/с; одна по окружности радиуса, другая по

окружности радиуса 10м. Найти угол между направлениями

ускорений точек через 1мин после начала движения.

Дано: Решение

v = 0,5 м/с ω1 = v/r1 ω2 = v/r2 угловые скорости точек

r1=5м, r2=10м φ1 = ω1t φ2 = ω2t углы поворота точек

t = 60c ∆φ = φ1 -- φ2 ∆φ = vt(1/r1 –1/r2) ∆φ = 3 рад

φ - ? Ответ: 3 рад




Сила тяжести. Вес. Невесомость. Спутники.
Если m1= M ( масса Земли ), m2 = m (масса тела над Землей),

r = R ( радиус Земли ), то F = FT



FT = GMm/R2 Сила тяжести FT = mg

g = GM/R2 -- не зависит от массы тела (m)

g з а в и с и т:

1) от высоты над Землей 3) от пород земной коры ( грави –

2) от широты места ( Земля -- тометрия )

неинерциальная СО ) 4) от формы Земли




FT
полюс – 9,83 м/с2 ÷ 9,78 м/с2 – экватор


N
F

Вессила, с которой тело давит на опору или подвес

F = Gm1m2/r2 -- сила тяготения •

F = GmM/R2 = mg – сила тяжести Р – вес Р

г р а в и т а ц и о н н ы е с и л а у п р у г о с т и

Природа: под действием mg и N тело деформируется

Приложена к опоре ( подвесу )

По III закону Ньютона P = N ( всегда! ), N – сила реакции опоры

В е с т е л а з а в и с и т

1) опора покоится или движется равномерно P = mg

2) опора движется с ускорением: вверх P = m(g + a), вниз P = m(ga)

3) тело движется по окружности в вертикальной плоскости

« яма» P = m( g + v2/r ) « бугор» P = m ( gv2/r )

Невесомость – состояние тела, при котором Р = 0

(нет опоры N = 0, a = g, или удалено от Земли F = 0 )


ИСЗ на орбите. Расчет первой космической скорости

F = ma, F = GmM/R2 a = v2/R

M h

a h или



R+h F

при h = 0, v = √Rg v1 = 7,8 км/с



v1 – скорость, при которой тело будет вращаться вокруг

планеты по круговой орбите только под действием FT





Вопросы

  1. Что называется силой тяжести?

  2. Как направлена сила тяжести?

  3. От чего зависит сила тяжести?

  4. На чем основано измерение массы тел?

  5. От чего зависит ускорение свободного падения?

  6. По какой формуле рассчитывается g?

  7. Что называется весом тела?

  8. Как направлен вес тела?

  9. От чего зависит вес тела?

  10. Что называется невесомостью?

  11. Что называется первой космической скоростью?

  12. Как рассчитать первую космическую скорость?

  13. В каком случае вес тела равен силе тяжести?

  14. Как изменится вес тела при перемещении с полюса на экватор?

  15. Почему тела падают с одинаковыми ускорениями?

  16. Почему g зависит от географической широты?

  17. Как будет изменятся g при движении к центру Земли?

  18. Как заставить гирю в 10 Н растягивать пружину динамометра с

силой больше 10 Н?

  1. Как, имея пружину и секундомер, можно в условиях невесомости

сравнить массы двух тел?

  1. Приведите пример, когда вес тела направлен вверх? Горизонтально

  2. Тело брошено вверх. Как изменится ускорение тела, если учитывать сопротивление воздуха?


Задача Какую скорость должен иметь ИСЗ, чтобы обращаться по круговой

орбите на высоте 600 км над поверхностью Земли? Каков период его обращения?

Дано: СИ Решение

h = 600 км 6·105м Используем формулу для v1 для случая,

R = 6400км 6,4·106м когда тело находится на высоте h



v - ? Т-- ? v1 = R√g/(h+R) v1 = 7600 м/с = 7,6км/с

Период обращения находим по формуле

равномерного движения по окружности

радиуса r = R+h

T = 2π(R+h)/v1 Т = 5795с ≈ 97мин

Ответ: 7,6 км/с; 97 мин.



Законы Ньютона (ПЕРВЫЙ)

Кинематика : а) движение без причин б) все СО =

Динамика : а) в чем причина движения? б) зависит от выбора СО

СО инерциальные ( а = 0 ) Земля, Солнце (так проще!)



неинерциальные ( а ≠ 0 ) автобус, карусель

Причина:-- ∆v (или а ) действие других тел (всегда!)

Действия скомпенсированы (1 – 4)

1 2 1. Земля – опора v = 0





2. Земля – нить v = 0

3 4 5.




• 3. Земля – вода v = const

4. Земля – воздух v = const

5. Действия нет v = const

Явление инерции
Если действия нет или все действия скомпенсированы

(R=0), тело покоится или движется равномерно

прямолинейно ( v = const, a = 0 )
Относительно чего?

Инерциальные СО

а) в которых при R = 0 v = const = далекие звезды!

б) которые движутся относительно = Солнце

инерциальных СО равномерно ≈ Земля? (0,034 << 9,8)

прямолинейно

Первый закон Ньютона ( варианты )

1.Существуют такие СО, относительно которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно

2. Тело будет находиться в покое или двигаться равномерно и

прямолинейно, пока действие со стороны других тел не выведет его из этого состояния

3. В инерциальной СО тело, не подверженное внешним воздействиям, находится в покое или движется равномерно и прямолинейно




В о п р о с ы

  1. Какая СО называется инерциальной? Неинерциальной? Примеры.

  2. В каком случае тело движется равномерно?

  3. Что называется материальной точкой?

  4. Сформулировать первый закон Ньютона?

  5. Какая СО называется геоцентрической?

  6. Какая СО называется гелиоцентрической?

  7. Почему геоцентрическая СО лишь приблизительно может

считаться инерциальной?

  1. В чем заключается принцип причинности?

  2. Как будет вести себя ракета в космосе, если двигатель выйдет из строя?

  3. Почему споткнувшийся человек падает вперед, а поскользнувшийся – назад?

  4. Почему парашютист по истечении некоторого времени падения с

раскрытым парашютом, падает равномерно, а не ускоренно?

  1. При каких условиях пароход, плывущий против течения, будет

иметь постоянную скорость?

  1. В чем основная причина разрушения зданий при землетрясениях?

  2. В вагоне прямолинейно и равномерно движущегося поезда мальчик выпустил из рук мяч. Где он упадет?

  3. Заяц, спасаясь от преследуемой его собаки, делает резкие прыжки в сторону. Почему собаке трудно поймать зайца, хотя она бегает

быстрее?

  1. Почему при сплаве леса большое количество бревен выбрасывается на берег на поворотах реки?

  2. Мяч, лежавший неподвижно на столе вагона движущегося равно –

мерно поезда, покатился вперед по направлению движения поезда.

Какое изменение в движении поезда произошло?



Задача Указать и сравнить силы, действующие на шарик: а)шарик лежит на горизонтальном столе; б) шарик получает толчок от руки; в) шарик катится по столу; г) шарик летит со стола.

а) б) в) г)

N N N

• • FTP



FT ( N = FT ) FT FT FT


Второй закон Ньютона

Изменение скорости тел – только при взаимодействии!

a a

a N S FTP V

Инертность свойство тел сохранять V,

«откликаться» определенным

ускорением на действие

Массамера инертности 1 2

m1 < m2 a1 > a2



Измерение массы: а) по ускорению при взаимодействию с эталоном

mт = mэтаэтт



б) взвешиванием ( сравнение с эталоном )

Силахарактеристика взаимодействия тел

Fупр V

Fт Fтр

Сила упругости Сила тяжести Сила трения

( модуль, направление, точка приложения )



F = ma Сила, действующая на тело II закон

a = F/m Ускорение, получаемое телом Ньютона
Особенности второго закона Ньютона:


  1. Для любых сил [ F ] = 1Н = 1 кг*м/с2

  2. F – причина а, определяет а . . . . телу . . . 1 кг

  3. Вектор а сонаправлен F сообщает . . . 1 м/с2

  4. Если действуют несколько сил, то берется результирующая сила

ma = F1 + F2 + F3 + . . .

5. Если F = 0 , то а = 0 ( первый закон Ньютона )


Как измерить силу?

а) эталонная пружина (динамометр)

б) через ускорение (расчет )


В о п р о с ы

  1. Что называется силой?

  2. Чем характеризуется сила?

  3. Какие две силы считаются равными?

  4. Как измерить силу?

  5. Как складываются силы, действующие на тело?

  6. Как ускорение связано с силой?

  7. Что называется инерцией? Примеры

  8. Как направлено ускорение тела?

  9. Сформулируйте второй закон Ньютона?

  10. Какую роль в движении играет масса?

  11. Как движется тело, если F = 0?

  12. Что принято за 1Н?

  13. Что принято за 1кг?

  14. На каком принципе основано применение динамометра?

  15. Как измерить массу тела?

  16. Почему при ударе камня в стекло, оно разлетается в дребезги, а

при ударе пули в нем остается только отверстие?

  1. Почему в боксе и борьбе используют разделение спортсменов по

весовым категориям?

  1. Как, имея пружину и секундомер, можно сравнить массы тел в

условиях невесомости?

  1. Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному

участку дороги с выключенным двигателем?
Задача На шнуре, перекинутом через неподвижный блок, помещены

грузы массами 0,2 и 0,3 кг. С каким ускорением движутся грузы?

Какова сила натяжения шнура во время движения?

Дано: Решение

m1 = 0,2 кг a1 = a2 = a т.к грузы движутся одновременно,

m2 = 0,3 кг Т1 = Т2 = Т по III з. Ньютона



a - ? Т - ? Запишем ур-я II з. Ньютона для обоих тел: а1 а2

m1a = T – m1g

m2a = m2g – T ( решаем систему уравнений) Т

a = ( m2 – m1 )g/(m1 + m2 ) a = 2 м/с2

T = m1a + m2g T = 2,4 H T

m1g

Ответ: а = 2 м/с2 , Т = 2,4 Н m2g


Третий закон Ньютона

Fупр

F1 F2

FТ

Из многочисленных наблюдений и опытов:

  1. Тела взаимодействуют ( непосредственно и на расстоянии )

  2. Векторы сил направлены в противоположные стороны

  3. a1/ a2 = m2 / m1 Силы, с которыми два тела действуют

a1m1 = a2m2 друг на друга, равны по модулю,

противоположны по направлению и

F1 = -- F2 приложены к взаимодействующим телам



Особенности третьего закона Ньютона
– только парами A B

– всегда при взаимодействии

– одной природы

– не уравновешиваются FAB FBA

– для сил любой природы
Проявление в природе и технике

FT

FTP

Система законов динамики. Законы Ньютона выполняются в системе, т.е. одновременно и только в инерциальных системах отсчета. 1-й закон позволяет отобрать ИСО. 2-й закон позволяет по известным силам найти ускорение тела. 3-й закон позволяет связать между собой взаимодействующие тела. Все эти законы следуют из опыта.http://www.fizika.ru/didakt/zadach/z06-05b.gif


В о п р о с ы

  1. Сформулировать третий закон Ньютона?

  2. В чем заключены особенности этого закона?

  3. Почему в III законе силы не уравновешивают друг друга?

  4. Почему нельзя поднять себя за волосы?

  5. Можно ли натянуть веревку строго горизонтально?

  6. Если топор застрял в бревне, как лучше его извлечь ударяя о

твердую опору: вниз поленом или вниз обухом топора?

  1. Почему при прыжке в момент приземления нужно сгибать колени?

  2. Тело брошено под углом к горизонту. Куда направлено ускорение

тела, если сопротивление воздуха не учитывать?

9. Почему сорняки не рекомендуется вырывать рывком?



Алгоритм решения задач

  1. Выяснить характер движения (равномерное а = 0; равноускоренное

a > 0, a < 0; свободное падение a = g )

2. Выяснить: есть ли начальная скорость.

3. Выразить величины в системе СИ

4. Записать формулы для данного движения

5. Если силы действуют не на одной прямой, то рассматривать их

проекции.

6. Получить искомую величину

7. Проанализировать ответ


Задача При каком минимальном значении силы F и какая из нерастяжимых

нитей, связывающих грузы, разорвется, если она выдерживает

предельную нагрузку 100 Н. Массы грузов m, 2m, 3m. Трения нет.

Дано: Решение

m1 = m Запишем ур-я движения 3m T2 2m T1 m F

m2 = 2m ma = F – T1

m3 = 3m 2ma = T1 – T2

F0 = 100 H 3ma = T2



F - ? Решая систему уравнений, получим

F = 6ma, T1 = 5ma, T2 = 3ma откуда следует, что

T1 > T2 , следовательно порвется нить между I и II телом

Найдем силу F. Из условия задачи Т1 = F0 =100 Н

F = 6/5 Т1 F = 1,2·100 = 120 Н
Ответ: 120 Н, порвется первая нить.


Силы упругости
-- возникают при деформации тела и зависят от величины деформации



r0



Fупр = 0

r > r0


r < r0

п р и р о д а -- э л е к т р о м а г н и т н а я



x = ℓ - ℓ0 – удлинение тела (м)

Закон Гука F упр = -- kx k - коэффициент

жесткости ( Н/м )



k – зависит от рода вещества и геометрических размеров

F F ↑↓ x ( всегда ! )

Выполняется при малых деформациях

0 Х Действие силы упругости


N

T T1 T2

P

P α P

P = T N = P sin α P = T1 + T2

N – сила реакции опоры Т – сила натяжения нити

Особенности сил упругости

  1. возникают одновременно у двух тел

  2. действуют перпендикулярно поверхности

  3. противоположны смещению




В о п р о с ы

1. Что называется деформацией?

2. В чем причина силы упругости?

3. Сформулировать закон Гука.

4. При каких условиях выполняется закон Гука?

5. Что называется коэффициентом жесткости? Единицы измерения.

6. От чего зависит коэффициент жесткости?

7. Как направлена сила упругости?

8. Почему возникает сила реакции опоры?

9. Как движется тело под действием силы упругости?



10. На каком принципе работает динамометр?

11. Как заставить гирю в 10Н растягивать пружину динамометра с силой, больше

чем 10Н?

12. Зачем у динамометров делают ограничитель растяжения пружины?

13. Почему стальной шарик хорошо отскакивает от камня и плохо отскакивает от

асфальта?

14.Как изменится коэффициент жесткости пружины, если её укоротить в два

раза?
Задача. С каким максимальным ускорением можно поднимать с помощью



веревки тело массой 200кг, если веревка выдерживает неподвиж-

ный груз массой 240 кг?

Дано: Решение

m1 = 200кг Fупр = m2g ( по I закону Ньютона)

m2 = 240кг m1a = Fупр – m1g ( по II закону Ньютона)

а - ? m1a = m2g – m1g


Ответ: 2м/с2



Силы трения

  1. При соприкосновении п р и р о д а

  2. Вдоль поверхности э л е к т р о м а г н и т н а я

  3. Против движения

  4. Зависит от веса и рода соприкасающихся веществ

Трение покоя FTP

-- на тело действует сила F, а тело покоится



FTP = -- F

Трение скольжения 0 F

FTP = μN μ – коэффициент трения скольжения ( 0 < μ < 1 )

зависит от рода материалов



N F N N F

F FTP FTP ) α v Fтр

mg mg α( mg

N = mg N = mg cos α N = mg – F sin α

FTP = μmg FTP = μmg cos α FTP = μ( mg – F sin α)

Трение качения

V ( колесо, подшипник )

FTP Fтр. кач << Fтр. скольж Fтр. кач = μN/R



Увеличивают: песок, рукавицы, шурупы, шиповки

Уменьшают : валы, оси, шлифовка, подшипники, смазка
Задача 2 На горизонтальном полу стоит ящик массой 20кг. Коэффициент трения между полом и ящиком равен 0,3. К ящику в горизонтальном направлении прикладывают силу 36Н. Какова сила трения между ящиком и полом.

Решение


Максимальная сила трения покоя равна силе трения скольжения,

FTP(МАХ) = μmg FTP(МАХ) = 0,3·20·10 = 60H

FTP(МАХ) > F , тело находится в покое и по I закону Ньютона

FTP = F = 36H Ответ: 36Н




В о п р о с ы

1. Когда возникает сила трения? Как она направлена ?

2. Назовите виды силы трения

3. Что называется силой трения покоя?

4. Чему равна сила трения покоя? Почему?

5. Когда возникает сила трения скольжения?

6. От чего зависит сила трения скольжения?

7. По какой формуле рассчитывается сила трения?

8. От чего зависит коэффициент трения?

9. Как уменьшить силу трения скольжения?

10. Когда возникает сила трения качения? от чего зависит?

11. Чему равна сила трения, если тело движется равномерно?

12. Почему ящик труднее сдвинуть с места, чем сохранять движение?

13. Почему трение называют силой, несмотря на то, что оно не создаёт движение?

14. Как легче передвигать тележку: толкая впереди себя или ведя за собой за ручку?

15. Какие санки скатятся с горы быстрее: с одним или двумя седоками?

16. Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному участку с выключенным двигателем?

17. Почему парашютист по истечении некоторого времени падения с раскрытым парашютом падает равномерно, а не ускоренно?
Задача 1. Троллейбус массой 10т, трогаясь с места, приобрел на пути 50м скорость 10м/с. Найдите коэффициент трения, если сила тяги равна 14кН.
Дано: СИ Решение

m = 10т = 10000кг ma = Fтяг – Fтр (II закон Ньютона)

s = 50м Fтр = μmg (сила трения)

v = 10м/с (из кинематики), а = 1м/с2

Fтяг = 14кН = 14000Н

μ - ?


Ответ: 0,04

Используемая литература


1.В.Ф.Шаталов, В.М. Шейман, А.М.Хаит «Опорные конспекты по кинематике и динамике» М. Просвещение, 1989.

2. Физика: Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. – 10-е изд. – М.: Просвещение, 2009. – 336 с.



3. Сборник задач по физике: для 10-11 кл. общеобразоват. учреждений / Сост. Г.Н. Степанова. – 9-е изд. М.: Просвещение, 2003. – 288 с.
скачать


Смотрите также:
Конспекты по физике темы: «Кинематика. Динамика»
345.1kb.
Темы лекций Кинематика материальной точки
25.16kb.
Пословицы и поговорки народов мира Механика. Кинематика. Динамика. Работа. Энергия
153.59kb.
Вопросы к экзамену по физике: Билет№1. Кинематика. Системы отсчета. Путь. Перемещение. Скорость. Преобразования Лоренца
30.81kb.
Программа по физике (для поступающих в сф пгути в 2012 году) механика
60.13kb.
171 час, контрольная работа, экзамен Краткое содержание курса Тема Физические основы механики Тема Кинематика материальной точки. Тема Динамика поступательного движения
287.61kb.
Механическая система совокупность тел, выделенная для рассмотрения
353.4kb.
Темы рефератов по дисциплине «психология»
17.82kb.
Теоретическая механика статика, кинематика расчётно-графические работы
508.85kb.
Теоретическая механика статика, кинематика расчётно-графические работы
508.94kb.
Конспекты теоретических занятий для слушателей отдения повышения квалификации
3120.74kb.
Рабочая программа по физике для 8 класса на 2012 2013 учебный год
374.46kb.