Какая величина в механике является мерой взаимодействия тел?

12 ответов на вопрос “Какая величина в механике является мерой взаимодействия тел?”

свободный ангел 09-10-2019 Ответить

Нагрузки, действующие на материальные тела, являются результатом и мерой механического взаимодействия тела с окружающими объектами. В реальной конструкции все ее элементы находятся в сложных условиях взаимодействия между собой и другими объектами. Это взаимодействие может иметь место или при непосредственном контакте тел ( прижатие к опоре, ложементу, соединение при помощи сварки, болтов), или через посредство различных полей, создаваемых телами.
[9]
Так как ударные силы очень велики и за время удара от нуля до весьма большого значения и снова падают до то в теории удара за меру механического взаимодействия щихся тел принимают не сами ударные силы, а их ударные величинами конечными.
[10]
Исчерпывающий ответ на это дает академик А. Ю. Иш-линский: Реально существующими объявляются лишь силы, вызывающие ускорения материальных точек и тел относительно абсолютной системы координат… Они выражают меру механического взаимодействия тел в природе и могут быть различными по своему характеру. И далее: Следует отличать так называемые даламберовы силы инерции от сил инерции, вводимых при рассмотрении движения материальных точек и тел по отношению к подвижным системам координат. И даламберовы, и эйлеровы силы инерции не являются силами физическими и в этом смысле нереальны.
[11]
Как уже говорилось, реальными мы считаем силы, вызывающие ускорение материальных точек и тел относительно абсолютной системы координат, или ( что одно и то же) инерциальнои системы отсчета. Эти силы выражают меру механического взаимодействия тел и могут быть различны по своей природе: это силы тяготения, электрические и магнитные силы, силы упругости и пластичности, силы сопротивления среды, давления ветра или даже света. Надо сказать, что нередко обнаруживается общность сил, казалось бы, совершенно различных. Так, силы упругости могут трактоваться как проявление сил электрических, возникающих при взаимодействии атомов и молекул. Сила прилипания ( адгезии) клеев к гладкой поверхности тоже относится к электрическим силам. В конечном счете, реальная физическая сила измеряется производимым ею ускорением единицы массы в инерциальнои абсолютной) системе отсчета.
[12]
Пара сил имеет очень большое значение в практике. Именно поэтому свойства пары как специфической меры механического взаимодействия тел изучается отдельно. Несмотря на это тело под действием пары сил не находится в равновесии.
[13]
Поэтому свойства пары, как особой меры механического взаимодействия тел, должны быть изучены отдельно.
[14]
Две равные и параллельные силы, направленные в противоположные стороны и не лежащие на одной прямой, называются парой сил. Примером такой системы сил могут служить усилия, передаваемые руками шофера на рулевое колесо автомобиля. Пара сил имеет очень большое значение в практике. Именно поэтому свойства пары как специфической меры механического взаимодействия тел изучается отдельно.
[15]
Страницы:
1
2
Colour_dream 09-10-2019 Ответить

47. Как читается закон Гука (§24)?
Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна удлинению тела: Fупр = k?l, где Fупр – сила упругости (Н), k – коэффициент жесткости (Н/м), – деформация тела (м). Это уравнение выражает закон Гука (Роберт Гук, 1635-1703, Англия).
48. Какую силу называют силой тяжести (§25)?
Силу, с которой Земля притягивает к себе тела, называют силой тяжести . Сила тяжести вычисляется по формуле: Fтяж = mg, где Fтяж – сила тяжести (Н), m – масса тела (кг), g=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения.
Сила тяжести всегда действует (приложена) на тело.
49. Как формулируется закон всемирного тяготения (§26)?
Сила всемирного тяготения прямо пропорциональна произведению масс взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: , где F – сила всемирного тяготения (Н), m1, m2 – массы тел (кг), r – расстояние между центрами тел (м), G – гравитационная постоянная ( ). Впервые значение гравитационной постоянной измерил в 1798 году Генри Кавендиш (1731-1810, Англия): G = 6,672·10-11
50. Что называют весом тела (§27)?
Весом тела называют силу, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или растягивает подвес. Вес тела принято обозначать буквой P (Н).
Вес всегда действует (приложен) на опору или подвес, в отличие от силы тяжести, которая действует на тело.
51. Что такое невесомость (§27)?
Невесомость – это состояние, когда у тела отсутствует вес.
Вес тела не имеет постоянного значения. Он может меняться в зависимости от условий, в которых находится тело. Например:
– если лифт находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, то наш вес в лифте равен силе тяжести, действующей на нас: Р = Fтяж;
– в начальный момент, когда лифт трогается вверх с ускорением a < g, наш вес увеличивается, т.к увеличивается сила давления на опору (пол лифта): Р > Fтяж;
– когда лифт начнет опускаться вниз с ускорением a < g, наш вес уменьшается, т.к. уменьшается сила давления на опору (пол лифта): Р < Fтяж;
– если тело и его опора (или подвес) движутся с ускорением a = g, т.е. тело находится в свободном полете, то вес тела Р =0, т.е. тело не давит на опору (или не натягивает подвес), вследствие чего находится в состоянии невесомости.
Если не учитывать сопротивление воздуха, то все подброшенные и свободно падающие тела находятся в состоянии невесомости, т.к. в это время они движутся только под действием силы тяжести; не действуют на опору (или подвес) и их ускорение a=g.
Космонавты во время тренировок поднимаются на самолёте-лаборатории высоко над Землёй, потом пикируют (падают) с выключенными двигателями. В это время они и все тела в самолёте и сам самолёт находятся в состоянии невесомости.
Парашютисты до раскрытия парашюта тоже находятся в невесомости.
52. Что называют давлением (§28)?
Физическую величину, равную отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называют давлением: где F – сила, действующая на поверхность (Н), S – площадь поверхности (м2), p – давление (Па – паскаль).
За единицу давления принимается давление, которое производит сила 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м2 перпендикулярно этой поверхности. Единица давления называется паскаль (Па):
52. Что называют силой трения (§29)?
Силу, возникающую при движении одного тела по поверхности другого и направленную против движения тела, называют силой трения( тр).
Существует трение скольжения, трение качения, трение покоя.
54. Как вычисляют силу трения скольжения (§29)?
Формула для нахождения силы трения скольжения имеет вид: , где – сила трения скольжения (Н), коэффициент трения скольжения, – сила нормального давления (Н) – это сила, действующая перпендикулярно поверхности соприкасающихся тел.
55. Что называют системой отсчёта (§30)?
Системой отсчёта, относительно которой рассматривается движение тела, называют тело отсчёта, систему координат, связанную с ним, и часы (способ отсчёта времени).
56. Какие системы отсчета называют инерциальными и неинерциальными (§30)?
– Инерциальными считают все системы отсчета, которые покоятся или движутся равномерно и прямолинейно относительно других инерциальных систем отсчета.
Примерами инерциальных систем отсчёта является Земля и все тела, движущиеся относительно Земли равномерно и прямолинейно.
– Неинерциальными являются все системы отсчета, связанные с ускоренно движущимися телами.
57. Кто открыл основные законы механики (§30)?
Основных законов в механике три. Они были открыты в 1678 г. Исааком Ньютоном (1642-1727, Англия).
Законы Ньютона справедливы (действуют) только в инерциальных системах отсчета.
58. Как формулируется первый закон Ньютона (§30)?
Первый закон Ньютона формулируется так: существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела.
59. Как формулируется второй закон Ньютона (§30)?
Ускорение, приобретаемое телом в результате взаимодействия с другими телами, прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально его массе , где – ускорение тела (м/с2), – сила (Н), m – масса (кг).
60. Как формулируется третий закон Ньютона (§30)?
Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и направленными в противоположные стороны вдоль одной прямой: = , где – сила, действующая со стороны первого тела на второе тело, – сила, действующая со стороны второго тела на первое тело.
Из третьего закона Ньютона также следует, что силы всегда появляются парами,они приложены к разным телам и поэтому не уравновешивают друг друга.
Силы, которые возникают при взаимодействии тел, являются силами одной природы. Например, силе тяготения противодействует сила тяготения, силе упругости – сила упругости.
61. Что называют механической работой (§31)?
Механическая работа – это физическая величина, прямо пропорциональная силе, действующей на тело, и пути, пройденному им в направлении этой силы: , где – сила (Н), s – пройденный путь (м), A – механическая работа (Дж – джоуль).
Единицу работы назвали в честь ученого Джеймса Джоуля (1818-1889, Англия).
62. Что называют мощностью (§32)?
Мощность равна отношению работы, совершаемой в течение некоторого времени, к этому времени: , где A – работа (Дж), t – время (с), N – мощность (Вт – ватт).
Единица мощности названа в честь изобретателя паровой машины Джеймса Уатта (1736-1819, Англия).
63. Что называют простыми механизмами (§33)?
Приспособления, служащие для преобразования силы, называют простыми механизмами. К ним относятся: наклонная плоскость, рычаг, блок, ворот, клин и винт.
Простые механизмы предназначены для облегчения работы. Они дают выигрыш в силе или изменяют направление действия силы, но не дают выигрыша в работе.
64. Что называют плечом силы (§34)?
Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называют плечом силы.
Чтобы найти плечо силы, надо опустить перпендикуляр из точки опоры на линию, вдоль которой действует сила.
65. Как читается правило равновесия рычага (§34)?
На основании опытов более двух тысяч лет назад Архимед (287-212 гг. до н.э., Древняя Греция)установил правило равновесия рычага: рычаг находится в равновесии, если силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил: , и – силы, действующие на рычаг (Н), и – плечи этих сил (м).
66. О чём гласит «золотое правило» механики (§35)?
«Золотое правило» механики гласит: во всех случаях использования простых механизмов во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии. Ни один из простых механизмов не даёт выигрыша в работе.
Например, подвижный блок дает выигрыш в силе и проигрыш в пути в 2 раза (F=P/2); неподвижный блок не дает выигрыша в силе (F=P), а применяется для изменения направления действия силы.
67. Что называют коэффициентом полезного действия (КПД) механизма (§36)?
Отношение полезной работы к полной работе называют коэффициентом полезного действия механизма: , где – полезная работа (без учёта потерь) (Дж), – полная работа (с учётом потерь) (Дж), («эта») – коэффициент полезного действия (КПД).
Обычно КПД выражают в процентах:
68. Что называют энергией (§37)?
Энергия – это физическая величина, характеризующая способность тел совершать работу. Энергию принято обозначать буквой E. Энергию выражают в тех же единицах, что и работу, т.е. в джоулях (Дж).
69. Какую энергию тела называют кинетической энергией (§38)?
Энергию, которой обладает тело вследствие своего движения, называют кинетической энергией: , где – масса тела (кг), – скорость тела (м/с), – кинетическая энергия (Дж).
Чем больше масса тела и скорость, с которой оно движется, тем больше кинетическая энергия. Кинетическая энергия – это энергия движения.
70. Какую энергию тела называют потенциальной энергией (§38)?
Энергию, которая определяется взаимным расположением взаимодействующих тел (или частей одного и того же тела), называют потенциальной энергией ( ).
Например, потенциальную энергию тела, поднятого над землёй, вычисляют по формуле: , где – масса тела (кг), =9,8 м/с2, – высота тела над землёй (м). Чем больше высота, на которую поднято тело, и чем больше его масса, тем больше потенциальная энергия этого тела.
Потенциальной энергией обладает любое деформированное тело: растянутая дверная пружина, растянутая тетива лука, сжатый газ в пневматическом ружье и т.д.
Malothris 09-10-2019 Ответить

Сила
Основные понятия статики
Статикой называется раздел механики, в котором излагается общее учение о силах и изучается условия равновесия материальных тел, находящихся под действием сил.
Твердое тело. В статике и вообще в теоретической механике все тела считаются абсолютно твердыми. То есть предполагается, что эти тела не деформируются, не изменяют свою форму и объем, какое бы действие на них не было оказано.
Исследованием движения нетвердых тел – упругих, пластичных, жидких, газообразных, занимаются другие науки (сопротивление материалов, теория упругости, гидродинамика и т.д.).
Под равновесием будем понимать состояния покоя тела по отношению к другим материальным телам.
Основные понятия:
Сила является величиной векторной.
Ее действие на тело определяется: 1) численной величиной или модулем силы, 2) направлением силы, 3) точкой приложения силы (рис.9).

Рис.9.
Прямая DE, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.
В тексте вектор силы обозначается латинскими буквами , , и др., с черточками над ними. Если черточки нет, значит у силы известна только ее численная величина – модуль.
Предполагается, что действие силы на тело не изменится, если ее перенести по линии действия в любую точку тела (конечно – твердого тела). Поэтому вектор силы называют скользящим вектором. Если силу перенести в точку, не расположенную на этой линии, действие ее на тело будет совсем другим.
SM@RTY 09-10-2019 Ответить

Сила — это мера механического взаимодействия материальных тел между собой. Взаимодействие характеризуется величиной и направлением, т.е. сила есть величина векторная, характеризующаяся точкой приложения (А), направлением (линией действия), величиной (модулем) (рис. 1.1). Силу измеряют в ньютонах. Рис.1.1
Силы, действующие на тело (или систему тел), делятся на внешние и внутренние. Внешние силы бывают активные и реактивные. Активные силы вызывают перемещение тела, реактивные стремятся противодействовать перемещению тела под действием внешних сил.
Аксиомы статики. В результате обобщения человеческого опыта были установлены общие закономерности механического движения, выраженные в виде законов и теорем. Все теоремы и уравнения статики выводятся из нескольких исходных положений. Эти положения называют аксиомами статики.
Тела, ограничивающие перемещение других тел, называют связями.
Силы, действующие от связей и препятствующие перемещению, называют реакциями связей.
Реакция связи всегда направлена с той стороны, куда нельзя перемещаться.
Все связи можно разделить на несколько типов.
Связь – гладкая опора (без трения)
Рис.1.2
Реакция опоры приложена в точке опоры и всегда направлена перпендикулярно опоре (рис. 1.2).
Гибкая связь(нить, веревка, трос, цепь.) Груз подвешен на двух нитях
Реакция нити направлена вдоль нити от тела, при этом нить может быть только растянута (рис. 1.3).

Рис.1.3 Рис. 1.4
Жёсткий стержень. На схемах стержни изображают толстой сплошной линией (рис. 1.4). Стержень может быть сжат или растянут. Реакция стержня направлена вдоль стержня.
Шарнирная опора. Шарнир допускает поворот вокруг точки закрепления. Различают два вида шарниров.
Подвижный шарнир(рис.1.5). Реакция подвижного шарнира направлена перпендикулярно опорной поверхности, т.к не допускается только перемещение поперек опорной поверхности. Реакция подвижного шарнира направлена перпендикулярно опорной поверхности, т.к не допускается только перемещение поперек опорной поверхности.

Рис. 1.5 Рис. 1.6
Неподвижный шарнир. Реакция такой опоры проходит через ось шарнира, но известно по направлению. Ее принято изображать в виде двух составляющих: горизонтальной и вертикальной (Rx ; Ry ) (рис. 1.6)
Duwert 09-10-2019 Ответить

Макеты страниц

§ 16. Сила — мера взаимодействия

В инерциальной системе отсчета изменение скорости тела может быть обусловлено только его взаимодействием с другими телами. Для описания взаимодействия между телами вводится физическая величина — сила, дающая количественную меру этого взаимодействия.
Виды сил. Физическая природа взаимодействия может быть различной: существуют гравитационные, электрические, магнитные и другие взаимодействия. В механике физическая природа сил, вызывающих ускорение тела, совершенно несущественна: вопрос о происхождении взаимодействий в механике не ставится и не выясняется. Но для всех видов взаимодействий количественная мера может быть выбрана единым образом — измерять силы различной природы можно в одних и тех же единицах с помощью одних и тех же эталонов. Благодаря такой универсальности механика успешно описывает движения под действием сил любой природы.
Таким образом, определение силы в механике должно отвечать только на вопрос, как измерить силу и каковы ее свойства.
Измерение сил. Существуют различные способы измерения сил. Один из наиболее распространенных способов основан на свойстве сил вызывать упругую деформацию твердых тел.
Деформация твердого тела, например пружины, называется упругой, если тело принимает первоначальные форму и размеры после снятия усилия, вызывающего деформацию. Простейший прибор для измерения сил — это пружинный динамометр. Некоторые модификации этого прибора, например крутильные весы, обладают очень высокой чувствительностью (см., например, рис. 93). Такие весы представляют собой один из самых совершенных физических приборов. С помощью крутильных весов равенство инертной и гравитационной масс, о которых будет идти речь ниже, было установлено с относительной погрешностью, равной 10-12. Такая точность эквивалентна возможности заметить изменение массы корабля водоизмещением в 1000 тонн при добавлении к нему 1 миллиграмма.
Для измерения сил на основе явления упругой деформации можно поступить следующим образом. Выберем и качестве эталона
некоторую пружину и по определению будем считать, что при растяжении на некоторую заданную длину пружина действует на прикрепленное к ее концу тело с силой направленной вдоль оси пружины. Будем также считать, что две любые силы равны и противоположно направлены, если при одновременном действии только этих двух сил тело в инерциальной системе отсчета остается в покое или движется равномерно и прямолинейно. В соответствии с этим определением эталон силы можно воспроизвести в любом числе экземпляров.
Градуировка динамометра. Имея в распоряжении эталонную пружину, можно установить, имеет ли измеряемая сила значение но еще нельзя измерить любую силу. Для того чтобы получить способ измерения любых сил, попробуем сначала добиться того, чтобы тело в инерциальной системе отсчета оставалось в покое при одновременном действии на него трех эталонных сил

Рис. 62. Равновесие при действии трех одинаковых сил
Опыт показывает, что это возможно только в том случае, когда пружины расположены симметрично: их оси лежат в одной плоскости, образуя углы 120° друг с другом (рис. 62 а). Отсюда можно сделать вывод, что действие двух сил под углом 120° друг к другу эквивалентно действию одной силы направленной по диагонали параллелограмма (ромба), построенного на этих силах (рис. 62 б). В этом параллелограмме длина меньшей диагонали равна длине стороны.
Обобщим этот результат и будем считать, что действие на тело двух эталонных сил расположенных под любым углом друг к другу эквивалентно действию одной силы, модуль и направление которой задаются диагональю параллелограмма, построенного на действующих силах как на сторонах. Другими словами, мы предполагаем, что две эталонные силы складываются, как векторы. Эта гипотеза дает возможность проградуировать прибор для измерения
сил — динамометр (рис. 63). Силе уравновешивающей совместное действие двух эталонных сил направленных под углом а друг к другу, мы приписываем модуль и направление, указанное на рисунке.
Сила — вектор. Имея в распоряжении проградуированный динамометр, остается только убедиться на опыте, что все силы, независимо от их физической природы, складываются, как векторы. Действительно, силы упругости, на основе которых создан прибор для измерения сил — динамометр, складываются, как векторы, по принятому определению. Для всех остальных сил такое свойство должно проверяться на опыте.
Пусть, например, на стальной шарик (рис. 64) действуют две силы: сила упругости со стороны динамометра и магнитная сила со стороны постоянного магнита М.

Рис. 63. Сложение сил и градуировка динамометра

Рис. 64. Сложение сил разной физической природы
Силу если бы она действовала отдельно, можно измерить с помощью динамометра. Поэтому можно считать, что в рассматриваемом опыте ее значение известно. При одновременном действии сил и опыт покажет, что шарик будет оставаться в покое, если на него подействовать еще и третьей силой со стороны другого динамометра которая удовлетворяет равенству

На основании описанных свойств можно заменять несколько сил их равнодействующей, равной их векторной сумме, и наоборот,
всякую силу можно раскладывать на составляющие, векторная сумма которых равна данной силе.
Введенный способ измерения сил дает возможность изучать на опыте свойства сил разной физической природы. При этом оказывается, что некоторые виды сил зависят от взаимного расположения взаимодействующих тел. К таким силам относятся, например, гравитационные силы, силы взаимодействия неподвижных электрических зарядов, силы взаимодействия постоянных магнитов и т. д. Другие виды сил зависят от относительной скорости взаимодействующих тел. К таким силам относятся, например, сила трения, силы, действующие со стороны постоянного магнита на движущиеся электрические заряды, и т. д. Однако независимо от этих специфических для каждого вида сил свойств все силы обладают одним универсальным свойством — сообщать ускорение телам, на которые они действуют.
• В каком случае действующие на тело силы считаются одинаковыми?
• Какими достоинствами обладает метод измерения сил, основанный на упругой деформации твердых тел?
• Как можно на опыте установить, что действующая на стальной шарик со стороны постоянного магнита сила является вектором?
• Что значит разложить силу на составляющие? Когда это можно делать? Как могут быть направлены эти составляющие?
aDix_}{О|{EЇсТ 09-10-2019 Ответить

1. Составить дифференциальные уравнения для конкретного случая движения материальной точки
2. Определить и записать начальные условия задачи.
3. Проинтегрировать дифференциальные уравнения в соответствии с методами, известными из курса математики, определяя постоянные интегрирования с помощью начальных условий, для нахождения единственногорешения.
4. Проанализировать полученный в решении закон движения материальной точки в зависимости от конкретных вопросов в задаче и найти ответы на них.
5.системой материальных точек называется такая их совокупность,в которой положение и движение каждой точки зависит от положения и движения всех точек данной системы.
Какие взаимодействия относятся к фундаментальным? На каких расстояниях проявляются фундаментальные взаимодействия? Какова относительная интенсивность фундаментальных взаимодействий?
Фундаментальные воздействия
1)слабое (менее 10-15) интнесивность – 10-13
2)сильное (менее 10-15) интнесивность – 1
3) Электростатическое (от 0 до беконеч.) интнесивность – 10-2
4) Гравитационное (от 0 до беконеч.) интнесивность – 10-38
Определение момента импульса материальной точки и момента силы. Проекция векторов момента импульса и момента силы на выбранную ось Уравнение моментов для материальной точки. При каких условиях сохраняется момент импульса материальной точки?
Момент силы — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.
Моментом импульса материальной точки А относительно неподвижной точки Оназывается физическая величина, определяемая векторным произведением:
L = [rp] = [r,mv],
где г — радиус-вектор, проведенный из точки О в точку А; р = mv — импульс
Вектор будет направлен вдоль нормали к плоскости, образованной векторами и ,направление которого определяется по правилу буравчика.
Условие сохранения – остается постоянной, пока на систему не воздействуют внешние силы
5. Система материальных точек. Вывод уравнения движения системы материальных точек на примере двух жестко связанных тел(хз)
Системой материальных точек называется такая их совокупность, в которой положение и движение каждой точки зависит от положения и движения всех точек данной системы. Часто систему материальных точек называют механической системой.
Центр масс системы материальных точек. Определение радиус-вектора центра масс. Свойства центра масс. Скорость центра масс. Вывод уравнения движения центра масс. Закон сохранения координаты центра масс системы материальных точек.
Цен-
тром масс (или центром инерции)
системы материальных точек называет-
ся воображаемая точка С, положение
которой характеризует распределение
массы этой системы. Ее радиус-вектор
равен

Центр масс замкнутой системы либо движется прямолинейно и равномерно, либо остается неподвижным.
Скорсть центра масс

Для непрерывного распределения массы с плотностью r . Если силы тяжести, приложенные к каждой частице системы, направлены в одну сторону, то центр масс совпадает с центром тяжести. Но если не параллельны, то центр масс и центр тяжести не совпадают.
Взяв производную по времени от , получим:

т.е. полный импульс системы равен произведению ее массы на скорость центра масс.
Подставляя это выражение в закон изменения полного импульса, находим:

Центр масс системы движется как частица, в которой сосредоточена вся масса системы и к которой приложена результирующая внешних сил.
При поступательном движении все точки твердого тела движутся так же, как и центр масс (по таким же траекториям), поэтому для описания поступательного движения достаточно записать и решить уравнение движения центра масс.
Так как , то центр масс замкнутой системыдолжен сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, т.е. =const. Но при этом вся система может вращаться, разлетаться, взрываться и т.п. в результате действия внутренних сил.
Rс(t1) = Rc(t2) закон сохранения координаты центра масс
8. Работа потенциальных (консервативных) силы на примере силы тяжести. Определение потенциальных (консервативных) силовых полей. Введение понятия потенциальной энергии через работу силы. Связь силы и потенциальной энергии
Потенциальная сила – сила, работа к-рой зависит только от начального и конечного положения точки её приложения и не зависит ни от вида траектории, ни от закона движения этой точки. Консервативные силы — такие силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна 0.
Потенциальное (консервативное) силовое поле:Потенциальным называется поле, работа которого при переходе из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории. Потенциальными являются поле силы тяжести и электростатическое поле.
Введения понятия потенц. Энергии через работу сил – Потенциальная энергия — скалярная физическая величина, характеризует запас энергии некоего тела (или материальной точки), находящегося в потенциальном силовом поле, который идет на приобретение (изменение) кинетической энергии тела за счет работы сил поля.
Связь силы и потенциальной энергии – Каждой точке потенциального поля соответствует некоторое значение силы , действующей на тело, и некоторое значение потенциальной энергии U. Значит, между силой и U должна быть связь , с другой стороны, dA = –dU,
Механика абсолютно твердого тела.
1? Модель абсолютно твердого тела (определение). Уравнение движения АТТ на
примере двух жестко связанных материальных точек, вращающихся вокруг оси. Введение понятия момента инерции.
В механике вводится еще одна модель —
абсолютно твердое тело. Абсолютно
твердым называют тело, которое ни
при каких условиях не может деформи-
роваться и при всех условиях расстоя-
ние между двумя точками (или точнее
между двумя частицами) этого тела ос-
тается постоянным.

2? Применение момента инерции АТТ при вращательном движении. Его физический
Rainbringer 09-10-2019 Ответить

Гравитационное взаимодействие присуще всем материальным объектам. Оно определяется наличием у материальных тел массы и подчиняется закону всемирного тяготения Ньютона. Радиус действия гравитационного взаимодействия неограничен. В области микромира роль гравитационного взаимодействия ничтожно мала.
Слабое взаимодействие – короткодействующее, существует в микромире и проявляется в том, что приводит к определенному виду нестабильности элементарных частиц.
Электромагнитное взаимодействие проявляется при взаимодействии токов и зарядов. Радиус действия электромагнитного взаимодействия неограничен. Оно является определяющим в образовании атомов, молекул и макроскопических тел.
Ядерное или сильное взаимодействие является самым интенсивным. Радиус сильного взаимодействия очень мал ~10-15 м. Благодаря этому взаимодействию протоны и нейтроны удерживаются в ядрах, несмотря на сильное отталкивание протонов.
К нефундаментальным силам относятся силы упругости, трения, сопротивления и другие. Все эти силы могут быть сведены к электромагнитным или гравитационным, однако, это приводит к существенному усложнению решения задач механики. По этой причине в механике силы упругости и трения рассматривают наряду с фундаментальными.
Опытным путем установлено еще одно важное свойство сил, проявляющееся при механическом взаимодействии. Силы в механике подчиняются принципу суперпозиции, который заключается в следующем: одновременное взаимодействие частицы М с несколькими другими n частицами с силами эквивалентно действию одной силы , равной их векторной сумме.
. (3.1)
Силу называют равнодействующей.
Как показывает опыт, все тела обладают свойством препятствовать изменению величины и направления скорости. Это свойство называется инертностью.
Массу можно определить двумя способами. Первый из них состоит в следующем. Выбирается эталонное тело, масса которого mэт принимается за единицу массы. Масса m исследуемого тела определяется из следующего соотношения, установленного опытным путем:
,
где а и аэт – ускорения, вызываемые действием одной и той же силы на эталонное и исследуемое тела. При этом определяется так называемая инертная масса.
Второй способ основан на использовании закона всемирного тяготения. При этом определяется так называемая гравитационная масса.
А. Эйнштейн сформулировал принцип эквивалентности гравитационной и инертной массы: инертная и гравитационная массы одного и того же тела одинаковы.
Эквивалентность инертной и гравитационной масс позволяет выбрать для них одну единицу измерения. В качестве единицы массы в системе СИ принят килограмм (кг) – масса эталонного платиново-иридиевого тела, хранящегося во Франции в международном бюро мер и весов.
Динамическое воздействие движущегося тела на другие тела зависит от скорости и массы. Поэтому в качестве динамической характеристики интенсивности движения вводитсявекторная величина , называемая импульсом (или количеством движения) тела и равная произведению его массы на скорость:
. (3.2)
Единица импульса килограмм-метр, деленный на секунду (кг·м/с).
Согласно второму закону Ньютона, производная по времени от импульса тела равна равнодействующей всех приложенных к нему сил:
. (3.3)
Из (3.3) следует, что изменение импульса происходит в направлении равнодействующей силы . Отметим, что второй закон Ньютона в форме (3.3) допускает описание движения тела с переменной массой. Если масса тела постоянна, то из (3.2) и (3.3) получаем уравнение второго закона Ньютона в виде
, (3.4)
откуда с учетом формулы (2.21) получаем:
. (3.5)
Единица силы в СИ является производной единицей, определение которой основано на формуле (3.5). Единица силы – 1 Ньютон (Н), это такая сила, которая телу с массой 1 кг сообщает ускорение 1м/с2.
Теория, созданная в начале XX века Эйнштейном, названная «теорией относительности» – есть синтез той классической механики, которую приобрела наука из трудов Галилея-Ньютона, а также электродинамики Максвелла-Лоренца.
Изначально принцип относительности сформулировал Галилей, обозначив, что справедливые в одной системе координат законы механики должны оставаться таковыми и в любой иной, для которой характерно прямолинейное и равномерное движение. Эти системы были названы инерциальными, т.к. движение в них подчинено законам инерции.
Галилей, будучи всегда сторонником практического опыта как главного и наиболее быстрого источника познания, разъяснял это утверждение всевозможными наглядными опытами.

Самый, пожалуй, популярный в силу очевидности и доступности понимания, используемый сегодня в школах пример – это подбрасывание предмета человеком, находящимся в закрытой каюте плывущего корабля. Предмет, брошенный прямо вверх, упадет прямо вниз, не отстав от корабля и не упав, скажем, ближе к корме.
Принцип доказывает, что разница между покоем и движением только в точке зрения. То есть, развивая пример с кораблем, лежащая на столе каюты книжка для путешественника находится в состоянии покоя, а для того, кто мог бы увидеть ее с берега через иллюминационное окошко, станет удаляться или приближаться. Как категорично установить, движется ли она все-таки или нет? Вывод следующий: она покоится относительно судна и движется относительно того, кто на берегу.
Этим, разумеется, не утверждается, что между движением и недвижимостью нет разницы. Просто два этих понятия имеют смысл только в том случае, если указывается точка отсчета.

Принцип доказывает, что процессы, происходящие в инерциальных системах отсчета, происходят идентично. Однако в неинерциальной системе есть релятивистские эффекты, на которые можно влиять.
На примере это можно выразить так: если релятивистский космический аппарат отправится в далекий космос, то по возвращении домой обнаружится, что временя, потраченное на путешествие для космонавтов, бывших в системе аппарата, будет меньшим, нежели прошедшее на Земле. И тем большей будет разница, чем дальше проследует космический корабль в глубины космоса.
Важно добавить, что данный постулат в современном научном мире неопровержимо доказан опытным путем. Описанная зависимость скорости течения времени от скорости самого движения объекта реально зарегистрирована. Так, зафиксированы измерения в длине пробега мезонов, происходящие при сталкивании первичных космических частиц излучения с ядрами атомов на планете. Мезоны, в зависимости от типа частиц, существуют в течение 10-6 — 10-15 секунд, распадаясь затем (после своего возникновения) на некотором расстоянии от того места, где они рождались.
Подобные опыты проводятся с помощью специальных измерительных устройств, фиксирующих следы пробега частиц. Таким образом, если мезон передвигается с околосветовой скоростью, то проистекающие временные процессы в нем замедляются, а значит, увеличивается и период распада (в десятки тысяч раз), и, следовательно, возрастает названная длина пробега – от рождения до распада.

Выводы
Из приведенных общих описаний, а также образных примеров и описанных лабораторных опытов видно, что теория относительности как бы вобрала в себя принцип, открытый Галилеем, расширив его.
Более того, в ней используется еще одно новое положение: одинаковая скорость распространения света (при условии пустоты) в инерциальных системах отсчета.
В механике Ньютона массой тела называют скалярную физическую величину, которая является мерой инерционных его свойств и источником гравитационного взаимодействия. В классической физике масса всегда является положительной величиной.
Масса – аддитивная величина, что означает: масса каждой совокупности материальных точек (m) равна сумме масс всех отдельных частей системы (mi):

В классической механике считают:
масса тела не является зависимой от движения тела, от воздействия других тел, расположения тела;
выполняется закон сохранения массы: масса замкнутой механической системы тел неизменна во времени.
Инертная масса
Свойство инертности материальной точки состоит в том, что если на точку действует внешняя сила, то у нее возникает конечное по модулю ускорение. Если внешних воздействий нет, то в инерциальной системе отсчета тело находится в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно. Масса входит во второй закон Ньютона:

где масса определяет инертные свойства материальной точки (инертная масса).
Гравитационная масса
Масса материальной точки входит в закон всемирного тяготения, при этом она определяет гравитационные свойства данной точки.при этом она носит название гравитационной (тяжелой) массы.
Эмпирически получено, что для всех тел отношения инертных масс к гравитационным являются одинаковыми. Следовательно, если правильно избрать величину постоянной гравитации, то можно получить, что для всякого тела инертная и гравитационная массы одинаковы и связываются с силой тяжести (Ft) избранного тела:

где g – ускорение свободного падения. Если проводить наблюдения в одной и той же точке, то ускорения свободного падения одинаковы.
Cebor 09-10-2019 Ответить

Статика.
Структура теоретической механики.
Теоретическую механику принято подразделять на три части: статику, кинематику и динамику.
Статика – это часть теоретической механики, в которой изучаются механические воздействия одних тел на другие тела и определяются условия и уравнения равновесия тел; в статике рассматриваются также эквивалентные преобразования воздействий. Здесь же излагаются методы нахождения центров тяжести тел (центров силового воздействия Земли на рассматриваемое тело) и основы теории сухого внешнего трения.
В кинематике изучается заданное механическое движение тел, которое не увязывается явно с воздействиями на них других тел. Иными словами, в кинематике движение тела предполагается заданным в виде изменения во времени величин, определяющих положение тела. Вопрос о том, чем обеспечивается это движение,
в кинематике не обсуждается.
В динамике движение тел рассматривается с учётом их механического взаимодействия с другими телами.
Так как строгое обоснование основных положений статики может быть выполнено только в динамике, то статику и динамику часто объединяют в один раздел, называемый кинетикой. В этом случае теоретическая механика подразделяется на две части: кинематику и кинетику. В кинетике условия и уравнения равновесия тел получают как частный случай динамических уравнений.
Совокупность величин, определяющих положение выделенного тела по отношению к другим телам, а также скорости изменения этих величин, будем называть состоянием этого тела. Состояние покоя или движения тела может изменяться вследствие механических воздействий на него других тел. Механическим взаимодействием тел будем называть такие воздействия одних тел на другие тела, в результате которых может измениться состояние рассматриваемого тела и могут измениться воздействия на него окружающих тел. Воздействия связей на рассматриваемое тело называют реакциями связей. Эти реакции способны полностью парировать (уравновесить) заданные воздействия. В этом случае состояние тела не изменяется.
Из опыта известно, что механическое взаимодействие тел может возникать как при контакте тел, так и на расстоянии. Количественной мерой механического взаимодействия тел служит воздействие, состоящее из силы и собственно момента, причём собственно момент для наглядности можно представить совокупностью двух равных по модулю и противоположно направленных сил, не лежащих на одной прямой. Такая совокупность двух сил называется парой сил.
Сила , с которой тело В действует на тело А,– это реакция тела В на бесконечно малое поступательное перемещение тела А (или на попытку такого его перемещения) относительно тела В.
Da 09-10-2019 Ответить

Величина, являющаяся количественной мерой механического взаимодействия материальных тел, называется в механике силой.
[9]
Понятие о силе, как о величине, характеризующей меру механического взаимодействия материальных тел, было введено в статике.
[10]
В теоретической механике ( классической механике) изучают общие законы механического движения и связанные с ним механические взаимодействия материальных тел.
[11]
Современная техника ставит перед инженерами множество задач, решение которых связано с исследованием так называемого механического движения и механического взаимодействия материальных тел.
[12]
Для того, чтобы разобраться в вопросе о реальности или фиктивности сил инерции, рассмотрим сперва, какое содержание мы вкладываем в понятие реальная сила. Мы назвали силой меру механического взаимодействия материальных тел, причем сформулировали ряд аксиом, которым сила должна удовлетворять. Таким образом, называя силу реальной, или говоря о силе, приложенной к данной материальной точке или действующей на эту точку, мы должны быть в состоянии указать физический источник этой силы, т.е. те точки или тела, которые действуют на нашу точку этой силой; по принципу равенства действия и противодействия наша точка в свою очередь действует на эти точки или тела с такой же силой, направленной в противоположную сторону.
[13]
Если какое-либо механическое движение передается от одного тела другому, то тело, передающее движение, является источником движения – его причиной – для другого тела. Величина, являющаяся мерой механического взаимодействия материальных тел, называется в механике силой. Сила в механике измеряется ко-личеством переносимого движения. Так как перенос движения выявляется на двух взаимодействующих телах ( одно тело приобретает движение, другое тело теряет), то одно из тел может быть выбрано эталоном для измерения изменений движения других тел.
[14]
Это взаимодействие может происходить как путем непосредственного соприкосновения, так и на расстоянии ( с точки зрения классической механики Галилея – Ньютона); его эффект зависит от свойств взаимодействующих тел и от их расположения в пространстве. Величина, являющаяся мерой механического взаимодействия материальных тел, называется в механике силой.
[15]
Страницы:
1
2
Папа_Ругает_Меня 09-10-2019 Ответить

В результате этого взаимодействия может происходить изменение кинематического состояния материальных тел, т.е. не только изменение их положения в пространстве, но и изменение скоростей точек тела. Это определение ускоряющего свойства силы будет развито в динамике. В задачах статики мы будем понимать под силой действие одного тела на другое, выражающееся в виде давления, притяжения или отталкивания.
Простейшим примером силы является сила тяжести. Эта сила, с которой всякое тело притягивается Землей, в результате чего несвободное тело оказывает на свою опору давление (статическое действие силы), а, будучи свободным, падает на Землю с ускорением g (динамическое действие силы).

Рис. 1
Сила – величина векторная, поэтому графически изображается вектором (рис. 1). Обычно начало или конец вектора совпадает с точкой приложения силы; прямая, вдоль которой направлен вектор, изображающий силу, называется линией действия силы; стрелка на конце вектора показывает, в какую сторону действует сила.
Длина вектора в принятом масштабе определяет численную величину (модуль) силы.
Таким образом, действие силы на тело определяется тремя факторами: численным значением (модулем), направлением вдоль линии действия и точкой приложения.
Замечание: на приведенных рисунках векторы сил условимся обозначать буквами F, R, G, и др. без стрелки (черты) сверху, так как изображение силы отрезком прямой со стрелкой на конце и есть вектор силы.
Точка приложения силы и точка приложения составляющих этой силы одна и та же. При разложении силы на составляющие необходимо выделить точку приложения.
Модуль или численное значение силы в системе СИ измеряется в ньютонах (Н). Иногда используют техническую систему МКГСС – килограмм-сила (кГс). 1 кГс = 9,81Н или 1Н ? 0.1 кГс .
мега (М) – 106
кило (к) – 103
гекто (г) – 102
дека (да) – 10
деци (д) – 10-1
санти (с) – 10-2
милли (м) – 10-3
микро (мк) – 10-6
Силы, действующие на твердое тело (или систему тел), делятся на внешние и внутренниесилы.
Внешними называются силы (нагрузки), действующие на частицы данного тела (или на тела системы) со стороны других материальных тел (Fе). По условиям приложения различают нагрузки объемные и поверхностные. Объемныминазываются силы, распределенные по всему объёму тела. К объемным силам относятся: силы тяжести, силы инерции и магнитные воздействия и т.п.
к-а-д-е-т 09-10-2019 Ответить

Рисунок 2.2 – Закон всемирного тяготения
Из уравнения (2.7) находим, что
. (2.8)
То есть, в общем случае ускорение свободного падения зависит от высоты тела над поверхностью Земли. Так как в большинстве практически важных случаев выполняется условие (RЗ = 6,4·10 6 (м) = 6400 (км) !), то в формуле (2.8) можно пренебречь h, и формула для g примет вид
. (2.9)
Все величины в формуле (2.9) – это константы. Следовательно, ускорение свободного падения не зависит от массы падающего тела, то есть для всех тел одинаково![4] После несложных вычислений получим g = 9,81 (м/с2). Направлена сила тяжести к центру Земли, именно это направление мы принимаем как вертикальное и определяем с помощью подвеса.
Электромагнитные взаимодействия. Электромагнитные взаимодействия в механических явлениях проявляются как силы упругости, которые появляются при деформации тел. Деформация – это изменение размеров или формы тела под воздействием других тел. Как известно из курса школьной физики, все тела состоят из электрических зарядов. При деформации тел изменяются расстояния между зарядами, а это, в свою очередь, приводит к нарушению равновесия между силами притяжения и отталкивания между зарядами. При растяжении тела преобладают силы притяжения между зарядами и тело «сопротивляется» растяжению, аналогично, при сжатии преобладают силы отталкивания.
В наиболее простых случаях, например деформации пружины, силу упругости можно рассчитать с помощью закона Гука:
,(2.10)
где x – смещение конца пружины из положения равновесия. Знак “–” показывает, что направление силы обратно направлению смещения. Коэффициент k называется жесткостью и определяется экспериментально. Рассмотрим некоторые проявления сил упругости.
Силы реакции опоры и натяжения подвеса. Рассмотрим тело на опоре или подвесе (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 – Силы реакции опоры и натяжения подвеса
Как мы уже знаем, на наше тело действует сила тяжести , под действием которой тело стремится двигаться к центру Земли. При этом «стремлении» двигаться тело деформирует опору или подвес. В результате деформации появляется сила упругости, действующая на тело. В случае тела на опоре эту силу называют силой реакции опоры, а в случае тела на подвесе – силой натяжения подвеса.
Вес тела. Весом тела называют силу, с которой тело действует на опору или подвес. При взаимодействии тела с опорой или подвесом деформируется и само тело, что приводит к появлению силы упругости, действующей на опору или подвес.
Силы веса и реакции опоры связаны между собой согласно третьему закону Ньютона: . Аналогичное равенство имеет место и для тела на подвесе. Вес тела очень часто путают с силой тяжести из-за того, что в случае неподвижного тела эти силы оказываются равными по величине. Но это две разные силы: сила тяжести является гравитационной силой (взаимодействуют тело и Земля), в то время как вес тела – это сила упругости (взаимодействуют тело и опора). Сила тяжести действует на тело, а вес – на опору (или подвес), на которой (-ом) находится это тело. Кроме того, вес тела оказывается зависящим от условий, в которых находится тело, в частности, он зависит от ускорения, с которым движется рассматриваемое тело (рис. 2.4).

Рисунок 2.4 – Вес тела
И ещё одна сила, с которой имеют дело в механике – сила трения. Мы будем иметь дело с внешним трением – это трение между соприкасающимися поверхностями движущихся относительно друг друга тел. Сила трения тоже сводится к взаимодействию между атомами двух тел в местах контакта соприкасающихся тел, то есть, в конечном счёте, – к силам электромагнитного происхождения. Трение между поверхностями двух тел при отсутствии прослойки газа или жидкости между ними называется сухим трением. Сухое трение ещё делят на трение скольжения и трения качения. Последнее обычно много меньше первого. Различают трение скольжения и трение покоя. Сила трения покоя обычно меньше силы трения скольжения. Сила трения скольжения описывается выражением
, (2.11)
где N – сила нормального давления, которая прижимает трущиеся поверхности друг к другу, m – коэффициент трения. Сила трения всегда направлена противоположно вектору скорости.

Какая величина в механике является мерой взаимодействия тел?

12 ответов на вопрос “Какая величина в механике является мерой взаимодействия тел?”

Добавить ответ Отменить ответ