Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика - Гомонова А.И.
Скачать (прямая ссылка):
• Силы упругости. Понятие о деформациях. Закон Гука. Модуль
Юнга. t
• Силы трения. Сухое трение: трение покоя и трение скольжения.
Коэффициент трения. Вязкое трение.
• Применение законов Ньютона к поступательному движению тел. Центр
масс. Вес тела. Невесомость. Перегрузки.
• Применение законов Ньютона к движению материальной точки по
окружности. Движение искусственных спутников. Первая космическая
скорость.
Определения, понятия и законы
В динамике рассматривается влияние взаимодействия между телами на их
механическое движение. Основная задача динамики состоит в определении
положения тела в произвольный момент времени по известным начальному
положению тела, начальной скорости и силам, действующим на тело.
Взаимодействие тел. Механическое действие одного тела на другое возможно
как при непосредственном соприкосновении тел, так и на расстоянии.
Действие одного тела на другое в механике проявляется в деформации
взаимодействующих тел и в возникновении у тел ускорений.
Свободным (изолированным) телом называется тело, на которое не действуют
какие-либо другие тела или поля. В некоторых случаях тело может также
считаться свободным, если внешние воздействия на него имеются, но они
уравновешены (скомпенсированы).
Первый закон Ньютона. Понятие об инерциалъных и неинер-циальных системах
отсчета. Первый закон Ньютона постулирует существование особого класса
систем отсчета. В этих системах отсчета свободное тело сохраняет
состояние покоя или прямолинейного равномерного движения. Системы
отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называются
инерциальными.
Определения, понятия и законы
23
Особое значение инерциальных систем отсчета состоит в том, что в этих
системах механические явления описываются наиболее просто.
Если существует хотя бы одна инерциальная система отсчета, то существует
и бесконечное множество таких систем. Действительно, если в одной системе
свободное тело движется с постоянной скоростью, то в любой другой системе
отсчета, движущейся относительно первой с постоянной скоростью, это тело
также будет иметь постоянную скорость.
Свободным можно считать тело, достаточно удаленное от других тел. Для
того, чтобы выяснить, в какой степени данную систему можно считать
инерциальной, нужно из этой системы наблюдать за свободным телом
(например, за уединенной звездой). Чем ближе к нулю ускорение этого тела,
тем больше оснований считать данную систему отсчета инерциальной.
Из известных в настоящее время систем отсчета наиболее близка к
инерциальной гелиоцентрическая система, связанная с центром Солнца. Для
описания многих механических движений в земных условиях инерциальной
можно считать систему отсчета, связанную либо с поверхностью Земли, либо
с ее центром (геоцентрическая система отсчета). При этом пренебрегают
ускорением этой системы, связанным с вращательным движением Земли вокруг
собственной оси и вокруг Солнца.
Системы отсчета, в которых свободное тело не сохраняет скорость движения
постоянной, называются неинерциальными. Неинерци-альной является любая
система отсчета, движущаяся с ускорением относительно инерциальной.
Принцип относительности Галилея: Любое механическое явление во всех
инерциальных системах отсчета протекает одинаково при одинаковых
начальных условиях. Следует подчеркнуть, что выполнение принципа
относительности не означает полной тождественности движения одного и того
же тела относительно разных систем отсчета. Одинаковы лишь законы
движения. Характер же движения тела определяется не только законами
движения, но и начальными скоростями и начальными координатами.
24
Динамика
Принцип относительности Эйнштейна. В специальной теории относительности
принцип относительности обобщается с механических на все физические
явления. Принцип относительности Эйнштейна гласит: никакие физические
эксперименты в замкнутой системе тел не позволяют отличить одну
инерциальную систему отсчета от другой.
Сила. В инерциальных системах отсчета ускорение тела, а также его
деформация, могут быть вызваны только его взаимодействием с другими
телами. Характеристикой действия одного тела на другое является сила.
Силой называется векторная физическая величина, являющаяся мерой
механического воздействия на материальную точку или тело со стороны
других тел или полей. Сила полностью определена, если заданы ее модуль,
направление и точка приложения.
Силы в механике. Различные взаимодействия, известные в современной
физике, сводятся к четырем типам: гравитационные, электромагнитные,
сильные и слабые взаимодействия. Сила как количественная характеристика
позволяет оценивать лишь гравитационные и электромагнитные
взаимодействия. В тех чрезвычайно малых областях пространства и в тех
процессах, в которых проявляются сильные и слабые взаимодействия, такие
понятия, как точка приложения, линия действия, а вместе с ними и само
понятие силы теряет смысл.
Таким образом, в задачах механики играют роль гравитационные силы (силы
