Основные законы и принципы

Законы Ньютона применяются только в инерциальных системах отсчёта и только при скоростях намного меньших скорости света с = 3·10⁸ м/с (границы применимости законов).

Первый закон Ньютона (закон инерции): тело сохраняет свою скорость постоянной, т.е. находится в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано:

если = = 0, то

Второй закон Ньютона: под действием силы тело приобретает ускорение, которое прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе тела:

или = т.е.

Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение.

(всегда)

Если на тело действует несколько сил, то – равнодействующая сила и согласно второму закону Ньютона =

Равнодействующая сила сообщает телу такое же ускорение, что и все силы одновременно, т.е. +…

Третий закон Ньютона («всякому действию есть равное противодействие»): тела действуют друг на друга с силами равными по величине и противоположными по направлению:

- сила, действующая на первое тело со стороны второго;

- сила, действующая на второе тело со стороны первого.

Эти силы всегда одной природы (обе силы тяжести, или упругости, или трения и т.д.), никогда не уравновешивают друг друга, т.к. приложены к разным телам.

Закон всемирного тяготения: сила притяжения материальных точек прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: , где - гравитационная постоянная.

= 6,67·10^-11н·м²/кг², , - массы тел, r – расстояние между телами.

Если тела не материальные точки, то r - расстояние между их геометрическими центрами:

r = =

Масса – это физическая величина, которая является не только мерой инертных свойств тела, но она также является мерой его способности к гравитационному взаимодействию.

Закон Гука: сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна его удлинению и имеет направление противоположное направлению деформации: _x =-

– первоначальная длина пружины (пружина не деформирована),

– длина деформированной пружины,

- деформация или удлинение.

0 ; при растяжении ; при сжатии

Закон Гука выполняется при малых деформациях: (границы применимости закона).

В законе Гука рассматривается упругое воздействие на тело (упругая деформация) – воздействие, в результате которого тело восстанавливает форму и объём.

- коэффициент упругости (жёсткость тела) , зависит:

- от размеров и формы тела;

- от упругих свойств материалов

Принцип относительности Галилея: во всех системах отсчёта законы механики имеют одинаковый вид. Никакими механическими опытами нельзя отличить одну инерциальную систему отсчёта от другой. Равномерное прямолинейное движение не влияет на механические процессы.

Принцип суперпозиции сил: результирующая сила, действующая на тело со стороны других тел, равна векторной сумме сил, с которыми каждое из этих тел действует на данное тело: = …

В механике все силы сводятся к трём видам: гравитационная сила, сила упругости и сила трения.

Проявлением гравитационной силы является

сила тяжести ( ) – сила взаимодействия тела с планетой, всегда направлена вертикально вниз, к центру планеты. На Земле сила тяжести тела - это сила его притяжения к Земле.

1. Сила тяжести на поверхности планеты (Земли)

– масса тела; – масса планеты (Земли); – радиус планеты (Земли).

=G ; сила тяжести зависит от массы тела.

2. Земля - эллипсоид вращения (сплюснута у полюсов): - полярный радиус Земли;

полюс - экваториальный радиус Земли.

экватор на 21 км, следовательно _п. э.

При движении тела от полюса к экватору его сила тяжести уменьшается. Сила тяжести зависит от географической широты места на Земле.

3. Сила тяжести на высоте от поверхности планеты (Земли).

=G

По мере удаления тела от поверхности планеты (Земли), его сила тяжести уменьшается.

4. Сила тяжести, как всякая сила, сообщает телу ускорение, которое называется ускорением свободного падения . По второму закону Ньютона = .

Ускорение свободного падения ( ):

1. направлено всегда вертикально вниз, к центру планеты (Земли);

2. на поверхности планеты (Земли) = G ; не зависит от массы тела, для всех тел одинаково;

3. также как сила тяжести зависит от географической широты места на Земле;

4. на высоте от поверхности планеты (Земли): =G при удалении от планеты (Земли) уменьшается);

5. на средних широтах вблизи поверхности Земли = 9,81 м/с², а сила тяжести: =

Движения под действием силы тяжести (на тело действует только одна сила тяжести):

1. свободное падение (равноускоренное движение направленное вертикально вниз без начальной скорости ( =0) c ускорением свободного падения ;

2. бросок вертикально вверх (равнозамедленное движение с начальной скоростью и ускорением свободного падения ;

3. бросок вертикально вниз (равноускоренное движение с начальной скоростью и ускорением свободного падения ;

4. бросок под углом к горизонту (траектория – парабола, тело одновременно участвует в двух движениях: одно - равномерное по горизонтали, другое - равнопеременное по вертикали (равнозамедленное при подъёме вверх и равноускоренное при спуске вниз с ускорением свободного падения );

5. бросок в горизонтальном направлении со скоростью (траектория ветвь параболы, тело одновременно участвует в двух движениях: равномерном по горизонтали и равноускоренном по вертикали вниз без начальной скорости с ускорением свободного падения );

6. если телу на высоте h от поверхности Земли сообщить горизонтальную скорость, равную первой космической скорости, то оно станет искусственным спутником Земли, т.е. будет двигаться вокруг Земли по круговой орбите, первая космическая скорость: , у поверхности Земли ( .

Сила упругости ( ) - сила, которая возникает при деформации тела. Сила упругости всегда направлена противоположно смещению частиц тела при деформации.

Дата добавления: 2014-11-18