М1 = М2

УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ ТЕЛ

ДОПОЛНИТЬ ИЗ ДРУГОГО ИСТОЧНИКА

Равновесие – это либо состояние покоя, либо равномерное движение.

Если тело не имеет оси вращения, то условие равновесия: сумма всех сил, приложенных к телу равна нулю:

Σ= 0

Дополнительное условие равновесия тел, имеющих ось вращения: сумма моментов сил относительно оси вращения равна нулю:

Σ= 0

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ (уч.10кл. стр.158)

Взаимодействие тел происходит в пространстве и во времени.

Временной характеристикой действие силы является произведение силы на длительность ее действия – импульс силы.

Единица импульса силы – Н*м

Импульс силы определяет изменение импульса тела.

Импульс тела – векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость.

Единица измерения – кг*м/с

Импульс системы тел – векторная сумма импульсов тел, входящих в систему.

Замкнутая система – система тел, для которой равнодействующая внешних сил равна нулю.

Закон сохранения импульса – суммарный импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел системы между собой.

Сохранение импульса отражает один из типов симметрии физического пространства – его однородность.

Закон сохранения импульса – теоретическая основа реактивного движения.

Однородность пространства означает, что параллельный перенос замкнутой системы на некоторое расстояние не влияет на взаимодействие тел системы.

Пространственной характеристикой действия силы является работа силы – произведение проекции силы на ось на перемещение по этой оси.

Единица измерения работы – Дж = кг*м2/с2

Потенциальная сила – сила, работа которой при перемещении тела зависит только от начального и конечного положений тела в пространстве.

Для непотенциальной силы работа зависит от траектории движения тела между начальным и конечным положениями.

Потенциальная энергия – энергия тела в данной точке – скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из этой точки в точку, принятую за начало отсчета потенциальной энергии.

Принцип минимума потенциальной энергии – любая замкнутая система стремиться перейти в такое состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна.

Кинетическая энергия – скалярная величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости.

Теорема о кинетической энергии – изменение кинетической энергии тела равно работе всех сил, действующих на тело.

Средняя мощность – скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена.

Единица мощности – Вт = Дж/с

Мгновенная мощность – равна произведения проекции силы, действующей на тело, и проекции скорости в направлении его перемещения.

Полная механическая энергия – энергия, сумма кинетической и потенциальной энергий.

Кинетическая энергия – энергия, обусловленная движением тела.

Потенциальная энергия – энергия, обусловленная взаимодействием тела с другими телами.

Закон сохранения полной механической энергии – изменение механической энергии системы равно работе всех непотенциальных сил.

Консервативная система – механическая система, в которой действуют только потенциальные силы.

Закон сохранения механической энергии – в замкнутой консервативной системе полная механическая энергия сохраняется (не изменяется со временем)

Кинетическая энергия может переходит в потенциальную и обратно в равных количествах

Сохранение механической энергии является следствием однородности времени

Однородность времени означает, что одинаковые физические эксперименты, поставленные в различные моменты времени, дают одинаковые результаты.

Абсолютно неупругий удар – столкновение, при котором тела в результате взаимодействия движутся как единое целое. При таком ударе кинетическая энергия системы не сохраняется.

Абсолютно упругий удар – столкновение, при котором деформация тел оказывается обратимой, т.е. тела восстанавливают свою форму.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА (уч.10кл. стр.121-128, 153-157)

Импульс силы и импульс тела (см.выше уч.10кл.) Определения и единицы измерения.

Уравнения движения тела.

Определение замкнутой системы

Определение внутренних сил замкнутой системы

Пример столкновения двух шаров.

Закон сохранения импульса. Формулировка (уч.10кл.стр.126)

Области применения закона сохранения импульса

Неоднородное пространство (уч.10кл.стр.127 на полях)

Понятие системы замкнутой вдоль определенного направления. Пример винтовка-пуля

Упругий и неупругий удар. Определения. Примеры. Импульсы и переход энергии при таких ударах. (уч.10кл.стр.153-157)

Импульс силы и импульс тела (см.выше уч.10 кл.121)

Замкнутая система – система тел, для которых равнодействующая внешних сил равна нулю.

Система называется замкнутой вдоль определенного направления, если проекция равнодействующей внешних сил на это направление равна нулю.

Силы взаимодействия между телами системы называются внутренними силами

Силы взаимодействия между телами системы и телами, не входящими в систему – внешними силами

При столкновении шаров:

согласно третьего закона ньютона

согласно второму закону Ньютона ,

,

m1+ m2 = m1+ m2

Закон сохранения импульса

Суммарный импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел системы между собой

Закон сохранения импульса:

Геометрическая сумма импульсов тел, со­ставляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой си­стемы между собой.

= const

Импульс сохраняется и для систем микрочастиц, для которых законы Ньютона не применимы.

Закон сохранения импульса является следствием однородности пространства.

Примером проявления закона сохранения им­пульса является реактивное движение. Оно наблю­дается в природе (движение осьминога) и очень ши­роко в технике (водометный катер, огнестрельное оружие, движение ракет и маневрирование космиче­ских кораблей)

Импульсом системы тел называется векторная сумма импульсов тел, входящих в систему.

Удар – это кратковременное взаимодействие тел, приводящее к упругой или пластической деформации тел, к резкому изменению скоростей тел и появлению больших сил взаимодействия. Удар называется центральным, если вектора скоростей проходят через центр масс тел.

Под столкновением в физике понимают взаимодействие тел при их относительном перемещении. Для классификации результатов этого взаимодействия вводят понятие абсолютно неупругого и абсолютно упругого ударов

Абсолютно неупругий удар – столкновение, после которого тела движутся с одинаковой скорость как единой целое.

Энергия при этом не сохраняется

Абсолютно упругий удар – столкновение, при котором деформация тел оказывается обратимой, т.е. исчезающей после прекращения взаимодействия.

Энергия при таком ударе сохраняется.

При нецентральном абсолютно упругом столкновении одинаковых шаров они разлетаются под углом 90о друг к другу.

При упругом центральном ударе покоящийся шар приобретает большую скорость, чем при неупругом ударе, при котором часть энергии расходуется на деформацию шара.

Скорости тел после абсолютно упругого удара зависят от соотношения массы этих тел.

РАКЕТЫ (уч.10кл. стр.128-129)

Закон сохранения импульса.(см.выше)

Реактивное движение. Определение. Примеры

Устройство ракеты.

Изменение массы ракеты при полете.

Уравнение движения ракеты ДОПОЛНИТЬ

Реактивное движение – движение возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

ДАТЬ ДРУГОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ

m1- масса топлива, m2 – масса ракеты

Скорость истечения реактивной струи можно считать постоянной.

По мере расходования топлива общая масса уменьшается и соответственно увеличивается скорость (согласно закону сохранения импульса)

Реактивная сила, появляющаяся вследствие истечения горячих газов, приложена к ракете и направлена противоположно скорости реактивной струи. Эта сила определяется расходом топлива в единицу времени и скоростью истечения газов относительно ракеты.

ДАТЬ УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ РАКЕТЫ ЧЕРЕЗ ИМПУЛЬСЫ С УЧЕТОМ РАСХОДА ТОПЛИВА

Большая заслуга в развитии теории реак­тивного движения принадлежит К.Э.Циолковскому.

Он разработал теорию полета тела переменной массы (ракеты) в однородном поле тяготения и рас­считал запасы топлива, необходимые для преодоле­ния силы земного притяжения; основы теории жид­костного реактивного двигателя, а так же элементы его конструкции; теорию многоступенчатых ракет, причем предложил два варианта: параллельный (несколько реактивных двигателей работают одно­временно) и последовательный (реактивные двигате­ли работают друг за другом).

К.Э.Циолковский строго научно доказал возможность полета в космос с помощью ракет с жидкостным реактивным двигате­лем, предложил специальные траектории посадки космических аппаратов на Землю, выдвинул идею создания межпланетных орбитальных станций и подробно рассмотрел условия жизни и жизнеобеспе­чения на них.

Технические идеи Циолковского нахо­дят применение при создании современной ракетно-космической техники.

Движение с помощью реак­тивной струи, по закону сохранения импульса, ле­жит в основе гидрореактивного двигателя. В основе движения многих морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактив­ный принцип.

МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА (уч.10кл. стр.134)

Работа как пространственная характеристика силы.

Определение работы. Единицы измерения

Геометрический смысл работы

Зависимость знака работы от взаимной ориентации силы и перемещения

Работа сил реакции, трения, тяжести

Суммарная работы нескольких сил

Не зависимость работы силы тяжести от траектории перемещения

Если сила, действующая на тело в течении времени ∆t не зависит от координаты, то можно ввести временную характеристику силы – импульс силы ( F∆t)

Если сила не зависит от времени и действует на тело, движущееся по оси Х, на перемещении ∆х, то можно ввести пространственную характеристику силы – работу.

Работа – скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на ось Х на перемещение по этой оси

А=Fx∆х

Единица измерения – Дж (Джоуль) 1 Дж = 1 кг*м2/с2

Механическая работа совершается, только когда на тело действует сила и оно движется.

Сила действующая на движущееся тело со стороны другого тела, совершает работу.

Геометрический смысл работы – площадь под графиком F(x):

Компонента силы , перпендикулярная перемещению, не влияет на движение тела по оси Х и не совершает работу.

Работа силы при перемещении равна произведению модулей этих векторов на косинус угла между ними:

A = F ∆x cos α

Знак работы определяется знаком cos α.:

Работа положительна, если угол острый 0 ≤ α < 90, направление силы совпадает с направлением движения тела

Работа равна нулю при α = 90, сила перпендикулярна направлению движения тела.

Работа отрицательна при 180 ≥ α > 90, направление силы противоположно направлению движения тела (например, сила трения скольжения)

Работа силы реакции опоры, перпендикулярной перемещению, равна нулю.

Сила трения направлена под углом 180о к перемещению, поэтому ее работа отрицательна.

Aтр = Fтр ∆x cos(180) = - Fтр ∆x

так как Fтр = μN, N = mg cos(α), ∆x = l = H/ sin(α), то

 Aтр = - μmgH ctg(α)

Работа силы тяжести зависит от высоты плоскости и не зависит от угла наклона плоскости

Ag = mgl cos(90-α) = mgl sin(α) = mgH

Если на тело действуют несколько сил, то полная работа равна сумме работ, совершаемых каждой силой в отдельности.

Ag = mgh1 + mgh2 = mgH

Работа силы тяжести не зависит от формы траектории.

МОЩНОСТЬ (уч.10кл. стр.146-148)

Определение средней мощности. Единицы измерения. Формула

Определение мгновенной мощности. Формула

Скорость совершения работы характеризуется физической величиной, называемой мощностью.

Средняя мощность – скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена

Pср =

Единица измерения – Вт (Ватт) = Дж/с

1 Вт – такая мощность, при которой в 1с совершается работа 1 Дж

Мгновенная мощность - скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени ∆t, в течение которого она совершена при ∆t→0

P = = = Fx= Fx vx

vx = - проекция мгновенной скорости на направление перемещения

Мгновенная мощность равна произведению проекции силы, действующей на тело, и скорости в направлении его перемещения.

P = Fx vx

Зная мощность двигателя, можно рассчитать работу, совершаемую этим двигателем в течении промежутка времени:

P =  Þ A = P t

Чтобы вычислить работу, надо мощность умножить на время, в течении которого совершалась эта работа.

КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ (уч.10кл. стр.142-145)

Определение, характер, единицы измерения и формула кинетической энергии

Теорема о кинетической энергии

Пример кинетической энергии на примере торможения автомобиля. Расчет

Отличие кинетической энергии от потенциальной (уч.10кл.стр.149 на полях)

Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической

(греч. кинема – движение)

Обозначение Eк

Чем больше масса тела и его скорость, тем больше его кинетическая энергия.

Это легко доказать на опыте столкновения двух шариков разной массы и скорости.

Определим физическую величину, изменяющуюся при совершении силой работы на примере увеличения скорости тела от v0 до v под действием всех приложенных к нему сил.

A = F∆x, F = ma , ∆x =

A =  -

Левая часть (работа) является пространственной характеристикой внешнего воздействия на тело (систему)

Правая часть – изменение физической величины, которая характеризует энергию движения тела – кинетическую энергию

Кинетическая энергия – скалярная физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64