Законы Ньютона. Масса и силы презентация

ИФТИС

Признак инерциальной системы -отсутствие ускорения

Второй закон Ньютона ОСНОВНОЙ ЗАКОН ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Третий закон Ньютона

всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия: силы, с которыми действуют друг на друга тела, равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль соединяющей их прямой
Силы приложены к разным телам, их нельзя складывать и вычитать

Силы возникают и исчезают парами и являются силами одной природы

Закон справедлив и в случае взаимодействия на расстоянии

Третий закон справедлив не всегда.
Он выполняется в случаях
1) контактных взаимодействий, т.е. при соприкосновении тел
2) при взаимодействии тел, находящихся на расстоянии друг от друга, но покоящихся друг относительно друга

Тела деформируются
(статическое проявление силы)

Под действием сил

Сила, действующая на тело, полностью определена, если указаны ее

3

Парашютист равномерно приближается к
земле, когда действие
силы тяжести
компенсируется
силой натяжения строп
парашюта, которая, в свою очередь, обусловлена
сопротивлением воздуха.

2

Ответ: 1

1)F1 = F2 2) F1 > F2 3)F1 < F2 4)

F1 >> F2

Ответ: 1

Ответ:

Решение:

По второму закону Ньютона

Если все три сила располо-жены в одной плоскости и угол между ними 1200

Если подъемная сила лебедя меньше силы тяжести воза

Ответ: 5

Ответ: На участках OA и BC

Ответ: 2

По второму закону Ньютона равнодействующая сила

А ускорение есть вторая производная от перемещения

Ответ: 1800 Н

Решение:

При криволинейном движении полное ускорение

Ответ: 8 кН

Решение:

В середине моста

По определению

В инерциальной системе отсчета, связанной с поверх-ностью Земли, на автомобиль действуют сила реакции со сто-роны моста и сила тяжести

Если спроектировать все силы на ось ординат, то :

Виды сил в природе

Материальные точки

Шары

Тело в форме шара большого радиуса и те-ло произвольной формы малых размеров

Тяготение между Землей и кошкой массой 3 кг

 
Тяготение между Луной и кошкой
(Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км)


Тяготение между Солнцем и кошкой (Среднее расстояние между центрами Земли и Солнца — 149 597 870,66 км)


Тяготение между двумя кошками на расстоянии 10 см

Тяготение между Землей и кошкой массой 3 кг
 
Тяготение между Луной и кошкой

Тяготение между Солнцем и кошкой

Тяготение между двумя кошками

Все силы ничтожно малы и принебрежимы по сравнению с силой притяжения к Земле.

Ввиду большой важности этой силы, ей присвоили имя «собственное»:
сила тяжести тела

Ускорение свободного падения не зависит от массы тела

Сила гравитации проявляется на Земле в виде силы тяжести – силы, с которой все тела притягиваются к Земле
Сила тяжести приложена к телу и действует по прямой, соединяющей тело с центром Земли

Решение: Так как Желтое море и Эверест находятся примерно на одной широте, то радиус Земли в обоих точках можно взять одинаковым и равным

Ответ: 687 Н и 685 Н

III закон Ньютона не применим

III закон Ньютона применим

Вес
сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле, действует на опору или подвес

Ответ: 4

Решение:

по II закону Ньютона

1) Лифт движется равноускоренно

по III закону Ньютона

2) Лифт движется равнозамедленно

В проекции на ось Оу:

В проекции на ось Оу:

по II закону Ньютона

по III закону Ньютона

Решение:

по II закону Ньютона

1) Лифт движется равнозамедленно

по III закону Ньютона

2) Лифт движется равноускоренно

В проекции на ось Оу:

В проекции на ось Оу:

по II закону Ньютона

по III закону Ньютона

по III закону Ньютона

Следовательно,

В проекции на ось Оу:

Т.е. чемодан (вместе с лифтом) находится в состоянии невесомости

Пример 18. Если тело находится в состоянии покоя внутри жидкости или газа, и сила тяжести уравновеши-вается выталкивающей силой, то можно ли считать, что это тело находится в состоянии невесомости?

Пример 24. Человек испытает состояние невесомости
1) если будет двигаться с ускорением, равным по величине g
2) если будет двигаться с любым ускорением, направленным вниз
3) в течении всего затяжного прыжка до открытия парашюта
4) в начальный момент свободного падения в атмосфере, когда сопротивление воздуха ещё невелико
5) при полёте в самолёте, движущегося по баллистической траектории (траектория, по которой летел бы самолет под воздействием одной лишь силы земного притяжения)

Ответ: 4, 5

Решение: ускорение свободного падения на МКС

что всего лишь на 10 % меньше, чем на поверхности Земли. Состояние невесомости на МКС возникает за счёт движения по круговой орбите с первой космической скоростью.

Ответ: 2

Пассажиры космического корабля, вращающегося с частотой 9,5 об/мин, находясь на расстоянии 10 м от оси вращения, будут чувствовать себя, как на Земле

1g

1,5g

Пассажир в самолете при взлете

Примерные значения перегрузок, встречающихся в жизни

Парашютист при раскрытии парашюта (при изменении скорости от 60 до 5 м/с)

5g

До 5g

Летчик при выполнении фигур высшего пилотажа

8g-9g

8g-10g

3g-4g

Летчик при выведении самолета из пикирования

Перегрузка (длительная), соответствующая пределу физиологических возможностей человека

Центрифуга ЦФ-18. Масса вращающихся частей - 300 т, радиус плеча - 18 м. Максимальная перегрузка - 30g.

Макс. перегрузка при тренировке 5 g в направлении «голова-таз»

8 g в направлении «грудь-спина»

Космонавт при спуске в космическом корабле «Союз»

МАХ (кратковременная) перегрузка, при которой человеку удалось выжить - 214 g

Ответ: 2,5⋅106 Н

Решение:

Проставим силы, действующие на ракету

В проекции на ось у:

[k] = Н/м

Для стержня

S – площадь поперечного сечения; L – длина стержня
E – модуль Юнга, зависит только от свойств тела, характери-зует сопротивление материала растяжению/сжатию при упругой деформации, измеряется в Н/м2 или Па

α

Fупр

Δl

Решение:
жесткость конкретной пружины есть величина постоянная, так как жесткость зависит от длины пружины
материала

Ответ: не изменится

Решение:

Ответ: 3K

Ответ: 6 Н

Движение осуществляется по вертикали вдоль Оу

Проекции сил на Оу:

Решение:

На груз действуют сила натяжения нити

Результирующая этих сил заставляет груз двигаться с ускорением

И сила тяжести

Уравнение сил

Рассмотрим силы

Ответ: 2,6 кН

Движение осуществляется по вертикали вдоль Оу

Проекции сил на Оу:

Решение:

Т.к. в данной задаче масса каната не указана, т.е. счита-ется пренебрежимо малой в сравнением с массой лифта,
то силу натяжения каната считают одинаковой по
всей длине

На тело действуют силы

Поскольку по условию за первые 10 с лифт равноуско-ренно проходит 35 м, то движение подчиняется закону:

Решение:

Ответ: 50Н

Т.к. тела связаны невесомой нитью (масса блока тоже не учитывается), то силу натяжения нити считают одинаковой по всей длине

Т.к. тела уравновешивают друг друга, то система находится в состоянии покоя и ускорение грузиков равно нулю. Тогда в проекции на ось у получаем

Уравнение сил

Решение:

Ответ: 24Н

Т.к. тела связаны невесомой нитью, то сила натяжения нити одинакова по всей длине

Т.к. массы грузиков не равны, то они движутся с ускорениями а1 и а2. Т.к. нить нерастяжима, то за одно и то же время грузы проходят одинаковый путь S1=S2, или для равноускоренного движения

откуда

В проекции на Оу:

Вычтем из среднего уравнения верхнее:

Подставим во второе уравне-ние полученное значение а:

Из третьего уравнения:

По определению вес чис-ленно равен силе, с кото-рой растянута пружина:

Причины возникновения :

зацепление неровностей поверхностей тел
упругие деформации этих неровностей
сцепление поверхностей на тех местах, где
расстояние между частицами столь мало,
что возможно межмолекулярное притяжение

Схематическое изображение места контакта скользящих поверхностей при малой (верх) и большой (низ) сжимающей их силе

Силы трения

Трение - взаимодействие между раз-
личными соприкасающимися телами
или частями тел, препятствующее их
относительному перемещению по ка-
сательной к поверхности соприкосновения

график зависимости модуля силы трения от величины внешней силы

Трение покоя

Трение скольжения

коэффициент трения для данных поверхностей, зависит от
материала трущихся поверхностей
качества обработки их поверхностного слоя
в меньшей степени
от температуры
относительной скорости перемещения
не зависит от
площади соприкасающихся поверхностей
N — сила нормальной реакции опоры
зависит от площади пятна контакта и давления

то

Ускорение обусловлено равнодействующей всех приложенных к автомобилю сил

Ответ: 20 м/c и 12,6 м/с

Решение:

В проекции на Оу:

Ускорение направлено вдоль радиуса кривизны траектории

В инерциальной системе отсчета, связанной с поверхностью Земли, на автомобиль действуют сила реакции со стороны моста ,
сила тяжести и сила трения покоя

В проекции на Ох:

По определению:

Если , то

Решение:

В проекции на Оу:

Ответ: 20 Н

Из условия задачи не понятно, сдвинулось тело или нет.

Если , то

следовательно

Решение:

В проекции на Ох:

В проекции на Оу:

Ответ: 0

Решение:

В проекции на Oу:

Отсюда сила трения

Силы, действующие на брусок

В проекции на Ох:

Решение:

В проекции на Oу:

Отсюда сила трения

В проекции на Ох:

Ответ: 2

Решение:

Уравнения движения тел в проекции на Ox :

т.к. нить невесомая и нерастяжимая, то

Уравнения движения тел в проекции на Oу :

Ответ: 2

Решение:

Уравнения движения тел в проекции на Ox :

т.к. нить невесомая и нерастяжимая, то

Уравнения движения тел в проекции на Oу :

Решение:

В проекции на координатные оси

Кирпич не будет скользить, если максимальная сила трения покоя больше (или равна) проекции силы тяжести на направление Ox:

Решение: Пусть гиря 2 скользит вниз, а гиря 1 – вверх.

Уравнения движения гирь в проекции на направления их движения :

Учитывая, что

поскольку нить невесома

Сложим уравнения системы почленно:

Т.к. по условию

Подставим полученное значение ускорения во второе
уравнение системы и выразим массу грузов:

Причина возникновения:
Под действием силы тяжести круглое твердое тело (шар или колесо), находящееся на плоской поверхности, деформируется, вследствие чего оно опирается не на одну точку, а на площадку больших или меньших размеров. Модуль силы трения качения:



- безразмерный коэффициент трения качения
N - модуль нормальной составляющей силы реакции опоры
R- радиус катящегося тела

Решение.

На брусок 1:

В проекции на ось ох:

На брусок 2:

В проекции на ось оу:

По III закону Ньютона:

Решение:

Первоначально уравнения движения тел в проекции на Ox:

2

1

3

После переложения бруска в проекции на Ox :

Отношение сил натяжения нитей

Ответ: увеличится в 2 раза

Для нерастяжимой невесомой нити:

Решение:










Ответ:

Равнодействующая сил тяжести mg и натяжения нити T вызывает равноускоренное движение гири

С другой стороны сила натяжения нити вызывает вращение вала

Основное уравнение динамики вращательного движения:

Момент инерции вала (цилиндра)

Угловое ускорение связано с линейным выражением

укажем силы

Так как нить невесомая, то

Проведем ось Оу

Решение:

Ответ: 3м/c2

Блок имеет массу → сила натяжения нити не одинакова по всей длине

Нить невесома→

В проекции на Оу

Т.к. т2>т1, то ускорения грузов направлены

Блок вращается под действием момента сил

С другой стороны

Для диска