Главная
Формулы закон ньютона: Размещение рекламы на Studygide.ru

Формулы закон ньютона: Размещение рекламы на Studygide.ru

Раздел динамики. Три закона Ньютона. Закон всемирного тяготения – StudyWay

В настоящее время ЕГЭ по физике проходит в виде решения задач. Задание, содержащиеся в КИМах определяются согласно кодификатору элементов содержания и требований к подготовке выпускников к проведению ЕГЭ.
Для успешной подготовки к ЕГЭ, в этой статье рассмотрена физика, а именно раздел динамики, включая формулы для подготовки к ЕГЭ, статья охватывает следующие темы:
– Первый закон И. Ньютона;
– Второй закон И. Ньютона;
– Третий закон И. Ньютона;
– Закон всемирного тяготения;
– Сила упругости. Закон Гука.
Приступим к изучению тем и примеров решения задач.
В динамике выделяют три закона открытых И. Ньютоном, они позволяют определить движение для любой системы.
Первый закон Ньютона


Первый закон открыт в конце 17 века. Закон звучит следующим образом: существуют инерциальные системы отсчёта, в которых тела движутся равномерно и прямо по линии, если на них не оказывают влияние другие силы.
Закон инерции: в случае, когда на тело не оказывают влияния внешние воздействий, то у данного тела сохраняется состояние покоя. Это значит, что все тела могут оставаться в первоначальном состоянии, то есть если тело находится в движении, то оно будет в таком же состоянии. Если оно неподвижно, то продолжает стоять без изменений, пока не появится сила, заставляющая его двигаться.
Инерциальной системой отсчёта называют систему, находящуюся в состоянии движении или покое.
Неинерциальной системой называют движущуюся с ускорением систему.
Инерциальными считаются системы, находящиеся в состоянии покоя или движения, при этом, движение должно быть равномерным и прямолинейным.
Неинерциальными считаются системы, имеющие ускорение.
Существует также гелиоцентрическая модель отсчёта, в ней начало координат совмещено с солнцем.
Первый закон Ньютона не содержит формул, поэтому рассмотрим примеры:
– Наиболее популярным объяснением является резкое торможение. Тело движется в направлении автомобиля, поэтому при резком торможении автомобиль сильно дёргается. Если же автомобиль плавно затормозит, соответственно, его движение будет нерезким;
– Движение наверх и вниз. Американские горки поднимаются наверх за счёт накопленной потенциальной энергии при крутом спуске.
Второй закон Ньютона


Второй закон открыт около 1666 года, он гласит: В инерциальных системах отсчёта ускорение, приобретаемое материальной точкой, является пропорциональным вызывающим его силам. Силы для ускорения предмета зависят от его массы.
Ньютон нашёл общее между ускорением и силой, F– сила, действующая на тело, масса – m, ускорение –a.
Важно помнить о том, что:
– Этот закон называют основополагающим в разделе динамики;
– Тело подразумевает точку, её движение находят в инерциальной системе отсчёта.
Формула второго закона: ma = F, F = ma.
Пример. При попытке пнуть мяч, мы выбираем направление, в котором он должен полететь. Чем больше силы мы вкладываем в пинок, тем дальше он будет лететь.
Рассмотрим ещё один пример – толкать автомобиль. 2
m = 50 кг.
Помним формулу второго закона: F = mа. Далее подставляет известные значения.
F = 50 кг * 0,6 = 30 H.
Ответ: F = 30 H.
Третий закон Ньютона


Третий закон открыли в 1725 году: действию F всегда есть противодействие, то есть взаимодействия двух дел равны и направлены по прямой в противоположные стороны. Формула: F12 = -F21.
Пример. Для строительства моста нужно высчитать нагрузку. Данную нагрузку можно узнать с помощью третьего закона. При этом, на мост давят держащие опоры, поэтому строительство ведётся по определённой схеме, которая рассчитывает большую выносливость.
Рассмотрим пример решения задачи: на стуле стоит портфель. На него действуют силы равные 500 H. Согласно третьему закону сверху на него действует та же сила, равная 500 H.
Следует, что F1 = F2. То есть, чем больше масса тела, тем меньше его ускорение.
Следует помнить о том, что третий закон применяется исключительно в инерциальных системах отсчёта.
Закон всемирного тяготения
В школьной программе изучение закона всемирного тяготения при подготовке к ЕГЭ является важной темой. Издавна люди смотрели на звёзды и понимали, что ими что-то движет. Но люди не догадывались, что притяжением управляет один закон. В 1687 году И. Ньютон открыл закон всемирного тяготения.
Согласно известной всем версии, Ньютон увидел падающее с дерева яблоко. Он стал размышлять о том, что на все тела действует некая определённая сила, которая позволяет им притягиваться к Земле.
Формула данного закона выглядит таким образом: F=G*(m1*m2)/r2. При этом, G – постоянная гравитации, равная 6,67408(31)•10−11. Это величина, которая воздействует на любой объект нашей планеты.
Позднее закон всемирного тяготения стали применять в астрономии и механике, так как с его помощью объясняется процесс движения различных тел. Любой объект будет находиться в невесомости, объясняется это тем, что объект находится в космосе и сила притяжения на него не действует.
Примером закона всемирного тяготения является запуск в космос спутника (это произошло в 1957 году). При этом, спутник постоянно находился в равном расстоянии над Землёй, это обусловлено тем, что наша планета притягивает одинаково в различных направлениях. 2 = 2,4 H
Ответ: 2,4 H.
Сила упругости. Закон Гука


Закон Гука является основным в теории упругости. Немаловажное значение в процессе подготовки к сдаче ЕГЭ по физике имеет тема о силе упругости, открытая Робертом Гуком – английский учёный, данный закон открыл в 1660 году в возрасте двадцати пяти лет.
Закон гласит: сила упругости, которая возникает при растяжении или сжатии тела является пропорциональной значению по изменению длины тела.
Сила упругости – это сила, которая возникает при деформации тела, данная сила возвращает тело в его первоначальное состояние.
При деформации тело пытается вернуться в первоначальное состояние, это объясняется электромагнитным воздействием на молекулярном уровне.
Формула закона: пусть х – упругость тела, тогда Fx = -kx, k – жёсткость тела.
Жёсткость зависит от материала и размера тела, она составляет ньютон на метр (1Н / м). Чем больше жёсткость, тем меньше оно подвержено деформации под воздействием сил. Стоит помнить о том, что закон Гука достоверно применяют при упругой деформации, т. е. деформация должна быть малой. При большой деформации тела длина перестаёт быть прямо пропорциональной силе, а при сильной деформации тело разрушается.
Рассмотрим пример задачи: проволоку разрезали ровно пополам, её жёсткость составляет 90 H/m. Нужно найти жёсткость обеих проволок.
Решение: k = F/x.
Согласно условию задачи, жёсткость пропорциональна длине проволоки.
k1 = 2k = 180 H/m.
Ответ: 180 H/m.
Таким образом, мы рассмотрели одни из важных тем раздела динамики: три закона Исаака Ньютона, закон всемирного тяготения и силу упругости, закон Роберта Гука. Изучив данные материалы по теме и просмотрев примеры решения задач, вы сможете решить схожие задание на ЕГЭ по физике. 

13-в. Второй закон Ньютона

  • Главная
  • Справочник
  • Физика
  • Книги, лекции и конспекты по физике
  • Физика 9 класс
  • Введение в динамику
  • 13-в. Второй закон Ньютона

      § 13-в. Второй закон Ньютона

В 7 классе мы узнали, что если на тело действует неуравновешенная сила, то такое тело меняет быстроту и/или направление движения (см. § 3-в). После изучения кинематики мы скажем, что действие неуравновешенной силы приводит к изменению вектора скорости тела, то есть появлению ускорения. Можно ли связь силы и ускорения выразить формулой?

Ответ на этот вопрос нам даёт второй закон Ньютона: в инерциальной системе отсчёта вектор равнодействующей силы, приложенной к телу, равен произведению массы тела и вектора его ускорения.

Второй закон Ньютона справедлив для любых движений: прямолинейных или криволинейных.

Для нахождения ускорений прямолинейных движений служит формула  ax= (vx–vox)/t , в которую входят мгновенные скорости. Для их определения у нас нет приборов, поэтому проделаем опыт, в котором будем измерять ускорение при движении тела по окружности (см. § 12-л).

Возьмём легко вращающийся диск (1) на подставке. На нём есть указатель частоты вращения (2) и толстая линейка (3), служащая рельсом для ролика со скобой (4). Она привязана к динамометру (5) нитью, которая прикреплена к крючку динамометра через шарнир (6). Начнём вращать диск. Если бы нити не было, ролик скатывался бы по рельсу и падал на стол. Однако нить натягивается, удерживая ролик на линейке, поэтому он вращается вместе с диском. В этом опыте

сила натяжения нити всё время направлена к центру диска, как и центростремительное ускорение. Следовательно, векторы  F  и  ma  сонаправлены, поскольку m – положительный скаляр.

Для проверки второго закона Ньютона проведём опыт с различными условиями. Например, с роликами с массами 250 г и 500 г при периоде вращения диска один оборот за 1 секунду и один оборот за 2 секунды. Занесём массы роликов и периоды обращения диска в таблицу:

 
Ролик массой 0,25 кг		 Ролик массой 0,5 кг
Период, T 1 с 2 с 1 с 2 с

Поднимая или опуская динамометр, будем следить, чтобы нить удерживала оба ролика на одной и той же отметке на шкале линейки, например, 20 см (см. правый рисунок). Тогда динамометр покажет такие силы:

Сила, F 2 Н
0,5 Н		 4 Н 1 Н

При равномерном движении по окружности центростремительное ускорение a = 4p2R/T2, где R – радиус окружности, а T – период обращения тела. Учитывая, что радиус в этом опыте составлял 20 см = 0,2 м, вычислим:

Ускорение, а 8 м/с2 2 м/с2 8 м/с2 2 м/с2

Рассмотрим сначала те клетки таблицы, которые выделены жёлтым цветом. При периоде обращения диска 1 секунда (и радиусе обращения 0,2 м)

ускорения двух роликов были одинаковы и составляли 8 м/с2. Умножая массу каждого ролика на ускорение, получим значения сил:

0,25 кг · 8 м/с2 = 2 Н     и     0,5 кг · 8 м/с2 = 4 Н

Полученные значения 2 Н и 4 Н те же, что и в средней строке таблицы. Следовательно, теперь опыт подтвердил скалярное равенство F = ma. Рассмотрение других клеток таблицы тоже подтверждает это равенство.

Опыты с измерением сил и ускорений при прямолинейных движениях тоже подтверждают справедливость второго закона Ньютона.

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!

Введение в динамику Формулы Физика Теория 9 класс 841

    • Второй закон Ньютона F = мА

    Третий закон Ньютона F AB = – F BA

    Формула максимальной статической силы трения.
    		F s max = μ s F N

    Формула кинетической силы трения. F k = μ k F N

    Уравнение для центростремительного ускорения. и =

    Уравнение для центростремительной силы. Ф =