Курс общей физики, Т.1
Курс общей физики, Т.1
ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕМЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ВВЕДЕНИЕ ЧАСТЬ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ § 1. Механическое движение § 2. Некоторые сведения о векторах § 3. Скорость § 4. Ускорение § 5. Кинематика вращательного движения ГЛАВА II. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ § 6. Классическая механика. Границы ее применимости § 7. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета § 8. Масса и импульс тела § 9. Второй закон Ньютона § 10. Единицы и размерности физических величин § 12. Принцип относительности Галилея § 13. Силы § 14. Упругие силы § 15. Силы трения. § 16, Сила тяжести и вес § 17. Практическое применение законов Ньютона ГЛАВА III. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ § 18.  Сохраняющиеся величины§ 19. Кинетическая энергия § 20. Работа § 21. Консервативные силы § 22. Потенциальная энергия во внешнем поле сил § 23. Потенциальная энергия взаимодействия § 24. Закон сохранения энергии § 25. Энергия упругой деформации § 26. Условия равновесия механической системы § 28. Соударение двух тел § 29. Закон сохранения момента импульса § 30. Движение в центральном поле сил § 31. Задача двух тел ГЛАВА IV. НЕИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА § 32. Силы инерции § 33. Центробежная сила инерции § 34. Сила Кориолиса § 35. Законы сохранения в неинерциальных системах отсчета ГЛАВА V. МЕХАНИКА ТВЕРДОГО ТЁЛА § 36. Движение твердого тела § 37. Движение центра масс твердого тела § 38. Вращение тела вокруг неподвижной оси § 39. Момент инерции § 40. Понятие о тензоре инерции § 41. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела § 42. Кинетическая энергия тела при плоском движении  Применение закона динамики твердого тела§ 44. Гироскопы ГЛАВА VI. ВСЕМИРНОЕ ТЯГОТЕНИЕ § 45. Закон всемирного тяготения § 46. Гравитационное поле § 47. Принцип эквивалентности § 48. Космические скорости ГЛАВА VII. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ § 49. Общие сведения о колебаниях § 50. Малые колебания § 51. Комплексные числа § 52. Линейные дифференциальные уравнения § 53. Гармонические колебания § 54. Маятник § 55. Векторная диаграмма § 56. Биения § 57. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний § 59. Автоколебания § 60. Вынужденные колебания § 61. Параметрический резонанс ГЛАВА VIII. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА § 62. Специальная теория относительности § 63. Преобразования Лоренца § 64. Следствия из преобразований Лоренца § 65. Интервал § 66. Преобразование и сложение скоростей § 67. Релятивистское выражение для импульса § 68. Релятивистское выражение для энергии § 69.  Преобразования импульса и энергии§ 70. Взаимосвязь массы и энергии § 71. Частицы с нулевой массой покоя ГЛАВА IX. ГИДРОДИНАМИКА § 72. Линии и трубки тока. Неразрывность струи § 74. Истечение жидкости из отверстия § 75. Силы внутреннего трения § 76. Ламинарное и турбулентное течения § 77. Течение жидкости в круглой трубе § 78. Движение тел в жидкостях и газах ЧАСТЬ 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА § 79. Статистическая физика и термодинамика § 80. Масса и размеры молекул § 81. Состояние системы. Процесс § 82. Внутренняя энергия системы § 83. Первое начало термодинамики § 84. Работа, совершаемая телом при изменениях объема § 85. Температура § 86. Уравнение состояния идеального газа § 87. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа § 88. Уравнение адиабаты идеального газа § 90. Работа, совершаемая идеальным газом при различных процессах § 91.  Ван-дер-ваальсовский газ§ 92. Барометрическая формула ГЛАВА XI. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА § 93. Некоторые сведения из теории вероятностей § 94. Характер теплового движения молекул § 95. Число ударов молекул о стенку § 96. Давление газа на стенку § 97. Средняя энергия молекул § 98. Распределение Максвелла § 99. Экспериментальная проверка закона распределения Максвелла § 100. Распределение Больцмана § 101. Определение Перреном числа Авогадро § 103. Энтропия ГЛАВА XII. ТЕРМОДИНАМИКА § 104. Основные законы термодинамики § 105. Цикл Карно § 106. Термодинамическая шкала температур § 107. Примеры на вычисление энтропии § 108. Некоторые применения энтропии § 109. Термодинамические потенциалы ГЛАВА XIII. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ § 110. Отличительные черты кристаллического состояния § 111. Классификация кристаллов § 112. Физические типы кристаллических решеток § 113.  Дефекты в кристаллахГЛАВА XIV. ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ § 115. Строение жидкостей § 116. Поверхностное натяжение § 117. Давление под изогнутой поверхностью жидкости § 118. Явления на границе жидкости и твердого тела § 119. Капиллярные явления ГЛАВА XV. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ И ПРЕВРАЩЕНИЯ § 121. Испарение и конденсация § 122. Равновесие жидкости и насыщенного пара § 123. Критическое состояние § 124. Пересыщенный пар и перегретая жидкость § 125. Плавление и кристаллизация § 126. Уравнение Клапейрона—Клаузиуса § 127. Тройная точка. Диаграмма состояния ГЛАВА XVI. ФИЗИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА § 128. Явления переноса § 129. Средняя длина свободного пробега § 131. Теплопроводность газов § 132. Вязкость газов § 133. Ультраразреженные газы § 134. Эффузия ПРИЛОЖЕНИЯ I. Вычисление некоторых интегралов II. Формула Стирлинга III. Симметричные тензоры второго ранга |
Применение законов Ньютона – презентация онлайн
Похожие презентации:
Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов
Газовая хроматография
Геофизические исследования скважин
Искусственные алмазы
Трансформаторы тока и напряжения
Транзисторы
Воздушные и кабельные линии электропередач
Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса
Магнитные аномалии
Нанотехнологии
Применение законов Ньютона
План решения задач по динамике
1.
Сделать рисунок, на котором указать направление всех сил,
приложенных к телу, направление ускорения, обозначить
направление координатных осей.
2. Записать в векторном виде уравнение второго закона Ньютона,
перечислив в его правой части в любом порядке все силы, приложенные
к телу
3. Записать уравнение второго закона Ньютона в проекциях на оси
координат.
4. Из полученного уравнения (системы уравнений) выразить
5. Найти численное значение неизвестной величины, если этого
требует условие задачи.
Движение тел
в горизонтальном направлении
Какая горизонтальная сила потребуется, чтобы тело массой 2 кг,
лежащее на горизонтальной поверхности, начало скользить по ней
с ускорением 0,2 м/с2 ? Коэффициент трения принять равным 0,02.
Дано:
m=2 кг
μ = 0,02
а = 0,2 м/с2
F -?
Решение:
1
Сделать рисунок
2
Второй закон Ньютона в векторном виде
3
Второй закон Ньютона в проекциях на оси координат
4
решение в общем виде
5
вычисление численного значения
Движение тел
в горизонтальном направлении
лежащее на горизонтальной поверхности, начало скользить по ней
с ускорением 0,2 м/с2 ? Коэффициент трения принять равным 0,02.
Дано:
Решение:
у
1
Fтр
N
а
m=2 кг
F
μ = 0,02
mg
X
а = 0,2 м/с2
2 ma = mg + F + N + F
F -?
тр
получим уравнение (1) в виде:
3 Ох : ma = – Fтр + F (1)
ma = -μmg+ F
Оу : 0 = – mg + N (2)
4
из (2) : mg =N , т. к. Fтр = μN ,
Откуда F = ma + μmg
5
Вычислим F= 0,79 Н
Ответ: F= 0,79 Н
Движение тел
по наклонной плоскости
l
h
Немного
из тригонометрии…
b
cos
sin
=
=
b
l
h
l
,
b = l· cos
tg
,
h = l· sin
=
h
b
Движение тел
по наклонной плоскости
Движение без трения
Трением между телом и
поверхностью можно
пренебречь
Тело покоится
на наклонной плоскости
Сила трения покоя
препятствует
соскальзыванию тела
Движение по наклонной плоскости
с учетом силы трения
Равноускоренное (равномерное) движение
вниз или вверх
Тело покоится на наклонной плоскости (а = 0)
cos
b
l
=
sin
=
, b = l· cos
h
l
, h = l· sin
tg
=
h
b
Тело покоится на наклонной плоскости (а = 0)
Второй закон Ньютона
в векторной форме
ma = mg + N + Fтр.
покВ проекции на
Оx : 0 = mgsin – Fтр
Оy : 0 = N – mgcos
Fтр = mgsin
N = mgcos
С учетом Fтр = μN
Как определить
коэффициент трения μ ?
Измерение коэффициента трения скольжения,
используя наклонную плоскость
Оборудование: линейка деревянная, брусок деревянный,
линейка измерительная, штатив.
=μ
tg
tg
=
μ=
h
b
h
b
h
b
Движение по наклонной плоскости
с учетом трения
Задача.
Какую
силу
надо
приложить,
чтобы
равномерно поднять деревянный брусок по
наклонной плоскости с углом наклона 30°,
если известен коэффициент трения?
Какую силу надо приложить, чтобы равномерно
поднять
деревянный
брусок
массой
m
по
наклонной плоскости с углом наклона 30°, если
известен коэффициент трения?
Дано:
Решение:
m
= 30°
μ
F-?
0 = mg + Fтр + N + F
3
Оx: 0 = F – Fтр – mgsin (1)
Оy: 0 = N– mgcos
(2)
4
a=0
1
Х
2
F
0
У
из (2): N = mgcos ,
Fтр = μN = μ mgcos
F = μ mgcos + mgsin
N
Fтр.
mg
F = mg (μ cos + sin )
Как проверить
результат на опыте?
Проверка результата на опыте
Как установить наклонную плоскость с
углом наклона 30°, если известна длина
основания линейки b = 0,5м ?
Подсказки:
h
l
b
tg 30° =
h
b
, h = b· tg 30°
h = 0,5м·
√3 ≈ 0,23м
3
h ≈ 0,23м
b = 0,5м
English Русский Правила
Законы движения Ньютона: приложения, законы и примеры
- Автор Кулдип С
- Последнее изменение 25-01-2023
Законы движения Ньютона — это фундаментальные законы, касающиеся движущихся или покоящихся объектов. Мы видим движение повсюду, от шелеста листьев до планет вокруг Солнца. Три закона считаются революционными, поскольку они касаются поведения объектов при движении или в состоянии покоя.
Законы движения Ньютона устанавливают научную связь между силами, действующими на тело, и изменениями, происходящими в результате действия этой силы.
Три закона движения помогают нам понять, как ведут себя объекты, когда они неподвижны, движутся и подвергаются воздействию сил. В этой статье мы увидим больше об этих законах, их применении с некоторыми примерами.
Когда тело меняет свое положение по сравнению с исходным положением, мы говорим, что оно сдвинулось или тело находится в движении. Этот процесс изменения места, местоположения и положения определяется как движение или перемещение. Все во Вселенной, от электронов в атомах до галактик, движется.
Существует три типа движения: линейное, вращательное и колебательное.
Что является причиной покоя или движения?
Сила — это фактор, который заставляет вещи двигаться, останавливаться, изменять скорость или направление движения. Это основная величина, стоящая за всеми явлениями, которые мы наблюдаем в покое и движении объекта.
Законы движения Ньютона
Существуют три закона движения, которые были сформулированы сэром Исааком Ньютоном, английским ученым в \(17\) -м -м веке.
Впервые они были собраны в его « Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica » («Математические принципы натуральной философии»), опубликованном в \(1687\). Они имеют дело со всей динамикой объектов в движении или в состоянии покоя, а также с силами, действующими на них.
Первый закон движения
В нем говорится, что:
а. Тело, движущееся с определенной скоростью, будет двигаться в том же направлении с той же скоростью, если полная сила, действующая на него, равна нулю.
б. Покоящееся тело будет оставаться в покое до тех пор, пока на него не подействуют внешние силы.
Инерция — это свойство любого объекта оставаться в покое или двигаться с постоянной скоростью.
Инерция определяется как сопротивление изменениям в движении. Первый закон Ньютона, также известный как закон инерции, был предложен итальянцем Галилео Галилеем, а затем уточнен французом Рене Декартом. Галилей был первым, кто опубликовал статью о силе трения.
Применение первого закона движения
- Спортсмен некоторое время продолжает бежать, даже достигнув финишной черты. Это потому, что они не могут внезапно остановиться из-за инерции.
- Выключенный вентилятор будет продолжать движение некоторое время, пока трение не остановит его.
- Первый закон используется в оборудовании для обеспечения безопасности автомобилей, таком как ремень безопасности и подушка безопасности. При столкновении или резком торможении автомобиля пассажиров толкает вперед. Верхняя часть их тел по-прежнему имеет ту же скорость, что и автомобиль до аварии, и продолжает двигаться вперед по инерции. Ремень безопасности не дает им прыгнуть вперед. Подушка безопасности быстро наполняется в случае аварии и предотвращает удар водителя или пассажира на соседнем сиденье о приборную панель.
Второй закон движения
Он гласит, что скорость изменения импульса системы с постоянной массой является произведением ее массы и ускорения, и это произведение равно чистой силе, действующей на систему.
Математически закон выражается как
\(F = ma\)
. Мы также можем записать этот закон как
\(a = \frac{F}{m}\)
. Таким образом, мы можем вычислить ускорение системы, если ее масса известна и мы знаем результирующую силу, действующую на нее. Мы видим, что ускорение \((a)\) системы равно 92}\)
Применение второго закона движения
- Мяч, ударенный ногой с большей силой, перемещается на большее расстояние из-за большего ускорения.
- Толкание тяжелого предмета требует приложения большей силы из-за большей массы.
- Второй закон используется при проектировании истребителей. Истребителям нужно быстро разворачиваться, чтобы уклоняться от артиллерийского огня с земли или вражеских самолетов. Самолеты с меньшей массой легко разворачиваются быстро с меньшим усилием. Тяжелым самолетам требуется больше времени для изменения направления из-за инерции.
Третий закон движения
Он гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное действие.
Два тела, соприкасаясь друг с другом, прикладывают силы, равные по величине, но противоположные по направлению.
Применение третьего закона движения
- Примеры применения третьего закона мы видим каждый день. Например, во время ходьбы мы отталкиваем землю назад. Это заставляет наше тело двигаться вперед.
- Во время плавания мы отталкиваем воду назад, заставляя наше тело двигаться вперед.
- Птицы толкают воздух своими крыльями, заставляя их оставаться в воздухе и двигаться вперед.
- Пушка отскакивает при стрельбе. Это означает, что ружье отбрасывается назад, когда пуля вылетает с высокой скоростью.
- Ракеты — отличный пример применения третьего закона. Тяга газов под высоким давлением за счет сжигания топлива в двигателях толкает ракеты вверх с очень высокой скоростью, достаточной для того, чтобы избежать гравитационной силы Земли.
Применение трех законов движения
Три закона Ньютона лежат в основе механики.
Изучение движения тел и сил, действующих на них, называется механикой. Это важная область физики, имеющая приложения в технике и технологиях. Например, конструкция транспортных средств, космических кораблей и управление ими основаны на этих трех законах.
Решенный вопрос
Q.1. Мяч массой \(10\,\rm{кг}\) толкают с силой \(10\,\rm{N}\). Каково будет ускорение шарика, если его массу уменьшить до \(5\,\rm{кг}\)? 92}\)
Для более легкого объекта та же сила вызывает большее ускорение, заставляя его двигаться быстрее.
Часто задаваемые вопросы
Q.1. Какой закон движения применим, когда лодка движется вперед, когда используются весла?
Ответ: Отталкивание воды веслами заставляет лодку двигаться вперед. Следовательно, это приложение третьего закона Ньютона.
Q.2. Бывают ли ситуации, когда законы Ньютона неприменимы?
Ответ: Второй закон Ньютона гласит, что ускорение зависит от приложенной силы и массы объекта.
Масса должна быть постоянной. Для ситуаций с переменной массой этот закон неприменим.
Q.3. Что заставляет велосипед останавливаться, когда мы нажимаем на тормоз?
Ответ: Велосипед продолжает движение, пока на нем крутятся педали. Тормоза крепко держат обод колеса. Это создает силу трения, которая препятствует его вращению и снижает скорость колеса. Это объясняет первый закон движения Ньютона.
Q.4. Почему мы чувствуем боль, когда ударяем кулаками о стену?
Ответ: Согласно третьему закону Ньютона, на каждое действие есть противодействие. Когда мы ударяемся о стену или любой твердый предмет, мы применяем силу. Твердый предмет прикладывает к нашему кулаку равную силу в противоположном направлении, вызывая боль. Это равносильно удару стены о нас.
Q.5. Где используются законы движения Ньютона?
Ответ: Законы Ньютона применимы в различных сферах нашей жизни.
Ходьба, плавание, толкание тележки, ракеты — все это примеры применения этих законов.
Инерция – Биомеханика движения человека
Резюме
- Дайте определение массе и инерции.
- Поймите первый закон движения Ньютона.
Опыт показывает, что объект в состоянии покоя будет оставаться в состоянии покоя, если его оставить в покое, и что объект в движении имеет тенденцию замедляться и останавливаться, если не предпринимать никаких усилий для поддержания его движения. Что Первый закон движения Ньютона утверждает, однако, следующее:
ПЕРВЫЙ ЗАКОН НЬЮТОНА ДВИЖЕНИЯ
Тело в состоянии покоя остается в покое или, если оно находится в движении, остается в движении с постоянной скоростью, если на него не действует результирующая внешняя сила.
Обратите внимание на повторное использование глагола «остается». Мы можем думать об этом законе как о сохранении статус-кво движения.
Вместо того, чтобы противоречить нашему опыту, Первый закон движения Ньютона утверждает, что должно быть вызывает (суммарную внешнюю силу) любое изменение скорости (либо изменение величины, либо направления) .
Мы определим чистую внешнюю силу в следующем разделе. Объект, скользящий по столу или полу, замедляется из-за суммарной силы трения, действующей на объект. Если трение исчезнет, будет ли объект по-прежнему замедляться?
Представление о причине и следствии имеет решающее значение для точного описания того, что происходит в различных ситуациях. Например, рассмотрим, что происходит с объектом, скользящим по шероховатой горизонтальной поверхности. Объект быстро останавливается. Если мы посыпаем поверхность тальком, чтобы сделать поверхность более гладкой, объект будет скользить дальше. Если мы сделаем поверхность еще более гладкой, нанеся на нее смазочное масло, объект будет скользить еще дальше. Экстраполируя на поверхность без трения, мы можем представить объект, бесконечно скользящий по прямой линии. Таким образом, трение — это вызывают замедления (в соответствии с первым законом Ньютона). Объект вообще не замедлился бы, если бы трение было полностью устранено.
Рассмотрим стол для аэрохоккея. Когда воздух отключен, шайба скользит только на короткое расстояние, прежде чем трение замедляет ее до остановки. Однако, когда воздух включен, создается поверхность, практически лишенная трения, и шайба скользит на большие расстояния, не замедляясь. Кроме того, если мы достаточно знаем о трении, мы можем точно предсказать, как быстро объект замедлится. Трение — это внешняя сила.
Первый закон Ньютона является полностью общим и может быть применен ко всему: от предмета, скользящего по столу, до спутника на орбите и до крови, перекачиваемой из сердца. Эксперименты полностью подтвердили, что любое изменение скорости (скорости или направления) должно быть вызвано внешней силой. Идея общеприменимых или универсальных законов важна не только здесь — это основная черта всех законов физики. Выявление этих законов похоже на распознавание закономерностей в природе, из которых можно обнаружить дальнейшие закономерности.
Свойство тела оставаться в покое или оставаться в движении с постоянной скоростью называется инерцией .
Первый закон Ньютона часто называют законом инерции . Как мы знаем из опыта, одни объекты обладают большей инерцией, чем другие. Очевидно, что изменить движение большого валуна сложнее, чем, например, баскетбольного мяча. Инерция объекта измеряется его массой . Грубо говоря, масса — это мера количества «вещества» (или материи) в чем-либо. Количество или количество материи в объекте определяется количеством содержащихся в нем атомов и молекул различных типов. В отличие от веса, масса не зависит от местоположения. Масса объекта одинакова на Земле, на орбите или на поверхности Луны. На практике очень сложно сосчитать и идентифицировать все атомы и молекулы в объекте, поэтому массы не часто определяются таким образом. Оперативно массы предметов определяются путем сравнения с эталонным килограммом.
- Первый закон движения Ньютона гласит, что тело в состоянии покоя остается в покое или, если оно находится в движении, остается в движении с постоянной скоростью, если на него не действует результирующая внешняя сила.
