Законы Ньютона и их применение. 9-й класс
Материал излагается, опираясь на учебник А.В.Перышкина и Е.М.Гутника «Физика 9 класс», тематическое и поурочное планирование к учебнику, а также используя занимательные материалы к урокам в 9 классе под редакцией А.И.Сёмке.
Объем учебного материала данного урока соответствует времени одного урока и познавательным возможностям учащихся. Во время урока применялись различные методы обучения: учащиеся слушают учителя, приводят свои примеры, участвуют в обсуждении демонстрационного эксперимента, сами проводят фронтальный эксперимент, участвуют в диалоге по обобщению изученного материала, тем самым продолжая работу по развитию у учащихся коммуникативных способностей.
На уроке использовалась связь физики с литературой, и домашнее задание было направлено на поддержание этой связи и привитие интереса к предмету.
Также на уроке сообщалась информация для общего развития: например, ученики узнали, об учении Аристотеля, некоторые факты из биографии Ньютона.
Были соблюдены основные принципы обучения: последовательность, доступность, наглядность, активность, научность.
Вид учебного занятия: урок-повторение пройденного материала.
Цель занятия: обобщить и закрепить знания, полученные при изучении законов Ньютона, научить видеть проявление изученных закономерностей в окружающей жизни, совершенствовать навыки решения качественных и расчетных задач, расширить кругозор учащихся сведениями из истории жизни великих учёных.
Задачи урока:
- содействие развитию у школьников умений использовать полученные методы познания мира – наблюдения, гипотеза, эксперимент, теория;
- развитие у учащихся коммуникативных способностей – вести беседу, вступать в – дискуссию, работать парами;
- продолжить работу по формированию умений сравнивать явления, делать выводы и обобщения;
- создавать условия для развития у школьников
умения формулировать проблему, предлагать пути
ее решения.
Оборудование: две легкоподвижные тележки и длинный шарф; динамометры лабораторные; набор оборудования L-микра по механике; внутренний стакан калориметра, спичечный коробок и линейка; шар и лист бумаги.
Эпиграф к уроку: Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше! (Исаак Ньютон)
ХОД УРОКА
– Механика – очень важный раздел физики. В
настоящее время вы познакомились с двумя ее
подразделами: кинематикой и динамикой. Законы,
изученные в механике, позволяют объяснять как
движение тел, окружающих нас на Земле, так и
движение тел во Вселенной. Сегодня мне бы
хотелось вместе с вами повторить, что вам
известно по этим разделам и применить ваши
знания для объяснения некоторых опытных фактов и
задач. Поэтому тема нашего урока-повторения
“Законы Ньютона их практическое
применение”.
Люди очень давно задумались над систематизацией знаний и вывода законов движения тел. Все началось до нашей эры и большая заслуга в этом принадлежит Аристотелю. Я знаю, что к этому уроку вы подготовили дополнительный материал об этом ученом. Я передаю вам слово <
Давайте обратим внимание на основной принцип динамики Аристотеля: «Все, что находится в движении, движется благодаря воздействию другого».
– Ребята, а как считаете вы? (Ответы
учащихся)
– Проверим ваши гипотезы: заставим двигаться шар
по поверхности стола. Каким будет его движение?
Изменяется ли его скорость? Какие действия
привели к этому? А если эти действия совсем
убрать?
Вывод: не всегда другое тело может быть причиной движения.
– Давайте вспомним, какой закон Ньютона
утверждает это (1 закон Ньютона, его
формулировка).
– Я знаю, что ребята подготовили интересные
факты из жизни Исаака Ньютона. Предлагаю
послушать их сообщения и что-то взять себе на
заметку. <Приложение 2>
– Вернемся к нашему выводу и подумаем: если сила
не является причиной движения, то, что она тогда
вызывает? (ответы учащихся).
Вывод: сила является причиной ускорения, она определяет величину и направление ускорения.
– Теперь вспомним, как зависит ускорение от
силы? (Ответы учащихся: ускорение
пропорционально действующей силе).
– Предлагаю вам проверить данную зависимость с
использованием следующей установки: имеется
наклонная плоскость, каретка и электронный
секундомер. Каретку будем пускать из состояния
покоя, измеряя путь и время, и каждый раз
вычислять ускорение (напомните мне формулу из
кинематики как найти ускорение, зная путь и
время, при условии, что тело движется без
начальной скорости – ).
№ опыта |
F |
S, м |
t, с |
a, м/с2 |
1. |
0,3 |
|
|
|
2. |
|
|
||
3. |
|
|
Вывод: мы еще раз с вами подтвердили на опыте, что с изменением силы изменяется ускорение.
– Но только ли от силы зависит ускорение? (
– Что характеризует масса? Давайте обратимся к
опыту. Для изменения скорости движения любому
телу требуется действие силы в течение какого-то
промежутка времени. Если этот промежуток слишком
мал, то тело не успевает изменить скорость
движения. Я предлагаю это пронаблюдать на
следующих опытах: спичечный коробок, стакан,
линейка – если резко выбить коробок из-под
стакана, то стакан останется на месте; лист
бумаги с шаром – резко выдергиваем лист и шар
остается в покое; стакан, картонка, груз – резко
выдергиваем картон и груз падает в стакан.
Вывод: свойство тел, заключающееся в том, что для изменения скорости тела требуется время, называется инертностью.
– Это такое свойство у тел «откликаться»
определенным ускорением на действие, подобно
тому, как вы отзываетесь на свое имя, но этот
отклик зависит от самого тела (кто-то реагирует
быстрее, кто-то медленнее).
– Исходя из наших рассуждений, можно сделать
вывод, что ускорение зависит не только от
силы, но еще и от массы.
– Давайте вспомним, какой закон Ньютона
утверждает это (2 закон Ньютона, его
формулировка).
– В ходе нашей сегодняшней беседы у меня возник
вопрос, при какой силе движение будет с
постоянным ускорением? Должна ли она изменяться
или остается постоянной? (
Вывод: движение будет равноускоренным, если сила остается постоянной, а если изменяется значение силы или ее направление, то движение будет переменным.
– Ребята, под силой, сообщающей телу ускорение
понимают равнодействующую всех сил, действующих
на тело, т. к. оно одновременно может
взаимодействовать с несколькими телами. Таким
образом, равнодействующая сила – это
геометрическая сумма всех сил.
– А сейчас, чтобы проверить, как вы запомнили и уяснили второй закон Ньютона, я предлагаю решить графическую задачу.
– На рисунке представлен график зависимости проекции скорости от времени. Объясните, в какие промежутки времени сумма всех сил, действующих на тело: а) равна нулю; б) не равна нулю. Как была направлена сила по отношению к скорости движения в промежутках времени от 0 до 2с и от 5с до 8с? Рассчитать силу, действующую на каждом участке, при условии, что масса тела 5 кг. (Решение задачи на доске).
Вывод: на примере этой задачи мы еще раз убедились, что направление силы и скорости движения совпадает не всегда, но ускорение всегда направлено в сторону действия силы. Это еще раз подтверждает, что сила определяет не скорость, а ее изменение.
– Ребята, давайте прервемся на рекламную паузу,
немного отдохнем, покатаемся на чудо-роликах, а
заодно вспомним еще один закон Ньютона.
Предлагаю встать на легкоподвижные тележки двух
молодых людей и взяться за шарф. Один будет
катать другого. Ладно, ты (1 ученик) катаешь (2
ученик), а сам-то ты куда поехал? Почему? Какой
закон это объясняет? (3 закон Ньютона, его
формулировка).
– Предлагаю его проверить самим
экспериментально, работая, в парах друг с другом.
Соединяем динамометры, и один тянет другого.
Обратите внимание на возникшие силы? Какие они?
Какими особенностями обладают? (Вспоминаем
с учащимися 5 особенностей, которые должны быть
прописаны в 3 законе Ньютона: силы появляются
только парами, одной природы, приложены к разным
телам, равны по модулю, направлены в
противоположные стороны вдоль одной прямой).
– Ребята, (имя ученика) отталкивается от
Земли с силой 30 Ньютонов, а как вы считаете, Земля
(имя ученика) отталкивает? А с какой
силой?
– Может кто-нибудь из вас вспомнит мне народную
формулировку 3 закона Ньютона? Это пословица,
очень известная – как аукнется, так и
откликнется.
– Все свои законы Ньютон впервые изложил в труде «Математические начала натуральной философии». Послушаем, что это за научный труд ученого. <Приложение 3>
– Мы славно потрудились сегодня. Подведем итог. Закрепление материала пройдет в форме популярной игры «Детектор лжи». А выигрышным призом будут те отметки, которые вы получите за эту работу. Я читаю утверждения, если вы считаете, что это правда, то клеточку с его номером оставляете пустой, если ложью – то зачеркиваете. Как и в любой игре, в нашей есть свои правила: а) я читаю утверждения только один раз; б) любое исправление приравнивается к ошибке; в) за 9 правильных ответов – «5», 7-8 – «4», 5-6 – «3».
Детектор лжи:
- Если действий со стороны других тел на данное тело нет или они скомпенсированы, то тело может покоиться, двигаться с постоянной скоростью или двигаться с постоянным ускорением. (–)
- Фформулировка 1 закона Ньютона: существуют системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно. (+)
- Тело, на которое не оказывают воздействие другие тела, называется свободным. (+)
- Иинертность – это физическое явление, заключающееся в том, что тело стремиться сохранять свою скорость. (–)
- Масса – это скалярная величина, характеризующая инертность тела. (+)
- Инерция – это свойство тел сохранять свою скорость. (–)
- Второй закон Ньютона: произведение массы на ускорение равно сумме действующих на тело сил. (+)
- 3 закон Ньютона: силы, с которыми тела действуют друг на друга, не одной природы, равны по модулю и направлены по одной прямой в противоположные стороны. (–)
- Направление силы совпадает с направлением скорости (–)
– На обратной стороне я попрошу вас дать оценку
сегодняшнему уроку – выбрать тот рисунок,
который соответствует вашему настроению.
– А я в свою очередь дам оценку вашей работы на
уроке. Мне было очень приятно работать с вами. Я
хотела бы отдельно оценить следующих ребят:…,
предлагаю за работу на уроке поставить «5», «4».
– Предлагаю посмотреть, что нам ответил детектор
лжи.
– Спасибо за урок.
Сила. Второй и третий законы Ньютона
Ранее говорилось о том, что в соответствии с первым законом Ньютона тело изменяет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано. Иными словами, ускорение тела обусловлено воздействием на него других тел.
Количественной мерой воздействие одного тела на другое, в результате которого тела приобретают ускорение или деформируются, является сила. Понятие силы не применимо к одному телу. То есть, если говорится о силе, то обязательно должны указать как минимум два тела: тело, которое действует и тело, которое подвергается этому воздействию. Например, лошадь тянет телегу: очевидно, что лошадь – это тело, которое оказывает воздействие на телегу. Также, на летящий самолет действует сила тяги со стороны двигателя, сила сопротивления воздуха и сила тяжести со стороны Земли.
Сила характеризуется модулем (то есть численным значением), направлением и точкой приложения.
Точку приложения силы в твердом теле можно переносить только вдоль линии ее действия. Только в этом случае не будет изменяться результат ее действия на тело.
Рассмотрим виды сил в механике и их обозначения.
Силой тяжести называется сила, с которой тело притягивается к Земле.
Силой давления называется сила, с которой тело действует на опору или жидкость и газ действуют на стенки сосуда, в котором они находятся.
Силой реакции называют силу, действующую на тело со стороны опоры или подвеса.
Силой сопротивления и силой трения называют силы, препятствующие механическому движению тела.
Силы могут действовать на поверхность тела (например, сила давления воздуха в колбе) или быть приложены в некоторой условной точке (например, сила упругости бьющей поверхности ракетки в точке ее соприкосновения с мячом).
Известно, что для упрощения описания механического движения тело рассматривается как материальная точка, если не указаны его размеры и форма. На рисунке тело чаще всего изображают прямоугольником. Силы, действующие на тело, можно изображать приложенными в центре этого прямоугольника. Хотя обычно в центре прямоугольника изображают приложенной силу тяжести, а, например, силу трения и силу нормальной реакции опоры рисуют в точке на нижней грани тела под его центром, то есть в тех точках тела, где эти силы действуют.
Так как сила величина векторная, то, разумеется, складывать силы нужно по правилам сложения векторов.
Сила, которая производит на тело такое же действие, как и несколько одновременно действующих на него сил и равная геометрической сумме этих сил, называется равнодействующей силой.
Единица измерения силы названа в честь сэра Исаака Ньютона, поскольку его закон определил связь между силой и ускорением.
Ранее говорилось, что масса является инертной характеристикой тела. То есть, чем больше масса тела, тем сложнее изменить его скорость. Значит, сила связана с массой. Это предположение и было сделано Ньютоном.
Позднее, проведя серию опытов, он установил, что сила, действующая на тело прямо пропорциональна ускорению, сообщаемому этой силой, а коэффициентом пропорциональности в этой зависимости является масса тела.
В настоящее время принята следующая формулировка второго закона Ньютона: ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, обратно пропорционально его массе и направлено в сторону равнодействующей силы.
Исходя из формулировки закона, можно заключить, что сила в 1 Н — это сила, которую нужно приложить к телу массой 1 кг, чтобы сообщить ему ускорение 1 м/с2. Таким образом,
Важно помнить, что второй закон Ньютона выполняется только в инерциальных системах отсчета. Следовательно, используя первый закон Ньютона, сначала необходимо выбрать инерциальную систему отсчета, а затем можно в ней применять для расчета ускорения тела второй закон Ньютона.
Здесь также важно понять, что сила определяет направление ускорения, но не направление скорости. Так, например, под действием силы тяжести тело может двигаться вниз вертикально, а может и по параболе.
С помощью подобных рассуждений и опытов можно убедиться, что сила трения направлена против движения. Мяч, катящийся по траве, замедляется, а значит, он имеет отрицательное ускорение (то есть ускорение, направленное против направления движения). Значит, также направлена и сила трения, поскольку она является единственной силой, которая оказывает действие на мяч в данном случае (действия силы тяжести мяча и силы нормальной реакции со стороны Земли скомпенсированы друг другом).
Известно, что действие тел друг на друга является двусторонним. Нельзя обнаружить такого случая, что бы какое-то тело действовало на другое тело и не испытывало бы при этом ответного действия.
Так, например, во время отжиманий человек давит на пол руками. Когда человек действует на пол, пол, в свою очередь, начинает действовать на человека. Именно эта сила и поднимает человека вверх при отжиманиях.
Классический пример взаимодействия тел — это притягивание одной лодки, находясь в другой лодке. Независимо от того, с какой силой человек будет притягивать к себе лодку, лодка в которой он находится, тоже начнет двигаться навстречу другой лодке.
Ударяя ракеткой по теннисному мячу, можно ощутить отдачу в руке, то есть, обратное действие мяча на ракетку, вызванное ударом. Можно привести еще множество примеров, но суть одна: всякое действие вызывает противодействие. На основании подобных опытов и рассуждений, Ньютон сформулировал свой третий закон, который гласит, что силы, с которыми взаимодействуют два тела, одной природы, равны по модулю, направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны и приложены к разным телам. Иными словами, силы взаимодействия возникают одновременно и попарно. Но так как они приложены к разным телам, то не могут уравновесить друг друга.
Также следует иметь в виду, что третий закон справедлив независимо от того, покоятся ли взаимодействующие тела или же они движутся, находятся они в непосредственном контакте друг с другом или разделены пространством. Например, автомобиль стоит на дороге. Со стороны дороги на автомобиль действует сила нормальной реакции опоры, а со стороны автомобиля на дорогу — его вес. Земля и Солнце притягиваются друг к другу, находясь на значительном расстоянии друг от друга.
Или же два маленьких одноименно заряженных шарика взаимодействуют друг с другом с силами отталкивания.
Таким образом, третий закон Ньютона отражает факт равноправия взаимодействующих тел и справедлив при описании взаимодействия тел в инерциальных системах отсчета.
Основные выводы:
– Рассмотрели виды сил в механике.
– Повторили основные формулировки второго и третьего законов Ньютона. А также разобрались с особенностями их применения.
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы [c.264]ПЕРВЫЙ ЗАКОН НЬЮТОНА. ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ 265 [c. 265]
Как только какая-либо система отсчета выбрана и в заданной идеализации принята за галилееву систему, все множество галилеевых систем в этой идеализации определено В системах отсчета из этого множества в силу самого определения инерциальной системы выполняется первый закон Ньютона скорость свободной материальной точки не меняется во время ее движения. [c.44]
Сразу видно, что если в какой-либо системе отсчета действуют силы инерции, то эта система отсчета не может быть инерциальной. Действительно, поскольку силы инерции не связаны с какими-либо конкретными телами, мы не можем удалить эти тела и тем самым устранить силы инерции. Поэтому тело, свободное от воздействия других тел, но испытывающее действие сил инерции, будет двигаться не прямолинейно и равномерно, а с ускорением, т. е. первый закон Ньютона не будет соблюдаться. [c.336]
Первый закон Ньютона —это закон инерции Галилея отсюда возник термин инерциальные системы . [c.11]
Если же подвижная система координат движется равномерно и прямолинейно по отношению к абсолютной системе, то она уже становится инерциальной. В такой системе уже не то.лько кориолисовы, но и переносные силы инерции равны нулю. Основное уравнение динамики для этой подвижной системы lai oe же, как для абсолютной системы координат. Значит, абсолютная система координат не имеет каких-либо преимуществ по отношению к любой инерциальной системе — полностью с нею эквивалентна. Все законы механики в ней будут выполняться так же, как и в любой инерциальной системе. Этот вывод п следует из первого закона Ньютона — закона инерции [c.38]
Таким образом, первый закон Ньютона следует прежде всего рассматривать как определение особого вида систем отсчета — инерциальных систем. Сам Ньютон в качестве инерциальной системы принимал систему отсчета, начало которой совпадало с центром Солнца и оси координат направлены на далекие (а потому неподвижные) звезды. Эту систему он называл абсолютной . Смысл такого названия будет ясен позднее. [c.44]
Согласно первому закону Ньютона тело в инерциальной системе отсчета не может само по себе изменить своего состояния покоя или равномерного прямолинейного движения, это состояние оно изменяет только под действием других реальных тел. Следовательно, первый закон Ньютона отражает в рамках механики инерциальных систем причинную связь явлений. Опыт показывает, что ни одно явление природы не может возникнуть само по себе оно появляется лишь как следствие другого явления. Признание объективной причиной связи в природе является одним из основных положений диалектического материализма — основы нашего мировоззрения. [c.45]
В первом законе Ньютона как равноправные выступают покой и равномерное прямолинейное движение. Этим подтверждается, с одной стороны, относительный характер покоя и движения и, с другой стороны, косвенно утверждается, что все системы отсчета, относительно которых тело покоится или движется равномерно прямолинейно, являются инерциальными. Отсюда следует, что, если найдена одна инерциальная система отсчета (относительно которой тело, например, покоится), любая другая система, движущаяся равномерно и прямолинейно относительно первой, также будет инерциальной. [c.45]
Нет, первый закон Ньютона имеет глубокое самостоятельное значение. Из него следует фундаментальное свойство всех реальных тел — инертность, тогда как второй закон Ньютона выражает количественную связь между силой, ускорением и массой, являющейся мерой инертности. Первый закон Ньютона является также определением системы отсчета, в которой ускорение тела появляется лишь в результате воздействия на него других тел (инерциальная система отсчета). [c.53]
Почему следует считать, что первый закон Ньютона указывает на причинную связь между механическими явлениями Что является причиной изменения состояния покоя или равномерного прямолинейного движения тела в инерциальной системе [c. 54]
Для наблюдателя, находящегося на земле, т. е. в инерциальной системе отсчета, сил инерции не существует. Отклонение тел при торможении или рывке вперед он объясняет в соответствии с первым законом Ньютона — стремлением тел сохранять свое состояние движения или покоя. [c.198]
Все системы отсчета, для которых выполняется первый закон Ньютона, получили название инерциальных систем. [c.104]
Теперь наблюдатель может постулировать существование инерциальной системы отсчета как системы, в которой выполняется закон инерции (первый закон Ньютона) и считать, что в такой системе действует и второй закон Ньютона (третий закон Ньютона, как известно, должен выполняться в любой системе отсчета. Пространство 8 с инерциальной системой отсчета естественно назвать физическим. Оно обладает фундаментальным свойством однородности параллельный перенос в нем системы тел, на каждое из которых не действуют внешние силы, как целого не изменяет механические свойства системы. Время также однородно, т. е. законы движения системы не зависят от выбора начала отсчета времени. Следствием однородности времени является закон сохранения и превращения энергии, а закон сохранения вектора импульса (количества движения) системы есть следствие однородности физического пространства. [c.12]
Основными понятиями классической механики являются понятия о пространстве и времени, о силе и массе, об инерциальной системе отсчета. Основными законами являются закон инерции Галилея — Ньютона (первый закон Ньютона), уравнение движения относительно инерциальной системы отсчета (второй закон Ньютона), закон равенства действия и противодействия (третий закон Ньютона). Эти понятия и законы были сформулированы И. Ньютоном в его гениальном трактате Математические начала натуральной философии (1687). [c.7]
Задача. Докажите, что если механическая система состоит всего из одной точки, то ее ускорение в инерциальной системе координат равно нулю первый закон Ньютона ), [c. 18]
Но, как указывалось выше, существуют такие системы отсчета, в которых движение изолированной материальной точки не подчиняется закону (3.11). Поэтому следует считать, что объективным содержанием первого закона Ньютона является утверждение о существовании в природе инерциальных систем отсчета. [c.34]
Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона. [c.69]
Первый закон Ньютона материальная точка пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения относительно инерциальной системы отсчета до тех пор, пока действующие на нее силы не изменят это состояние. Иначе говоря, изолированная материальная точка (точка, одинокая во всем мире ) либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно относительно инерциальной системы отсчета — причина изменения состояния двил[c.70]
Утверждение, что инерциальные системы отсчета существуют, составляет содержание первого закона механики — закона инерции Галилея — Ньютона. [c.35]
Системы отсчета, в которых выполняется второй закон Ньютона, а значит, и первый закон — закон инерции без введения дополнительных силовых полей), называются инерциальными системами ). [c.443]
В основе М. лежат три закона Ньютона. Первые два справедливы по отношению к т, н. инерциальной системе отсчёта. Второй закон даёт осн. ур-ния для решения задач динамики точки, а вместе с третьим — для решения задач динамики системы материальных точек. В М. сплошной среды, кроме законов Ньютона, используются закона, отражающие свойства данной среды и устанавливающие для неё связь между тензором напряжений и тензорами деформаций или скоростей деформаций. Таковы Дука закон для линейно-упругого тела и закон Ньютона для вязкой жидкости (см. Вязкость). О законах, к-рым подчиняются др. среды, см. в ст. Пластичности теория. Реология. [c.127]
Наконец, первый закон Ньютона, называемый законом инерции, раскрывает одно фундаментальное свойство тел (и, как увидим позже, вообще всех материальных объектов, будь то тело, частица или поле), состоящее в способности тел сохранять покой или равномерное прямолинейное движение относительно некоторой (вообще говоря, произвольной) инерциальной системы отсчета. Только благодаря этому свойству мы можем понять поведение тела, особенности его движения в других, неинерци-альных системах отсчета. Например, благодаря этому свойству становится понятным, почему пассажир при резком торможении вагона отклоняется относительно стен вагона вперед по движению, а при резком ускорении — назад, против движения. Действительно, когда вагон движется равномерно относительно земли (инерциальная система отсчета), равномерно относительно земли движется и пассажир. При торможении вагон изменяет состояние равномерного движения, а пассажир продолжает сохранять это движение относительно земли в результате мы наблюдаем смещение пассажира относительно стен вагона [c.45]
В формулировке первого закона Ньютона устанавливаются условия, при которых это естественное движение (инерциальное) ос)шдествляется. Он дает возможность выбрать такую систему координат, в которой такие естественные движения существуют. Вторым законом Ньютона устанавливается, что сила обусловливает не скорость материальной точки, а ее ускорение, причем не вообще ускорение, а ускорение в той системе координат, в которой при отсутствии силы скорость тела была бы постоянной, т. е. движение было бы естественным . Как и в механике Аристотеля, сила учитывает влияние внешних условий на движение тела. Источниками силы являются материальные тела и, следовательно, сила является количественной мерой взаимодействия материальных тел. Третий закон Ньютона устанавливает, что сила, с которой одно из взаимодействующих тел действует на др тое, равна по абсолютной величине, но направлена противоположно силе, с которой это другое тело действует на первое. [c.345]
В предыдущих главах мы опирались на основное уравнение динамики точки (второй закон Ньютона), которое справедливо только в инерциальных системах отсчета. Напомним, что инерциальной называется такая система отсчета, в которой справедлив принцип инерции (первый закон Ньютона). Во многих случаях задачи динамики сводятся к исследованию движения в той или иной неинерциальной системе. В сущности, неинерциальной является и привычная для нас система отсчета, связанная с Землей. Впрочем, только весьма тонкие опыты (например, наблюдения за отклонением падающих тел к востоку, за вращением плоскости качания маятника) могут обнаружить неинерциальность геоцентрической системы отсчета. В большинстве приложений систему координат, жестко связанную с Землей, можно считать инерциальной. [c.151]
В процессе развития понятия записи в словаре могут уточняться, таблица может расширяться за счёт столбцов, где указывалась бы система, в которой используется модель материальной точки, а также решаемая задача (проводимое исследование). Даже условие изолированности материальной точки в законе инерции Галилея (первый закон Ньютона) предполагает упоминание об инерциальной системе отсчёта, что указывает на возможность пополнения словаря информацией о новых физических явлениях, соответствующих математиче- [c.17]
Поскольку линейным преобразованием все прямые переводятся в прямые, то и в этой системе рассматриваемая точка движется равномнерно и прямолинейно. В соответствии с первым законом Ньютона и ее следует признать инерциальной. Но это войдет в противоречие со вторым законом, который в этой системе, как легко проверить, не имеет места. [c.264]
Гораздо проще оставить свободу в выборе способа измерения времени в любой точке пространства, а первый закон Ньютона считать лишь необходимым условием инерциальности выбранной системы отсчета. [c.265]
Иначе обстоит дело в релятивистской механике, обсуждаемой в следующей главе. Прерогатива в формировании критерия инерциальности системы отсчета в релятивистской механике переходит от уравнений Ньютона к уравнениям электродинамики Максвелла. В этом случае первый закон Ньютона превращается в самостоятельное и независимое необходимое условие инерциальности. Поэтому представляет большой интерес выяснение вопроса о том, как же связаны друг с другом те системы отсчета, которые удовлетворяют этому необходимому условию инерциальности. [c.265]
Закон инерции. При отсутствии сил материальная точка находится в покое или движется равномерно и прямолинейно (первый закон Ньютона). Системы отсчета, в которых этот закон выполняется, называются инерциальными. С достаточной в большинстве случаев степенью точности можно считать, что система, связанная с Землей, является ннерциальной. [c.165]
Лоренц-инвариантиая форма дифференциального уравнения движения материальной точки. Обратимся сейчас к законам Ньютона и рассмотрим их применимость для релятивистской области. В соответствии с законом сохранения релятивистского импульса для свободной изолированной материальной точки делаем вывод первый закон Ньютона справедлив для релятивистской области свободная изолированная материальная точка движется равномерно прямолинейно в любой инерциальной системе. Второй закон Ньютона приводит к очевидным противоречиям с положением о существовании предельной скорости движения материальных тел и должен быть специально обобщен для квазирелятивистской области движения. [c.282]
Первый закон (постулат) Ньютона состоит в утверждении, что инерциальные системы отсчета существуют. Наделение некоторой системы отсчета свойством инерциальности является сильным утверждением и всегда нуждается в обосновании. [c.156]
Первый и второй законы динамики Ньютона справедливы в инерциальной системе отсчета. С достаточной для практики точностью такой системой можно считать гелиоцентрическую с началом в центре Солнца и с осями, направленными на неподвижные звезды. Любая система, покоящаяся или движущаяся равномерно и прямолинейно относительно инерциальной, тоже инерциальна. Так как Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца, то главным образом по первой причине система отсчета, связанная с ее поверхностью, не является инерциальной. Однако ошибка при допущении об инерциальности геоцентрической системы в большинстве практических расчетов пренебрежимо мала. [c.199]
I. Мобилизующее начало урока. Взаимное приветствие учителя и учащихся. Организация класса. | Цель: Психологический настрой учащихся на предстоящее занятие; обеспечение нормальной обстановки. | – Проверка отсутствующих; – Проверка рабочих мест, внешнего вида учащихся; – Организация внимания | 1 мин | II. Актуализация знаний учащихся. | Цель: проверка итогов предыдущей работы, воспроизводство знаний, полученных на уроках, создание мотивации на освоение нового материала. | К доске вызвать 1 учащегося, выполнить задачу № 1506 из сборника 2) Работа с классом. Учитель: На предыдущих уроках мы изучили II закон Ньютона. Используя раздаточный материал, заполните пропуски в предложенных заданиях
Проверяем по слайду 2. По приведенным рисункам ответьте на вопросы: “Как движется тело?”, “Куда направлено ускорение?” (слайд 3). Дайте краткий ответ.
|
| III. Изучение нового материала. |
| Итак, ребята, мы изучили I и II закон Ньютона. Мы узнали, при каком условии тело сохраняет свою скорость постоянной в ИСО, о том, что в результате взаимодействия тело приобретает ускорение, которое прямо пропорционально силе и обратно пропорционально его массе. Но ни I, ни II закон Ньютона не говорит нам о том, что же будет происходить со вторым взаимодействующим телом. Речь пойдет о III законе Ньютона. Ударьте ладонью по столу. Что вы испытали? – Боль. – Почему? Ведь это вы бьете стол, а не он вас. Попробуйте поднять себя за волосы, как знаменитый барон Мюнхгаузен. -Почему у вас так не получается сделать? Ответы на эти вопросы мы узнаем, если изучим III закон Ньютона. III закон Ньютона объясняет явление отдачи при выстреле. Откат пушки и есть результат отдачи при выстреле (слайд 4). III закон Ньютона лежит в основе реактивного движения кальмара и т.д. Слайд 5,6,7: Объявление темы урока. Запись в тетради даты и темы урока |
|
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчёта. Сила. Второй закон Ньютона. Масса. Третий закон Ньютона. | Поурочные планы по физике 9 класс
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчёта. Сила. Второй закон Ньютона. Масса. Третий закон Ньютона.
27.02.2014 6937 0Цель: сформулировать три закона Ньютона. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания. Повторение
1. Что изучает кинематика?
2. Какое движение называется центростремительным?
3. что такое линейная и угловая скорость?
4. Почему равномерное прямолинейное движение и состояние покоя физически эквивалентны и взаимозаменяемы лишь в инерциальных системах отсчета?
III. Изучение нового материала
Действия тел друг на друга, создающие ускорение, называются силами. Все силы можно разделить на два основных типа: силы, действующие при непосредственном соприкосновении, и силы, которые действуют независимо от того, соприкасаются тела или нет, т. е. на расстоянии.
Эксперимент 1
Возьмем в руки кусок мела, разожмем пальцы, и мел упадет. (Земля притягивает, действует на расстоянии.)
Эксперимент 2
Наэлектризованную палочку поднесем к висячей гильзе. Гильза притянется. (Взаимодействие на расстоянии.)
Эксперимент 3
Катнем мяч. (Непосредственное взаимодействие.)
Эксперимент 4 _
Демонстрация сегнетова колеса. (Взаимодействие.)
Наблюдая ускорение, полученное каким-либо телом под действием различных сил, видели, что ускорения могут оказаться различными как по модулю, так и по направлению. Сила векторная величина. Силу измеряют динамометром. Силы, действующие при непосредственном соприкосновении, действуют по всей соприкасающейся поверхности тел. Молоток, ударяющий по шляпке гвоздя, действует на всю шляпку. Но если площадь мала, то считают, тело действует на одну точку. Эта точка называется точкой приложения.
Если же на тело действует несколько сил, то их действие на тело можно заменить одной заменяющую силу называют суммой или равнодействующей.
I закон Ньютона
Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны упругих тел не заставит ее (его) изменить это состояние.
Тело движется прямолинейно и равномерно, так как все действующие на него силы скомпенсированы. (Равнодействующая равна нулю.)
Во Вселенной практически невозможно найти тело, не испытывающее внешнего воздействия.
I закон – закон инерции. Непосредственно подтвердить экспериментально | его невозможно, он аксиоматичен. Однако можно объяснить ряд опытов, что является косвенным подтверждением справедливости этого закона.
Эксперимент 5
Монета, лежащая на плексигласе, закрывающем бутылку, при резком щелчке по плексигласу в горизонтальной плоскости монета упадет в бутылку. (Монета сохраняет состояние покоя по инерции.)
Следствие I закона Ньютона состоит в том, что тело может двигаться как при наличии, так и при отсутствии внешнего воздействия.
Эксперимент 6
Подвижная тележка прикреплена при помощи пружинного динамометра к перекинутой через нити с грузом на конце. Груз растягивает пружину, сообщающую своей силой упругости ускорение тележке. Чем больше подвешиваем груз, тем сильнее растянута пружина и тем больше ускорение тележки.
Опыт показывает, что направление ускорения совпадает с направлением силы, вызвавшей ускорение:
F = ma.
II закон Ньютона
Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на создаваемое этой силой ускорение, причем направления силы и ускорения совпадают: а =F/m
Закон можно выразить в другой форме. Ускорение, сообщаемое телу, прямо пропорционально действующей на тело силе,- обратно пропорционально массе тела и направлено так же, как и сила.
Особенности II закона Ньютона:
1. Верен для любых сил.
2. Сила – причина, определяет ускорение.
3. Вектор а сонаправлен с вектором F.
4. Если действуют на тело несколько сил, то берется равнодействующая.
5. Если равнодействующая равна нулю, то ускорение равно нулю. (Первый закон Ньютона)
6. Можно применять только по отношению к телам, скорость которых мала по сравнению со скоростью света.
III закон Ньютона
Эксперимент 7
Возьмем два динамометра, и зацепим друг за друга их крючки, и, взявшись за кольца, будем растягивать их, следя за показаниями обоих динамометров.
Что увидим? Показания будут совпадать. Сила, с которой первый действует на второй, равна силе, с которой второй действует на первый.
Эксперимент 8
Укрепим на одной тележке магнит, на другой – кусок железа и прикрепим к тележкам динамометры. Тележки могут оставаться на разном расстоянии друг от Друга, сила взаимодействия между магнитом и куском железа будет больше или меньше в зависимости от расстояния. Но во всех случаях окажется, что динамометры дадут одинаковые показания.
Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти тела.
Fn = –Fn (III закон Ньютона.)
Особенности III закона Ньютона:
1. Силы возникают только парами.
2. Всегда при взаимодействии.
3. Только силы одной природы.
4. Не уравновешивают.
5. Верен для всех сил в природе.
IV. Закрепление изученного
1. Сформулируйте I закон Ньютона.
2. В чем состоит явление инерции?
3. Как движется тело, к которому приложена сила, постоянная по модулю и по направлению?
4. Как направлено ускорение тела, вызванное действующей на него силой.
5. Верно ли утверждение – силы есть, а ускорения нет.
6. Если на тело действует несколько сил, как определяется равнодействующая сил?
7. Запишите III закон Ньютона.
8. Как направлены ускорения взаимодействия между собой тел?
9. Выполняется ли III закон Ньютона при взаимодействии на расстоянии или только путем непосредственного контакта.
10. Запишите II закон Ньютона.
Домашняя работа
§ 10-11-12-13. Упражнение 8-9. Задачи с задачника по Рымкевич. А.П
Презентация на тему динамика по физике. Презентация на тему основы динамики
Слайд 1
Обобщающий урок в 9 классе
Основы динамики
Слайд 2
Цель урока:
повторить и систематизировать материал по теме «Основы динамики»; научить определять логическую связь между понятиями и явлениями; научить составлять схемы со структурой темы; развитие устной речи; развитие умения видеть в окружающих процессах физические явления и уметь их объяснять.
Слайд 3
Эпиграфы к уроку:
Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше. Исаак Ньютон (1643 – 1727 гг.)
Слайд 4
Ход урока Организационный момент. День у нас сегодня необычный. Необычный потому, что у нас открытый урок. Я надеюсь, что наш урок пройдет хорошо. А теперь немного о том, как пройдет сегодня наш урок. 2. Вводная часть. Сегодня мы подводим итог нашей работы по теме: «Основы динамики». Человек не только стремится к знаниям, не только их получает, но и их систематизирует. Ньютон создавал механику, как попытку создать систему, объясняющую мир, и это ему удалось. Целью нашего урока будет систематизация знаний по теме «Основы динамики». Результатом работы будет схема со структурой этой темы (Схема № 1).
Слайд 5
Схема № 1 «Структура динамики».
Динамика Что изучает?
Средства описания
Основные понятия Законы динамики: Взаимодействия Силы:
Границы применимости:
Слайд 6
Что изучает динамика? Какие средства используются для описания динамики? Каковы границы применимости законов динамики? Записи будем вести на листочках, которые у вас лежат на столах (Схема № 1).
Сегодня мы должны вспомнить следующие вопросы:
Слайд 7
Сначала давайте проверим, как Вы умеете считать? Внимательно послушайте стихотворение и ответьте на мой вопрос: СКОЛЬКО ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН НАЗВАНО В ДАННОМ СТИХОТВОРЕНИИ?
«Физическая разминка»
Слайд 8
ОДИНОКИЙ ФИЗИК, ПОЧЕСАВ ТЕМЯ, ИЗМЕРЯЕТ ДЛИНУ, МАССУ И ВРЕМЯ. ПАРОЧКА ФИЗИКОВ МЕЧТАЕТ ВДВОЕМ ИЗМЕРЯЕМ ТЕМПЕРАТУРУ, ПЛОТНОСТЬ, ОБЪЕМ. ТРОЕ ФИЗИКОВ, ПОСТРОИВШИСЬ В РЯД, МЕНЯЮТ ЭНЕРГИЮ, СКОРОСТЬ, ЗАРЯД. ЧЕТЫРЕ ФИЗИКА В ХОРОШЕМ НАСТРОЕНИИ ИЗМЕРЯЮТ ДАВЛЕНИЕ, А В ПЛОХОМ – УСКОРЕНИЕ. ПЯТЬ ФИЗИКОВ ВЫБЕГАЮТ НА ПЛОЩАДЬ, ИЗМЕРЯЮТ ИМПУЛЬС, ЧАСТОТУ, СИЛУ И ПЛОЩАДЬ, ШЕСТЬ ФИЗИКОВ ПРИХОДЯТ К СЕДЬМОМУ НА ИМЕНИНЫ, ИЗМЕРЯЮТ КАКИЕ-НИБУДЬ ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ. (Ответ – 15)
Слайд 9
Что изучает динамика? (Динамика изучает причину изменения скорости, причину ускорения) Кто стоял у истоков динамики? (Исаак Ньютон)
Слайд 10
Давайте еще раз перелистаем страницы великих открытий Исаака Ньютона (сообщение «Открытия Ньютона»).
Слайд 11
Опыт № 1: монетку кладём на картонку, лежащую на стакане. Щелчком пальца выбиваем картонку. Картонка падает на стол, а монетка опускается вертикально вниз в стакан. Объясните, почему картонка отлетает, а монета падает в стакан? (Явление инерции)
Экспериментальная часть
Слайд 12
(Щёлкая пальцем по открытке, мы прилагаем силу к ней. Открытка сдвигается с места так быстро, что не успевает увлечь прищепку за собой. Прищепка падает вниз благодаря силе тяжести, потому что открытка больше не поддерживает её. Если мы толкнём открытку с недостаточной силой, она потащит прищепку за собой, а сила тяготения потянет верхушку прищепки вниз, в результате чего она перевернётся.)
Опыт № 2: Положите на стакан открытку. Поставьте прищепку, чтобы она находилась над серединой стакана. Резко и с силой щёлкните по открытке пальцем, чтобы она отлетела в сторону. Повторите это несколько раз. Иногда прищепка падает в стакан в своём прежнем положении, а иногда, падая, переворачивается.
Слайд 13
На какие законы опирается динамика? I закон Ньютона II закон Ньютона III закон Ньютона
Законы динамики
Слайд 14
Сформулируйте первый закон Ньютона. Как этот закон записать?
Существуют такие системы отсчёта, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.
Слайд 15
→ → → → → → Fравн. = F+Fсопр = 0 V=V0 V = const → → a=0 Fравн.=0
→ Fсопр. → F → V0 → V
Слайд 16
Сформулируйте второй закон Ньютона. Как этот закон записать?
Слайд 17
Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к нему, и обратно пропорционально его массе. Где F – равнодействующая всех сил, приложенных тел [Н]; a – ускорение [м/с²]; m – масса [кг].
Слайд 18
Сформулируйте третий закон Ньютона. Как этот закон записать?
Слайд 19
Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.
Слайд 20
Сила – величина, характеризующая взаимодействие тел. Давайте вспомним, какие силы мы знаем. Сила тяжести, сила упругости, сила трения, архимедова сила, сила всемирного тяготения, сила реакции опоры, вес тела. Записываем в схему 1, разбивая на две группы.
Слайд 21
Что объединяет эти силы? Почему их распределили таким образом? (Гравитационная и электромагнитная природа.) Давайте вспомним формулы для вычисления этих сил?
Слайд 23
Какую начальную скорость нужно сообщить стреле, выпуская её из лука вертикально вверх, чтобы она упала на землю через 6 с? На какую максимальную высоту она поднимется?
Решение задачи
Слайд 24
Дано: Решение: t = 6 с h = h0 + V 0 t – (1)
h max – ? т.к. h0 = h = 0 (т.к. точка вылета и точка падения стрелы V 0 – ? находятся на одной высоте, принятой за нулевой уровень).
Тогда уравнение (1) примет вид: 0 = V 0 t –
0 t => V 0 = = (2) V 0 = = 30 м/с h max= h0 + V 0 t – (3)
где t – время подъёма стрелы до максимальной высоты т.к h0 = 0 (по условию), тогда V = V0 – gt, где V = 0 (т.к. в наивысшей точке подъёма скорость стрелы равна 0), то
V 0 = t =>t = (4) t = = 3с h max = 30 3 – = 45м
Ответ: V 0 = 30 м/с, h max = 45 м
Слайд 25
В каких случаях мы можем применять законы Ньютона? Обратимся к опыту. Опыт 3: (диск, вращающийся вокруг своей оси, на нем укреплены шарики на нитях)
Границы применимости законов Ньютона
Слайд 26
Какие силы действуют на шарики? (Сила тяжести и сила упругости) Что будет, если диск привести во вращение? (Шарики отклонятся от вертикального положения) Почему результат различен? (Ускорения тел различны) Выполняются ли законы Ньютона? Почему? (Неинерциальная система отсчета.) С какими скоростями должны двигаться тела, чтобы выполнялись законы Ньютона? (Много меньше скорости света.)
Слайд 27
Внимание. Ребята, впереди знак «Извилистая дорога». Вы – пассажиры автобуса и должны показать, как меняется положение тела пассажира относительно сиденья кресла, т.е. относительно Земли в разных ситуациях.
Физкультминутка « Поездка в автобусе»
Слайд 28
Автобус плавно отъезжает от остановки. Автобус резко тормозит. Поворот влево на большой скорости. Поворот вправо на большой скорости. Автобус плавно отъезжает от остановки. Автобус резко тормозит. Поворот влево на большой скорости. Поворот вправо на большой скорости. Автобус движется равномерно и прямолинейно.
Слайд 29
Вариант 1 1. Автомобиль движется с постоянной скоростью. Выберите правильное утверждение. А. Ускорение автомобиля постоянно и отлично от нуля. Б. Равнодействующая всех приложенных к автомобилю сил равна нулю. В. На автомобиль действует только сила тяжести. Г. На автомобиль действует только сила реакции опоры.
Контроль и самоконтроль
Слайд 30
2. Как движется тело массой 0,5 кг под действием силы 2 Н? Выберите правильный ответ. А. С постоянной скоростью 0,25 м/с. Б. С постоянной скоростью 4 м/с. В. С ускорением 4 м/с2. Г. С ускорением 0,25 м/с2.
3. Как стала бы двигаться Луна, если бы в один момент прекратилось действие на нее силы тяготения со стороны Земли и других космических тел? Выберите правильный ответ. А. Равномерно и прямолинейно по касательной к первоначальной траектории движения. Б. Прямолинейно по направлению к Земле. В. Удаляясь от Земли вдоль прямой, направленной от центра Земли. Г. Удаляясь от Земли по спирали.
Слайд 31
4. Тело движется по окружности с постоянной скоростью. Отметьте, какие из приведенных четырех утверждений правильные, а какие – неправильные. А. Ускорение тела равно нулю. Б. Равнодействующая всех приложенных к телу сил равна нулю. В. Равнодействующая всех приложенных к телу сил постоянна по направлению. Г. Равнодействующая всех приложенных к телу сил постоянна по модулю.
Слайд 32
Вариант 2
1. Самолет летит по горизонтали прямолинейно. Скорость самолета увеличивается прямо пропорционально времени. Выберите правильное утверждение. А. Самолет движется равномерно и прямолинейно. Б. Равнодействующая всех приложенных к самолету сил отлична от нуля. В. Ускорение самолета равно нулю. Г. Равнодействующая всех приложенных к самолету сил увеличивается со временем.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
Динамика В разделе механики – динамике – рассматриваются взаимодействия тел, являющиеся причиной изменения движения этих тел, т. е. изменения их скоростей. Изменение скорости тела (а значит, ускорение) всегда вызывается воздействием на него каких-либо других тел. Явление, при котором тело сохраняет скорость, когда на него не действуют другие тела, называется явлением инерции. Если действий со стороны других тел на данное тело нет, то согласно основному утверждению механики ускорение тела равно нулю, т. е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью. Закон инерции: Тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела. Свободным телом называется тело, которое не взаимодействует с другими телами.
3 слайд
Описание слайда:
Первый закон Ньютона Существуют такие системы отсчета, в которых тело находится в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, если на это тело не действуют другие тела или их действие взаимно скомпенсировано.
4 слайд
Описание слайда:
Сила Силой в механике называют количественную меру действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения или испытывают деформацию. Это определение основано на главном утверждении механики: 1) ускорения тел вызываются силами; 2) силы, действующие на тело, обусловлены действиями на него других тел. Сила – мера взаимодействия тел. Сила векторная величина. – Сила, Н (Ньютон) 1 Н = 1 кг*1 м/с²
5 слайд
Описание слайда:
Сравнение сил. Две силы независимо от их природы считаются равными и противоположно направленными, если их одновременное действие на тело не меняет его скорости (т. е. не сообщает телу ускорение).
6 слайд
Описание слайда:
Виды сил. Сила тяжести – сила, действующая на тело в результате гравитационного взаимодействия. Сила упругости – сила, с которой тело сопротивляется внешней нагрузке. Ее причиной является электромагнитное взаимодействие молекул тела. Сила Архимеда – сила, связанная с тем, что тело вытесняет некий объем жидкости или газа. Сила реакции опоры – сила, с которой опора действует на тело, находящееся на ней. Сила трения – сила сопротивления относительному перемещению контактирующих поверхностей тел. Сила поверхностного натяжения – сила, возникающая на границе раздела двух сред. Вес тела – сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес.
7 слайд
Описание слайда:
Использование динамометра основано на том, что при упругой деформации удлинение пружины прямо пропорционально приложенной к ней силе. Поэтому по длине пружины можно судить о значении силы Динамометр состоит из пружины 1, растяжение которой и показывает нам силу, стрелки 2, скользящей по шкале 3, планки ограничителя 4, которая не дает растянуться пружине слишком сильно, и крючка 5, к которому подвешивается груз.
8 слайд
Описание слайда:
9 слайд
Описание слайда:
Инертность тела Инертность – свойство тел по разному изменять свою скорость под действием одной и той же силы Масса – количественная мера инертности, т. е. способность тела приобретать определенное ускорение под действием силы
10 слайд
Описание слайда:
Второй закон Ньютона Второй закон Ньютона – ускорение, приобретаемое телом в результате действия на него силы F, прямо пропорционально величине этой силы и обратно пропорционально массе тела.
11 слайд
Описание слайда:
Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна произведению массы тела на приобретаемое в результате действия этих сил ускорение. Равнодействующая (результирующая) – это сила, результат действия которой эквивалентен суммарному действию всех сил, приложенных к телу
12 слайд
Описание слайда:
В НСО второй закон Ньютона приобретает вид: – ускорение в неинерциальной системе отсчета – сила инерции – абсолютное ускорение инерциальной системы отсчета
13 слайд
Описание слайда:
Виды взаимодействия в физике В природе существуют четыре вида взаимодействия. 1. Гравитационное (сила тяготения) – это взаимодействие между телами, которые обладают массой. 2. Электромагнитное. В состав любого атома входят заряженные частицы, такое взаимодействие – фундаментальное и мы с ним встречаемся всегда и везде. Именно электромагнитное взаимодействие ответственно за такие механические силы, как сила трения и сила упругости. 3. Сильное. Сильное взаимодействие удерживает протоны в ядре. Это взаимодействие короткодействующее, то есть действует на расстоянии порядка размера ядра. 4. Слабое. Такое взаимодействие ответственно за некоторые виды взаимодействия среди элементарных частиц, за некоторые виды β-распада и за другие процессы, происходящие внутри атома, атомного ядра.
14 слайд
Описание слайда:
Третий закон Ньютона Третий закон Ньютона: тела действуют друг на друга с силами, которые имеют одинаковые модули и противоположные направления. Или Сила действия равна силе противодействия. Сила действия и сила противодействия – это всегда силы одной природы
15 слайд
Описание слайда:
Основные сведения о законах Ньютона Первый закон Ньютона утверждает: если на тело не действует посторонние тела, то оно находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения относительно инерциальных систем отсчёта. Из него следует, что причиной изменения скорости тела является сила. Второй закон Ньютона объясняет, как движется тело под действием силы. Он устанавливает количественное отношение между ускорением и силой. В первом и во втором законах Ньютона рассматривается только одно тело. В третьем законе рассматривается взаимодействие двух тел с силами, одинаковыми по модулю и противоположными по направлению. Эти силы называют силами взаимодействия. Они направлены вдоль одной прямой и приложены к разным телам.
16 слайд
Описание слайда:
Основной экспериментальный закон динамики Закон, который описывает соотношение масс тел и ускорений, приобретённых в результате взаимодействия, называется основным экспериментальным законом динамики.
17 слайд
Описание слайда:
Некоторые особенности взаимодействия тел. Принцип относительности Галилея 1. Все силы в природе всегда возникают парами. Если появилась одна сила, то обязательно появится противоположно направленная ей вторая сила, действующая со стороны первого тела на второе. Обе эти силы одной природы. 2. Каждая из сил взаимодействия приложена к разным телам, следовательно, силы взаимодействия между телами не могут компенсировать друг друга. 3. Ускорения тел в разных инерциальных системах отсчёта одинаковы. Меняются перемещения, скорости, но ускорения – нет. Масса тел тоже не зависит от выбора системы отсчёта, а значит, и сила не будет зависеть от этого. То есть в инерциальных системах отсчёта все законы механического движения одинаковы – это и есть принцип относительности Галилея.
18 слайд
Описание слайда:
Разбор качественных задач Задача1. Может ли человек поднять сам себя по верёвке, перекинутой через блок, если второй конец верёвки привязан к поясу человека, а блок неподвижен?
19 слайд
Описание слайда:
Ответ к 1 задаче. С первого взгляда, кажется, что сила, с которой человек действует на верёвку, равна силе, с которой верёвка действует на человека. Но сила – приложена через верёвку к блоку, а сила – к человеку, следовательно, человек сможет поднять себя по этой верёвке. Такая система не замкнутая. Система «человек – верёвка» включает в себя блок.
20 слайд
Динамика материальной точки
Слайдов: 26 Слов: 6520 Звуков: 0 Эффектов: 1282Динамика. Введение в динамику. Законы и аксиомы динамики материальной точки. Основное уравнение динамики. Две основные задачи динамики. Решение обратной задачи динамики. Примеры решения обратной задачи динамики. Прямолинейные колебания материальной точки. Условие возникновения колебаний материальной точки. Классификация колебаний материальной точки. Затухающие колебания материальной точки. Декремент колебаний материальной точки. Вынужденные колебания материальной точки. Резонанс. Относительное движение материальной точки. Силы инерции. Динамика механической системы. Механическая система. – Динамика.ppt
Динамика тела
Слайдов: 6 Слов: 202 Звуков: 0 Эффектов: 24Динамика. Динамика- раздел механики, рассматривающий причины движения тел (материальных точек). Что лежит в основе динамики? В каких системах отсчета применяются законы Ньютона? Законы Ньютона применимы только для инерциальных систем отсчета. Первый закон Ньютона гласит: Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называются инерциальными. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона гласит: – Динамика тела.ppt
Динамика точки
Слайдов: 32 Слов: 1161 Звуков: 0 Эффектов: 12Динамика материальной точки. Динамика до Ньютона. Учение Аристотеля. Отец-основатель физики. Чему же учил Аристотель. Закон динамики Аристотеля. Динамика Галилея. Книга Галилея. Движение по инерции. Закон о пропорциональности скорости движения. Динамика Ньютона. Исаак Ньютон. Биография. Эра полной зрелости человеческого ума. Законы Ньютона. Первый закон Ньютона. Особенности законов Ньютона. – Динамика точки.ppt
Динамика Ньютона
Слайдов: 12 Слов: 637 Звуков: 0 Эффектов: 0Основные понятия и законы динамики. Инерция. Первый закон Ньютона. Масса. Инерциальные системы отсчета. Силы упругости. Сила упругости направлена противоположно силе тяжести. Сложение сил. Принцип суперпозиции. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона. Третий закон. – Динамика Ньютона.ppt
Динамика материальной точки
Слайдов: 62 Слов: 2400 Звуков: 0 Эффектов: 8Динамика материальной точки. Первый закон Ньютона. Материальная точка. Скорость. Система отсчёта. Эффекты. Сущность первого закона Ньютона. Масса и импульс тела. Масса. Тело. Математическое выражение. Основное уравнение динамики. Изменение импульса тела. Килограмм. Действие тел друг на друга. Действие вызывает равное по величине противодействие. Импульс произвольной системы тел. Скорость центра инерции системы. Основное уравнение динамики поступательного движения. Результирующая всех внешних сил. Выражения в скобках. Скорость изменения импульса системы. Центр механической системы. – Динамика материальной точки.ppt
Движение тел по плоскости
Слайдов: 13 Слов: 663 Звуков: 0 Эффектов: 26Физика Подготовка к ЕГЭ. В поисках эффективных способов подготовки. Механика: Движение под действием нескольких сил. Изучение движения тела по наклонной плоскости. Алгоритм решения задач на законы динамики Ньютона. Прочитать условие задачи, выделяй, заданные условием тела. Выполнить анализ взаимодействия тел. Кратко написать условие задачи. Выполнить рисунок, изобразив на нем взаимодействующие тела. Решить в общем виде полученную систему уравнений относительно неизвестных. Подставить числовые данные в решение общего вида, произвести вычисления. Оценить полученные значения неизвестных величин. – Движение тел по плоскости.ppt
Движение тела по наклонной плоскости
Слайдов: 15 Слов: 854 Звуков: 0 Эффектов: 0Движение тела по наклонной плоскости. Цель урока. Задачи. Тип урока. Этапы урока. Актуализация знаний. Целеполагание. Отец и сын съезжают с горы на лыжах. Планирование. «Открытие» нового знания. – Движение тела по наклонной плоскости.pptm
Задачи по динамике
Слайдов: 21 Слов: 3007 Звуков: 0 Эффектов: 1078Динамика в задачах. Содержание. Вспомним законы Ньютона. Вспомним, какие силы нам известны. « Разновидности» силы упругости. Силы трения. План решения задач по динамике. Движение тел в горизонтальном направлении. Два тела массами 50 г и 100 г связаны нитью. Автодрезина ведет равноускоренно две платформы. Движение по вертикали. Тело массой 50 кг придавлено к вертикальной стене. Грузы массами 2 кг и 1 кг. Определите ускорения грузов. Движение по наклонной плоскости. На брусок массой m действует горизонтальная сила F. С каким ускорением будут двигаться грузы. Сила будет минимальной при равномерном движении. – Задачи по динамике.pptx
Бросание мяча
Слайдов: 19 Слов: 806 Звуков: 0 Эффектов: 20Бросание мяча в площадку. Попадет ли мяч. Разработка модели. Формальная (математическая) модель. Условие попадания мяча в площадку. Компьютерный эксперимент. Анализ результатов. Диапазон значений углов. Тело брошено с некоторой высоты с начальной скоростью. Определить начальные параметры. – Бросание мяча.ppt
Вращение твёрдого тела
Слайдов: 19 Слов: 1138 Звуков: 0 Эффектов: 0Вращение твердого тела. Уравнение движения. Виды движения твёрдого тела. Вращательное движение твёрдого тела. Плоское движение твёрдого тела. Вращение твёрдого тела вокруг неподвижной оси. Кинетическая энергия вращающегося твёрдого тела. Плоское движение. Свойства момента инерции. Теорема о взаимно перпендикулярных осях. Моменты инерции различных тел. Скатывание с наклонной плоскости. Диск Максвелла. Свободные оси. Моменты инерции. Гироскоп. Применение гироскопов. Условие равновесие твёрдого тела. Вращение твёрдого тела. –
Творческая работа по теме “Динамика” ученицы 11 класса МКОУ “Кирпичнозаводская СОШ” Фомченковой Александры
Что такое динамика? Динамика – раздел механики, в котором изучаются причины возникновения механического движения. Динамика оперирует такими понятиями, как масса, сила, импульс, энергия.
Основные понятия Масса – скалярная физическая величина, одна из важнейших величин в физике. Сила – векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей. Приложенная к массивному телу сила является причиной изменения его скорости или возникновения в нём деформаций.
Основные понятия Импульс – векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела. Энергия – скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие.
Классическая димамика базируется на трёх основных законах Ньютона Исаак Ньютон – английский физик, математик и астроном, один из создателей классической физики. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, ставшие основой классической механики.
В каких системах отсчета применяются законы Ньютона? Законы Ньютона применимы только инерциальных систем отсчета. В этих системах отсчёта они имеют одинаковый вид. V=const V=0 Y X
Первый закон Ньютона гласит: Материальная точка(тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее (его) изменить это состояние.
Второй закон Ньютона: Ускорение тела прямо пропорционально векторной сумме всех действующих на тело сил и обратно пропорционально массе тела.
Третий закон Ньютона гласит: Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой,соединяющей эти тела.
Импульс тела. Закон сохранения импульса.
Рене Декарт Французский философ, математик, физик и физиолог. Высказал закон сохранения количества движения, определил понятие импульса силы. С латинского языка « impulsus » – импульс – «толчок»
Импульс тела – это физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость. p = m · ν p ν ; p
Закон сохранения импульса Закон сохранения импульса служит основой для объяснения обширного круга явлений природы, применяется в различных науках.
Упругий удар Абсолютно упругий удар – столкновения тел, в результате которого их внутренние энергии остаются неизменными. При абсолютно упругом ударе сохраняется не только импульс, но и механическая энергия системы тел. Примеры: столкновение бильярдных шаров, атомных ядер и элементарных частиц. На рисунке показан абсолютно упругий центральный удар: В результате центрального упругого удара двух шаров одинаковой массы, они обмениваются скоростями: первый шар останавливается, второй приходит в движение со скоростью, равной скорости первого шара.
Неупругий удар Абсолютно неупругий удар: так называется столкновение двух тел, в результате которого они соединяются вместе и движутся дальше как одно целое. При неупругом ударе часть механической энергии взаимодействующих тел переходит во внутреннюю, импульс системы тел сохраняется. Примеры неупругого взаимодействия: столкновение слипающихся пластилиновых шаров, автосцепка вагонов и т.д. На рисунке показан абсолютно неупругий удар: После неупругого соударения два шара движутся как одно целое со скоростью, меньшей скорости первого шара до соударения.
Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения. Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому. Основоположником теории космических полетов является выдающийся русский ученый Циолковский (1857 – 1935). Он дал общие основы теории реактивного движения, разработал основные принципы и схемы реактивных летательных аппаратов, доказал необходимость использования многоступенчатой ракеты для межпланетных полетов. Идеи Циолковского успешно осуществлены в СССР при постройке искусственных спутников Земли и космических кораблей.
А также в живой природе…
Выводы: При взаимодействии изменение импульса тела равно импульсу действующей на это тело силы При взаимодействии тел друг с другом изменение суммы их импульсов равно нулю. А если изменение некоторой величины равно нулю, то это означает, что эта величина сохраняется. Практическая и экспериментальная проверка закона прошла успешно и в очередной раз было установлено, что векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не изменяется.
Слайд 2
Динамика
Дина́мика (греч. δύναμις – сила) – раздел механики, в котором изучаются причины возникновения механического движения. Динамика оперирует такими понятиями, как масса, сила, импульс, энергия.
Слайд 3
Также динамикой нередко называют, применительно к другим областям физики (например, к теории поля), ту часть рассматриваемой теории, которая более или менее прямо аналогична динамике в механике, в кинематике в таких теориях обычно относят, например, соотношения, получающиеся из преобразований величин при смене системы отсчета.
Слайд 4
Инерция
- На основе экспериментальных исследований движения шаров по наклонной плоскости
- Скорость любого тела изменяется только в результате его взаимодействия с другими телами.
- Инерция – явление сохранения скорости движения тела при отсутствии внешних воздействий.
Слайд 5
Первый закон Ньютона
- Закон инерции (первый закон Ньютона, первый закон механики): всякое тело находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела.
- Инертность тел – свойство тел сохранять своё состояние покоя или движения с постоянной скоростью.
- Инертность разных тел может быть различной.
Слайд 6
Масса
- Масса – мера инертности тела.
- Тело, масса которого принимается за единицу массы, – эталон из сплава иридия с платиной (хранится в Международном бюро мер и весов во Франции).
- [ м ] = 1 кг.
- Притяжение тел к Земле называется гравитационным притяжением.
Слайд 7
Сила
- Инерциальные системы отсчета: системы отсчета, в которых тело находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела.
- Физическая величина, равная произведению массы тела на ускорение его движения, называется силой.
Слайд 8
Силы упругости
Слайд 9
- Силы, возникающие в результате деформации тел, называются силами упругости.
- При малых деформациях стальной пружины сила упругости прямо пропорциональна деформации (закон Гука):
- Сила упругости направлена противоположно силе тяжести.
- k называется жесткостью;
- знак «минус» указывает, что сила упругости направлена противоположно деформации тела;
- [k]=1 Н/м.
Слайд 10
Сложение сил
- Сила, оказывающая на тело такое же действие, как две одновременно действующие на это тело силы и, называется равнодействующей сил и.
- Равнодействующую двух сил и, приложенных к одной точке тела, можно найти по правилу сложения векторов (правилу параллелограмма):
Слайд 11
Принцип суперпозиции: при взаимодействии одного тела одновременно с несколькими телами каждое из тел действует независимо от других тел и равнодействующая сила является суммой векторов всех действующих сил
Слайд 12
Второй закон Ньютона
- Второй закон Ньютона (второй закон механики): ускорение движения тела прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе тела:
- Если к телу приложено несколько сил, то ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил и обратно пропорционально массе m тела.
- Второй закон механики выполняется только в инерциальных системах отсчёта;
- закон инерции не является простым следствием второго закона механики;
- закон инерции позволяет установить границы применимости второго закона механики.
Слайд 13
Третий закон Ньютона
- Приведем примеры, иллюстрирующие третий закон Ньютона. Возьмем в руки два одинаковых динамометра, сцепим их крюками и будем тянуть в разные стороны (рис. 18). Оба динамометра покажут одинаковые по модулю силы натяжения, т. е. F1=-F2.
- Опыт при любом взаимодействии двух тел, массы которых равны и, отношение модулей их ускорений остается постоянным и равно обратному отношению масс тел:
- В векторном виде: «Минус» означает, что при взаимодействии тел их ускорения всегда имеют противоположные направления.
Слайд 14
- Третий закон Ньютона: тела действуют друг на друга с силами, направленными вдоль одной прямой, равными по модулю и противоположными по направлению.
- Силы приложены к разным телам и не уравновешивают друг друга;
- сила действия и сила противодействия имеют одинаковую природу;
- третий закон Ньютона выполняется только в инерциальных системах отсчёта.
- Пример: если взять два одинаковых динамометра сцепить их крюками и тянуть в разные стороны, то оба динамометра покажут одинаковые по модулю силы натяжения, т. е. F1=-F2.
Посмотреть все слайды
Главная » Реализация » Презентация на тему динамика по физике. Презентация на тему основы динамики
Законы движения Ньютона I закон Ньютона закон инерции
9 класс ГОУ ЦО № 133, учитель Елена Витальевна Шаркова
Законы движения Ньютона
-
I закон Ньютона – закон инерции.
ЗАДАНИЕ 1. Спишите в тетрадь и выучите:
Формулировка I закона:
Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела (или действие других тел компенсируется).
Явление сохранения скорости тела называется ИНЕРЦИЕЙ.
СИЛА – количественная мера воздействия на тело со стороны других тел.
Действие тел компенсируется – значит, векторная сумма всех сил, приложенных к телу, равна 0.
Векторная сумма всех сил, приложенных к телу, называется равнодействующей сил.
ЗАДАНИЕ 2. Прочитайте §10, ответьте на вопросы:
1. Кто до Ньютона правильно изложил закон инерции?
2. Какие системы отсчета называются инерциальными, а какие – неинерциальными?
3. Какие системы отсчета можно считать инерциальными?
4. Можно ли считать инерциальными системы отсчета, движущиеся с ускорением относительно инерциальных систем?
-
II закон Ньютона
ЗАДАНИЕ 1. Спишите в тетрадь и выучите:
Закон устанавливает взаимосвязь между ускорением, массой тела и равнодействующей сил, приложенных к телу. Причиной возникновения ускорения является СИЛА (равнодействующая сил)
Формулировка II закона:
В инерциальных системах отсчета ускорение, сообщаемое телу, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально массе тела:
– II закон Ньютона равнодействующая сил
ВСЕГДА вектор силы и вектор ускорения совпадают по направлению!
Особенности II закона Ньютона:
-
Закон справедлив для любых сил. -
Сила является причиной и определяет ускорение. -
Вектор ускорения сонаправлен с вектором силы (равнодействующей сил) -
Все силы, действующие на тело, показываем из одной точки. -
Если сила (равнодействующая сил), приложенная к телу, равна нулю, то и ускорение равно нулю; тело движется с постоянной скоростью.
ЗАДАНИЕ 2. Прочитайте §11, ответьте на вопросы:
-
Как записать II закон Ньютона в скалярном виде? -
В каких единицах измеряется масса тела? Ускорение? -
В каких единицах измеряется сила? -
Какая сила принимается за ЕДИНИЦУ СИЛЫ в СИ? -
Выразите 1Н через единицу массы и ускорения.
III закон Ньютона – закон взаимодействия (§12)
ЗАДАНИЕ 1. Спишите в тетрадь и выучите:
Формулировка III закона:
Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по
направлению (иначе: действие равно противодействию)
( знак « – » – векторы сил противонаправлены)
Особенности III закона Ньютона:
-
Всегда применяется при взаимодействии тел. -
Закон справедлив для любых сил. -
Силы появляются только парами. -
Обе силы – одной природы. -
Силы не компенсируют друг друга, так как приложены к разным телам.
Упражнения:
Задача №1.
Определите силу, под действием которой велосипедист скатывается с горки с ускорением, равным 0,8м/с2 , если масса велосипедиста вместе с велосипедом равна 50кг.
Задача №2.
Через 20с после начала движения электровоз развил скорость 4м/с. Найдите силу, сообщающую ускорение электровозу, если масса электровоза 184т.
Задача №3.
Найдите проекцию силы, действующей на тело массой 500кг, если тело движется прямолинейно и его скорость меняется по закону υ = 20 – 5·t.
Задача №4.
Тело массой 4кг под действием некоторой силы приобретает ускорение 2м/с2 . Какое ускорение приобретет тело массой 8кг под действием такой же силы?
Задача №5. На тело массой 5 кг действуют 2 силы: 30Н и 40Н. Постройте вектор равнодействующей сил, вычислите его модуль и определите ускорение, приобретаемое телом для каждого из следующих случаев:
А) Силы направлены в одну сторону.
Б) Силы противонаправлены.
В) Силы перпендикулярны друг другу.
Задания для самостоятельной работы учащихся по теме
«Законы движения Ньютона»:
Задание I. Ответьте на вопросы:
1. Как движется тело, если равнодействующая всех сил, приложенных к нему, а) равна 0
б) не равна 0?
2. Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному шоссе с выключенным двигателем?
3. На столе лежит брусок. Покажите силы, действующие на него. Почему брусок покоится?
4. Что можно сказать о модулях сил, возникающих при взаимодействии двух тел? Ответ обоснуйте.
5. О ветровое стекло движущегося автомобиля ударилась муха. Что можно сказать о силах, действующих на муху и автомобиль в момент удара?
Задание II. Заполните пропуски:
1. Под действием постоянной силы тело движется… (как – равномерно или равноускоренно?)
2. Если при неизменной массе силу увеличить в 2 раза, то ускорение…
3. Если силу увеличить в 3 раза, массу…, то ускорение останется неизменным.
4. Если массу тела уменьшить в 2 раза, а силу увеличить в 4 раза, то ускорение… в… раз.
Задание III. Решите задачи: Все величины выразите в СИ!
-
Определите силу, под действием которой тело массой 500г движется с ускорением 2м/с2. -
С каким ускорением движется при разбеге реактивный самолет массой 60т, если сила тяги двигателя 90кН? -
Скорость автомобиля меняется по закону υ =10 + 0,5·t . Найдите силу, действующую на автомобиль, если его масса 2 тонны. -
На тело действуют 3 силы. Силы F1 = 6Н и F2 = 3Н направлены в противоположные стороны. Сделайте рисунок, найдите равнодействующую сил (модуль и направление). -
С каким ускорением будет всплывать находящийся под водой мяч массой 0,5кг, если действующая на него сила тяжести равна 5Н, архимедова сила – 10Н, а средняя сила сопротивления движению – 2Н?
Желаю удачи!
Поделитесь с Вашими друзьями:
(PDF) Определение сингулярности по второму закону Ньютона, противодействующему гравитации
Х. Джавади и др. / Научный журнал чистых и прикладных наук (2013) 2 (3) 116-124
Благодарность
Авторы выражают искреннюю признательность г-же Матин Ваез Тегерани.
Ссылки
Barcelo, C., et. др., 2011, Квантовая негравитация и звездный коллапс, arXiv: 1002.4651v2 [gr-qc].
Бехера, Х., Мухопадхьяй, Г., 2011, «Об неизменности скорости света», arXiv: 1111.6516 [физика.поп-ф].
Кофлан, Г., Эдмунд-Додд, Дж., Грипайос, Б., 2006, Идеи физики элементарных частиц: введение для ученых,
Cambridge University Press.
Кротерс, С., 2009, Решение Шварцшильда и его значение для гравитационных волн, продолжение конференции физического общества Германии
, Мюнхен, стр. 9-13.
Филд, Дж. Х., 2009, Равномерно движущиеся часы в специальной теории относительности: замедление времени, но не относительность одновременности или
сокращение длины, arXiv: Physics / 0603135v7 [Phys.ген-ф].
Джамбо Р., 2008, Гравитационный коллапс однородных совершенных жидкостей в теориях гравитации более высокого порядка, arXiv:
0811.4570v1 gr-qc].
Javadi, H., et. al., 2012, Открытия и необходимость пересмотра взглядов на второй закон Ньютона,
Journal of Nuclear and Particle Physics, vol. 2 (3), с.31-35.
Джоши П.С., Малафарина Д., 2012, Последние разработки в области гравитационного коллапса и сингулярностей пространства-времени, arXiv:
1201.3660v1 [gr-qc].
Кейн, Г., 2003, Рассвет физики за пределами стандартной модели, Scientific American, т. 288 (6), с.68-75.
Кобаяси Т., Маэда К., 2009, Могут ли поправки на большую кривизну решить проблему сингулярности в гравитации f (R) ?,
arXiv: 0810.5664v2 [astro-ph].
Конковски Д.А., 2004, «Квантовые особенности», arXiv: gr-qc / 0408036v1 12.
Назаренко С. и др. al., 2008, Статистика турбулентности поверхностных гравитационных волн в пространственной и временной областях, arXiv:
0811.2579v1 [nlin.CD].
Сеновилла Дж., 2006, Теоремы об особенностях общей теории относительности: достижения и открытые вопросы, arXiv: hist-
ph / 0605007.
Стойка, К., 2012, «Сингулярность большого взрыва в пространстве-времени Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера», arXiv:
1112.4508v2, [gr-qc].
Стойка, К., 2012, Квантовая гравитация из метрической размерной редукции в сингулярностях, arXiv: 1205.2586v2 [gr-qc].
Ян М., эт. al., 2012, Сверхсветовые нейтрино из специальной теории относительности с пространственно-временной симметрией де Ситтера, arXiv:
1111.4532v4 [Physics.gen-ph].
Zheng-Johansson, J. X., Johansson, P-I., 2006, Происхождение массы. Уравнение массы и массы-энергии из Classcal
Mechanics Solution, arXiv: Physics / 0501037v3.
Куда девается материя, когда ее втягивают в черную дыру? | Ребята из науки
Куда девается материя, когда ее втягивают в черную дыру?
Август 2001
Исаак Ньютон определил в конце 1600-х годов, что сила тяжести была вызвана материей или, точнее говоря, массой.Сила тяжести создается массой, а гравитация всегда притягивает другую массу. Теории Ньютона впервые появились в его знаменитой книге «Начала». В 1700-х годах ученые размышляли о существовании массивных объектов с огромными гравитационными силами, которые сегодня мы называем черными дырами. Однако только в 1915 году Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности, когда теория черной дыры действительно получила широкое внимание.
Теория относительности показала, что гравитация связана с кривизной пространства и что черная дыра – это место, где кривизна становится настолько большой, что образуется «дыра».Представьте себе водяную кровать с плоской поверхностью. Теперь поместите на него шар для боулинга, поверхность искажена или погнута. При большой массе, скажем, свинцового шара для боулинга, на поверхности кровати образуется «дыра». Точно так же масса искажает или искривляет пространство. Чтобы сформировать черную дыру, нужно много вещества, которое должно быть сконцентрировано в небольшом пространстве.
При достаточной массе гравитационное притяжение внутри самой материи преодолевает все другие силы, и материя начинает коллапсировать. Материя продолжает схлопываться до точки, известной как сингулярность.Эта точка имеет бесконечную массу и плотность и бесконечно мала. Воздействие этой точки на пространство-время состоит в том, что оно искажается так, что ничто не может ускользнуть из непосредственной области, даже свет. Поскольку свет не может уйти, мы говорим, что область черная, отсюда и название «черная дыра». Вблизи особенностей известные законы физики нарушаются. По этой причине на изучение этого странного явления тратится много времени и сил.
В 1916 году немецкий астрофизик Карл Шварцшильд вывел уравнение для радиуса черной дыры.Этот радиус Шварцшильда, также называемый горизонтом событий, пропорционален массе черной дыры M и может быть записан как Rs = (1,48 x 10-27), умноженное на M. Этот радиус представляет собой точку или расстояние от сингулярности на какой свет еще может ускользнуть из региона. На расстоянии меньше радиуса горизонта событий все исчезает. Хотя материя в центре действительно является сингулярностью, мы говорим, что это черная дыра размером с расстояние до горизонта событий.
Когда материя попадает в горизонт событий черной дыры или приближается к нему, она становится изолированной от остального пространства-времени.Он никогда не может покинуть этот регион. Для всех практических целей материя исчезла из Вселенной. Оказавшись внутри горизонта событий черной дыры, материя будет разорвана на мельчайшие субатомные компоненты и в конечном итоге будет сжата в сингулярность. По мере того как сингулярность накапливает все больше и больше материи, размер горизонта событий черной дыры пропорционально увеличивается.
Хотя все думали, что материя в черной дыре исчезла навсегда, Стивен Хокинг в 1974 году предсказал, что черные дыры могут излучать энергию (излучение Хокинга).Таким образом, черная дыра может отдать часть того, что поглотила, но делает это очень, очень медленно. Теоретически мы говорим, что черная дыра может со временем испаряться за счет излучения энергии, но время, необходимое для испарения даже маленькой черной дыры, находится за пределами нашего понимания, порядка единицы с 67 нулями лет. Требуется значительная работа, чтобы понять эти странные явления, но на данный момент наше понимание физики привело нас именно к этому.
Применение первого закона Ньютона к падающему объекту
Эта страница предназначена для учащихся колледжей, старших и средних школ.Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице: доступно на Детская страница. |
Сэр Исаак Ньютон впервые представил свои три закона движения в “Principia Mathematica Philosophiae Naturalis” в 1686 году. Его первый закон гласит, что каждый объект будет оставаться в покое. или в равномерном движении по прямой, если не требуется изменить его состояние под действием внешней силы.Обычно это принято как определение инерции . Ключевым моментом здесь является то, что если нет чистой силы, действующей на объект (если все внешние силы нейтрализуют друг друга), то объект будет поддерживать постоянную скорость. Если эта скорость равна нулю, то объект остается в покое. И если дополнительная внешняя сила приложенная, скорость изменится из-за силы.
Падение предмета сквозь Атмосфера – хороший пример этого принципа.Незадолго до выпуска, скорость объекта равна нулю, объект покоится. Сила веса, действующая на объект, уравновешивается натяжением сила в веревке, удерживающей объект. На объект не действует чистая сила , и объект будет оставить в состоянии покоя на неопределенный срок. Если веревка разрезана, сила натяжения в веревка больше не действует на объект; объект под действием единственной силы гравитационное притяжение земли.Поскольку начального сопротивления воздуха нет, объект начинает свободное падение и ускоряться. Но по мере увеличения скорости объекта он сталкивается с воздухом. сопротивление или сопротивление, которое противостоит движение. Величина сопротивления зависит от квадрата скорость. Сопротивление увеличивается, пока не станет равным к весу. В этот момент на поверхность снова не действует чистая внешняя сила. объект, ускорение стремится к нулю, и тело падает на постоянная конечная скорость. Величина конечная скорость зависит от относительной величины веса, коэффициент лобового сопротивления, плотность воздуха, и размер объекта.
Теперь, когда объект продолжает падать с предельной скоростью, он сталкивается с воздухом. с постоянно растущим плотность. Плотность зависит от воздуха. давление и температуры, которые сами по себе являются функциями высота. Таким образом, конечная скорость немного уменьшается. как объект падает на землю; это не совсем постоянное значение. Вы можете изучить этот эффект с интерактивным симулятор на этом веб-сайте.
Действия:
Экскурсии с гидом
- падающих предметов:
- Законы движения Ньютона:
Навигация..
- Руководство для начинающих Домашняя страница
Сингулярности пространства-времени «Einstein-Online
Информация о самой тревожной особенности теории Эйнштейна – неровных краях пространства-времени, известных как сингулярности.
Статья Класа Уггла
Возможно, наиболее радикальным следствием описания Эйнштейном гравитации в терминах искривленной геометрии пространства-времени в рамках его общей теории относительности является возможность того, что пространство и время могут иметь «дыры» или «края»: сингулярности пространства-времени.
За крайК сожалению, не так просто дать точное значение тому, что это означает. В других физических теориях сингулярности определяются как своего рода «патологическое поведение», которое имеет место на упорядоченной стадии, обеспечиваемой пространством и временем. Например, модель, описывающая жидкость, может предсказывать, что при определенных условиях давление где-то в какой-то момент станет бесконечно большим, что явно противоречит реальности. Но в общей теории относительности само пространство-время ведет себя патологически, и это может происходить по-разному.
Согласно настоящему стандартному определению, сингулярность пространства-времени может быть идентифицирована путем исследования частиц в свободном падении – как обычных частиц материи, так и безмассовых частиц, таких как фотоны. В общей теории относительности такие свободно падающие частицы, на которые по определению влияет только гравитация и никакие другие силы, движутся по самым прямым возможным линиям в пространстве-времени, что математики называют геодезическими. Говорят, что сингулярность пространства-времени возникает всякий раз, когда свободно падающая частица внезапно исчезает! Поскольку частица движется в пространстве-времени самым прямым из возможных путей, а именно по геодезической, и поскольку резкое прекращение существования частицы соответствует неожиданному окончанию этого геодезического движения, это явление называется геодезической неполнотой.
Может быть полезно рассмотреть следующую двумерную аналогию: возьмите лист бумаги – простую двумерную поверхность. Геодезическая на таком листе бумаги – это просто прямая линия. Геодезическое движение на листе бумаги, аналогичное движению частицы в свободном падении, можно проиллюстрировать, продолжив прямую линию как можно прямее. Если бы наш лист бумаги имел бесконечную протяженность, то мы могли бы просто продолжить каждую прямую линию, сколько захотим:
Геодезическое движение – аналогия: Использование карандаша и линейки для продолжения заданного небольшого участка прямой линии на листе бумаги.
Не так, если в нашем листе бумаги есть отверстие или край, как в следующем анимации:
Геодезическая незавершенность – аналогия: когда карандаш достигает края листа бумаги, данная прямая линия не может быть продолжена дальше.
Там, где нет бумаги, нет возможности продолжить, и наша прямая линия должна резко закончиться – геодезическая не завершена.
Большинство людей согласятся, что странно, что частицы в свободном падении внезапно исчезают.Несомненно, этого достаточно для того, чтобы обозначить такое патологическое пространство-время как единичное, в смысле «необычное», «своеобразное» или «странное».
В качестве отступления отметим, что это определение сингулярностей не охватывает все мыслимые патологии пространства-времени. В пространстве-времени, которое, по нашему определению, лишено сингулярностей, частицы в свободном падении будут вести себя нормально, но мы все равно можем столкнуться с очень странным поведением, скажем, ускоряющихся частиц. Например, ускоряющаяся ракета, которая из-за действия своих ускорительных двигателей определенно не находится в свободном падении, могла внезапно исчезнуть.Однако, отметив это ограничение нашего определения, давайте оставим в стороне этот другой вид странностей и сосредоточимся на патологиях, характеризующихся геодезической неполнотой.
Правило или исключение?Действительно ли существуют геодезически неполные пространства-времени в рамках общей теории относительности? Возможно, сингулярные пространства-времени запрещены уравнениями Эйнштейна? А если нет, то являются ли они чем-то большим, чем просто математическими странностями, не имеющими практического значения? Возможно, они встречаются только в нереалистичных, в высшей степени идеализированных моделях: например, могло случиться так, что только идеально сферически симметричные коллапсирующие звезды приводят к образованию черных дыр с сингулярностью внутри, но такие идеализированные симметричные коллапсы никогда не происходят в реальном мире, где всегда есть отклонение от симметрии.
Удивительно, но сингулярности действительно допускаются в общей теории относительности, и, более того, они встречаются в широком диапазоне реалистичных моделей, особенно в начале расширяющейся Вселенной, такой как наша («сингулярность большого взрыва») и внутри черных дыр. , даже те, которые образовались в результате реалистичного несимметричного коллапса. Это было установлено в ряде знаменитых математических теорем, называемых теоремами сингулярности – первая и самая известная, полученная в середине шестидесятых годов Роджером Пенроузом и Стивеном Хокингом.
Сила этих теорем в том, что они очень общие. Их доказательства опираются только на одно из нескольких общих релятивистских уравнений Эйнштейна, а также на некоторые физически разумные предположения о свойствах материи. Их сила – это также их слабость; из-за немногих предположений они говорят нам только о том, что сингулярности возникают – они почти ничего не говорят о природе сингулярностей – в частности, они не дают никакой информации о рождении Вселенной или о том, что произойдет, если вы упадете в черную дыру .
Два типа особенностейТак какова возможная природа этих особенностей? В качестве первого шага к пониманию удобно разделить сингулярности пространства-времени на две основные категории: сингулярности кривизны, для которых кривизна пространства-времени неограниченно возрастает («взрывается»), и сингулярности, для которых этого не происходит.
Кривизна связана с гравитацией, и, следовательно, особенности кривизны соответствуют «бесконечно сильной гравитации.«Есть несколько возможностей того, как может проявляться такая бесконечно сильная гравитация. Например, может случиться так, что плотность энергии станет бесконечно большой – это называется «сингулярностью Риччи» в честь итальянского математика Грегорио Риччи-Курбастро, который в конце девятнадцатого и начале двадцатого века сыграл ключевую роль в развитии дифференциальная геометрия. В качестве примера сингулярности Риччи следующий график качественно показывает эволюцию плотности энергии во Вселенной, описываемой моделью большого взрыва.По мере того, как вы идете влево – в соответствии с более ранними и более ранними случаями космического нулевого времени – плотность растет неограниченно, и в космическом нулевом времени – во время Большого взрыва – она была бесконечно высокой:
Или может случиться так, что даже без того, чтобы плотность энергии стала бесконечной, приливные силы (различия в гравитации, которые сжимают или растягивают протяженный объект в разных направлениях) становятся бесконечно большими – «сингулярность Вейля», названная в честь немецкого математика Германа Вейля. который вскоре после первой публикации Эйнштейна был одним из первых, кто исследовал богатое взаимодействие между теорией относительности и дифференциальной геометрией.
Теперь о втором случае. Простым примером сингулярности без кривизны является так называемая коническая сингулярность, полученная путем взятия плоского пространства-времени (пространства-времени, которое вообще не искажается гравитацией), вырезания клиновидной области и склеивания вместе границы клина. Давайте снова представим аналогичный пример с помощью двухмерного листа бумаги, как на этой иллюстрации:
Коническая особенность – аналогия: прямая линия, доходящая до кончика конуса, не может быть продолжена дальше
В данном случае кривизна везде нулевая – бумага плоская.Тем не менее, на кончике конуса есть особенность: если вы проведете прямую линию, которая переходит в кончик, нет возможности продолжить эту прямую линию дальше – линия является геодезически неполной.
Хотя этот пример показывает, как даже в плоском пространстве могут быть особые отверстия или ребра, такие особенности без кривизны вряд ли будут иметь физическое значение. Вместо этого ожидается, что сингулярности, имеющие отношение к физике, будут сингулярностями кривизны, связанными со сверхсильной гравитацией в ранней Вселенной или внутри черных дыр.
Чтобы понять, что происходит, когда кто-то сталкивается с такой «физической» сингулярностью, требуется больше информации, чем та, которая содержится в теоремах сингулярности, и это еще больше усложняет ситуацию; то, как что-то может «пойти не так» с пространством и временем, когда наша Вселенная родилась или когда звезда коллапсирует в черную дыру, являются предметом интенсивных исследований. (Дополнительную информацию об этом можно найти в выделенном тексте «Природа сингулярностей».)
Дополнительная информация
Колофон
Клас Уггла– профессор теоретической физики Карлстадского университета.
Цитата
Цитируйте эту статью как:
Клас Уггла, «Сингулярности пространства-времени» в: Einstein Online Band 02 (2006), 02-1002
сингулярностей, черные дыры и детские вселенные: наследие Стивена Хокинга – выделенные статьи – Physics Letters B – Journal
Великого физика-теоретика Стивена Хокинга будут помнить за его неукротимое мужество через инвалидность и его приверженность научному общению и образованию, но его новаторские исследования – его величайшее наследие.
Введение
«Мы помним Ньютона для ответов. Мы вспоминаем Хокинга, когда он задавал вопросы … Когда, в конце концов, мы овладеем законами квантовой гравитации, это произойдет, стоя на плечах Хокинга
.Цитата Кипа Торна, заслуженного профессора теоретической физики Калифорнийского технологического института и частично лауреата Нобелевской премии по физике 2017 года, начинает биографические мемуары Стивена Хокинга, опубликованные Королевским обществом ранее в этом году [1]. Трудно придумать лучший способ обобщить его научные достижения.Немногие люди могли бы сделать больше для дальнейшего понимания Вселенной, в которой мы живем, и когда его работа поднимет вопросы, они будут рассматриваться как ступеньки к более глубокому пониманию. Его обширные публикации представляют собой постоянный отчет о том, как развивались его идеи; этот сборник статей из журнала Physics Letters B (PLB) является частью этого отчета.
Работы
Хокинг прибыл в Кембриджский университет, Великобритания, в 1964 году, чтобы учиться на докторскую степень. в космологии под руководством Денниса Шама; он должен был остаться на кафедре прикладной математики и теоретической физики (ДАМТФ) до конца своей жизни.Работа над его докторской диссертацией также была опубликована в серии замечательных статей. Один из них, в соавторстве с Джорджем Эллисом, появился в журнале Physics Letters за короткий период 60-х годов, прежде чем этот журнал был разделен на две серии. В 1966 году астрофизика, а вместе с ней и большая часть будущих статей Хокинга Physics Letters , была отнесена к части B.
Большая часть ранних работ Хокинга касалась вопроса о том, могут ли в рамках общей теории относительности существовать во Вселенной физические сингулярности или точки, в которых гравитация по существу бесконечна.Хотя теория Большого взрыва была впервые предложена в 1920-х годах, его вывод о том, что при определенных обстоятельствах могут существовать эти пространственно-временные сингулярности [2], проложил путь для гораздо более сложных математических моделей ее возникновения. Затем последовал ряд замечательных работ по сингулярностям в космологии. Мало кто из докторантов какой-либо дисциплины мог иметь такое звездное начало своей карьеры.
Первое прямое визуальное свидетельство сверхмассивной черной дыры в центре Мессье 87 и ее тени, полученной телескопом горизонта событий (EHT).
Этот носитель был произведен Европейской южной обсерваторией (ESO) .
Этот файл находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International.
Хокинг, пожалуй, наиболее известен своей работой по черным дырам, начатой в начале 1970-х годов в сотрудничестве с Роджером Пенроузом. Он был первым, кто предположил, что у черной дыры будет горизонт событий: поверхность вокруг развивающейся черной дыры, через которую свет и материя не могут выйти. Позже он доказал, что черные дыры действительно излучают излучение, поэтому «черная дыра – это черное тело», которому можно присвоить температуру, хотя и очень крошечную.Это теперь известно как излучение Хокинга, а уравнение, определяющее энтропию черной дыры, – как уравнение Хокинга. Гэри Гиббонс, который присоединился к DAMTP в качестве студента в 1969 году и до сих пор является там заслуженным профессором, считает это одним из самых значительных открытий в фундаментальной физике:
‘ Это был первый значительный результат, который был получен путем объединения квантовой механики и общей теории относительности … Даже сегодня жюри все еще не решено, что из этого будет сделано, но он обязательно будет очень важным» .
Хокинг опубликовал несколько важных работ в PLB , посвященных образованию первичных черных дыр в ранней Вселенной и во время расширения [3] и предсказанию существования «пузырей» пространства-времени или так называемых «младенческих вселенных» [4 ].
В 1979 году он стал 17-м обладателем кафедры математики Лукаса, одной из самых престижных профессоров Кембриджа и одной из них, которую он занимал с отличием в течение 30 лет. В следующем году на его вступительной лекции присутствовал аспирант Нил Турок, который позже работал с ним в тесном сотрудничестве.Турок, который недавно вышел на пенсию из руководства Института теоретической физики Периметра в Канаде, описывает их первое сотрудничество [см., Например, 5]:
‘ Было много споров о том, является ли Вселенная искривленной, как предсказал Евклид 2000 лет назад, или плоской, что более совместимо с наблюдаемым нами расширением. Мы с Хокингом предложили теорию искривленной или «открытой» Вселенной, которая также совместима с этим расширением; теперь мы знаем, что он плоский, но «открытое» толкование все же имело далеко идущие последствия.’
Работы Хокинга с Туроком в конце 90-х были последними, которые он опубликовал в PLB, , но он продолжал активно заниматься исследованиями и до выхода на пенсию. Однако в последующие годы он стал более известен благодаря своей не менее важной работе в качестве пропагандиста и защитника науки. Его «Краткая история времени », должно быть, единственная книга по космологии, ставшая бестселлером.
Жизнь
У Хокинга диагностировали боковой амиотрофический склероз (БАС), и ему оставалось жить два года, прежде чем он даже защитил докторскую диссертацию.Тот факт, что он прожил 55 чрезвычайно продуктивных лет, объясняется несколькими причинами: необычным вариантом его болезни, национальной службой здравоохранения, которую он любил, огромной поддержкой со стороны семьи и коллег и его замечательной личностью. Прикованный к инвалидной коляске и способный говорить только с помощью синтезатора голоса, он с отличием руководил своей исследовательской группой, и Турок вспоминает его как «теплого, щедрого и поддерживающего» коллегу:
«Работать со Стивеном было захватывающе… общение было для него трудным, поэтому он часто просил коллег« пойти и выяснить, почему »его идеи работали… технически он был великолепен, но, особенно к концу своей карьеры, больше мыслителя «большой картины», и он выявил лучшее в людях.’
Он был убежденным интернационалистом и на протяжении всей своей карьеры принимал активное участие в развитии науки за пределами западного мира. Вскоре после того, как Турок основал Африканский институт математических наук (AIMS) в Южной Африке в 2003 году, Хокинг стал его первым покровителем из-за пределов Африки. Когда он посетил эту страну, чтобы прочитать публичную лекцию, Турок пригласил его навестить Нельсона Манделу и быстро заметил сходство между двумя великими людьми:
«Хокинг и Мандела обладали невероятной силой и человеческой добротой, а также способностью покорять людей.’
Стивен Хокинг НАСА 50-е | Фото: НАСА / Пол Э. Алерс
Наследие
Хокинг умер в начале 2018 года. Его работы до сих пор широко цитируются, как и при его жизни, и ранние работы по сингулярностям продолжают иметь последствия. Флавио Меркати, также из Института периметра и автор статьи PLB , которая возглавляет рейтинг PlumX для этого журнала [6], объясняет:
«Работа Хокинга вдохновила меня на изучение гравитационных сингулярностей, загадочных точек, лежащих в основе его исследований ранней Вселенной и черных дыр, где законы физики нарушаются.В нашей статье предлагается переписать уравнения Эйнштейна, которые он использовал, таким образом, чтобы можно было предположить, что вселенная могла быть «зеркальным отражением» до нашей, то есть до Большого взрыва ».
Хокинг похоронен в Вестминстерском аббатстве между одним из его предшественников, профессором Люкаса, сэром Исааком Ньютоном и Чарльзом Дарвином. На его надгробии по его просьбе была выгравирована одна из форм уравнения Хокинга, которая является частью его наследия человечеству. Пусть Меркати и его современники встанут у него на плечах, чтобы ответить на вопросы, которые ставит эта работа.
Цитированные источники
[1] B.J. Carr et al. «Стивен Уильям Хокинг, CH CBE. 8 января 1942 г. – 14 марта 2018 г. » Биографические воспоминания членов Королевского общества .
[2] С. Хокинг и Г.Ф.Р. Эллис, «Сингулярности в моделях однородного мира», Phys. Lett .17 (1965) 246-7.
[3] С.В. Хокинг и И.Г. Мосс, «Переохлажденные фазовые переходы в самом ранняя вселенная », Phys. Lett. В 110 (1982), 35-38.
[4] С.У. Хокинг и Р. Ламме, «Детские вселенные и неперенормируемость гравитации», Phys. Lett. B 209 (1988), 39-41.
[5] SW Хокинг и Н. Турок, «Открытая инфляция. без ложного вакуума ». Phys. Lett. B 425 (1998) 25-32
[6] Т.А. Кословски, Ф. Меркати и Д. Слоан (2018),« Через Большой взрыв: продолжение уравнений Эйнштейна за пределами космологической сингулярности. , ” Phys. Lett. B 778, 339-343.
Поиск
- Где угодно
Поиск Поиск
Расширенный поиск- Войти | регистр
- Подписка / продление
- Учреждения
- Индивидуальные подписки
- Индивидуальные продления
- Библиотекари 0
- платежи Пакет для Чикаго
- Полный охват и охват содержимого
- Файлы KBART и RSS-каналы
- Разрешения и перепечатки
- Инициатива развивающихся стран Чикаго
- Даты отправки и претензии
- Часто задаваемые вопросы библиотекарей
5
- и платежи
- О нас
- Публикуйте у нас
- Публикация новых журналов
- 901 tners
- Подпишитесь на уведомления eTOC
- Пресс-релизы
- Медиа
- Издательство Чикагского университета
- Распределительный центр в Чикаго
- Чикагский университет
- Положения и условия
- Заявление об издательской этике
- Уведомление о конфиденциальности
- Доступность Chicago Journals
- Доступность вузов
- Следуйте за нами на facebook
- Следуйте за нами в Twitter
- Свяжитесь с нами
- Медиа и рекламные запросы
- Открытый доступ в Чикаго
- Следуйте за нами на facebook
- Следуйте за нами в Twitter
Спецификация курса для MEC 3403
Спецификация курса для MEC 3403Subject | Cat-Nbr | Class | Term | Mode | Description | Units | Campus |
MEC | 3403 | 14618 | 2, 2002 | EXT | Dynamics II | 1.00 | TWMBA |
---|
Академическая группа: | FOENS |
Академическая организация: | FOES02 |
Группа HECS: | 2 |
Код ASCED: | 030701 |
Содержание
ПЕРСОНАЛ:
Эксперт: Тхань Тран-КонгМодератор: Крис Снук
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ:
Предварительные требования: MEC 2401 и MAT 2100СИНОПСИС:
Принципы механики широко применяются в нашей повседневной жизни.Здания и мосты предназначены для работы в нормальных условиях с помощью принципов статики. В чрезвычайных условиях, таких как землетрясение или высокая скорость ветра, конструкция регулируется принципами динамики (условия нагрузки значительно меняются со временем). Механические системы по своей сути динамичны. Движущиеся части присутствуют во многих продуктах и оборудовании: простые бытовые электроприборы, оргтехника, автомобили, роботы, производственные предприятия, горнодобывающая промышленность, строительство, сельскохозяйственная техника, корабли, самолеты и космические корабли и т. Д.Знание динамики играет важную роль в проектировании и анализе любой из этих систем. Помимо чисто механических функций, современные системы включают более надежное и точное управление с помощью электронных устройств. Гибкие и интеллектуальные системы, такие как роботы, заводы с компьютерным управлением, автономные транспортные средства, стали обычным явлением. Эти достижения возможны благодаря тому, что понятна очень подробная и точная динамика системы, а также доступны передовая электроника и управление.Этот продвинутый курс охватывает формулировку векторной механики для общих трехмерных систем твердых тел, а также теорию вибрации и ее приложения. Охватываемые принципы и методы важны для понимания механических систем.ЗАДАЧИ:
По завершении этого курса студенты должны уметь:,
ТЕМЫ:
Описание | Вес (%) |
---|---|
1. Кинематика космического твердого тела | 30,00 |
2. Кинетика космического твердого тела | 30,00 |
3. Теория вибрации с несколькими степенями свободы | 40,00 |
ТЕКСТ и МАТЕРИАЛЫ, которые необходимо ПОКУПАТЬ или получить доступ:
Книги можно заказать по факсу или телефону.Чтобы узнать стоимость и дополнительную информацию, воспользуйтесь функцией «Поиск книг» на http://bookshop.usq.edu.au, указав автора или название текста.Студенческое издание MATLAB (Руководство и компакт-диск), Prentice Hall.
Тран-Конг, Т. Динамика для студентов инженерных специальностей , публикация USQ.СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ:
Справочные материалы – это материалы, которые при доступе учащимся могут улучшить их знания и понимание материала курса и обогатить их учебный опыт.Мериам, Дж. Л. и Крейдж, Л. Г. Engineering Mechanics: Dynamics , 2nd edition, Wiley, Vol 2.
(SI Version)
Rao, S. S. Mechanical Vibrations , 2nd edition, Addison Wesley.
Шигли Дж. Э. и Викер Дж. Дж. 1980, Теория машин и механизмов , МакГроу Хилл.
ТРЕБОВАНИЯ К РАБОЧЕЙ НАГРУЗКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ:
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ | ЧАСЫ |
Оценка | 30 |
Направленное исследование | 52 |
Экзамены | 3 |
Частное обучение | 70 |
ДЕТАЛИ ОЦЕНКИ:
Описание | Марки из | Вес (%) | Требуется | Срок оплаты | ||
---|---|---|---|---|---|---|
НАЗНАЧЕНИЕ | 300.00 | 30,00 | Y | 13 сентября 2002 г. | ||
CMA | 100,00 | 0,00 | Y | 25 октября 2002 г. | ||
3 ЧАСА ОТКРЫТОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ | 700,00 | 70,00 | Y | END S2 | (см. Примечание 3) |
ПРИМЕЧАНИЯ:
- 3.
- Студенческая администрация сообщит студентам даты экзаменов в течение семестра.
ПРОЧИЕ ТРЕБОВАНИЯ:
- Для удовлетворительного выполнения каждого из заданий студенты обычно должны получить не менее половины баллов, имеющихся за каждое задание.
- Чтобы успешно сдать экзамены в рамках курса, студенты обычно должны получить не менее половины баллов, имеющихся за каждый экзамен.
- Чтобы получить проходной балл по этому курсу, студент обычно должен пройти все тесты и набрать не менее 50% имеющихся баллов по курсу.
- Схема выставления оценок: HD: не менее 90% в целом, A: не менее 80% в целом, B: не менее 70% в целом.
- Чтобы получить проходной балл, необходимо продемонстрировать минимальный уровень коммуникативных навыков.
- Срок сдачи задания – это дата, к которой студент должен отправить задание в USQ. Обязанность студента предоставить доказательство даты отправки, если это потребуется экзаменатором.
- Студенты должны сохранять копию каждого предмета, представленного для оценки.Это должно быть произведено в течение пяти дней, если этого требует экзаменатор.
- В соответствии с Политикой продления назначений Университета (Положение 5.6.1) экзаменатор курса может продлить срок выполнения задания при смягчающих обстоятельствах.
- Если учащиеся сдают задания после установленного срока без предварительного одобрения, то за каждый рабочий день с опозданием взимается штраф в размере до 20% от общей суммы баллов за задание.
- В случае, если срок выполнения задания приходится на местный государственный праздник в их районе, например, выходной на Шоу, срок выполнения задания будет на следующий день.Студенты должны отметить в задании дату государственного праздника для удобства экзаменатора.
- Факультет инженерии и геодезии НЕ принимает рукописные или печатные задания по факсу, электронной почте или компьютерным дискетам. Особое внимание может быть уделено студентам, проживающим в отдаленных районах и не имеющим постоянного доступа к почтовым услугам.
- Открытый экзамен показывает, что кандидат может иметь доступ к любому материалу во время экзамена, кроме следующего: устройства электронной связи, громоздкие материалы, устройства, требующие питания от сети, и материалы, которые могут беспокоить других учащихся.
- Инженерно-геодезический факультет не предлагает дополнительных экзаменов.
- Студентам, которые выполнили все необходимые оценки в рамках курса, но которые не смогли достичь некоторых из указанных целей курса в течение обычно предписанного времени, может быть присвоена временная оценка: IM (Неполный – Составление). Оценка IM будет присуждаться только тогда, когда, по мнению экзаменатора, студент сможет достичь оставшихся целей курса после периода ненаправленного личного обучения.