Товарът в асансьора се влияе от гравитацията и силата на реакция на земята.

Според втория закон на Нютон:

Нека насочим координатната ос, както е показано на фигурата, и напишем това векторно равенство в проекции върху координатната ос:

откъде идва силата на земната реакция:

Товарът ще действа върху пода на асансьора със сила, равна на теглото му. Според третия закон на Нютон тази сила е равна по големина на силата, с която подът на асансьора действа върху товара, т.е. земна сила на реакция:

Гравитационно ускорение m/s

Замествайки числените стойности на физическите величини във формулата, изчисляваме:

Силата на удара, с която втората топка действа върху първата:

и силата на удара, с която първата топка действа върху втората:

Според третия закон на Нютон тези сили са противоположни по посока и равни по големина, така че могат да бъдат записани.

В добре познатата игра на дърпане на въже двете страни действат една на друга (чрез въжето) с еднакви сили, както следва от закона за действие и реакция. Това означава, че победител (теглене на въже) ще бъде не страната, която дърпа по-силно, а тази, която натиска по-силно към Земята.

Как можем да обясним, че кон тегли шейна, ако, както следва от закона за действие и реакция, шейната дърпа коня назад със същата абсолютна сила? Е 2, с който кон тегли шейната напред (сила Е 1)? Защо тези сили не са балансирани?

Факт е, че, първо, въпреки че тези сили са равни и директно противоположни, те се прилагат към различни тела, и второ, силите от пътя също действат както върху шейната, така и върху коня (фиг. 9).

Сила Е 1 от страната на коня се прилага към шейната, която в допълнение към тази сила изпитва само малка сила на триене f 1 бегачи на сняг; така че шейната започва да се движи напред. Към коня, в допълнение към силата от шейната Е 2 насочена назад, приложена от страната на пътя, в която тя опира краката си, сили f 2, насочена напред и по-голяма от силата, упражнявана от шейната. Следователно конят също започва да се движи напред. Ако поставите кон на лед, тогава силата от хлъзгавия лед ще бъде недостатъчна; и конят няма да премести шейната. Същото ще се случи и с много тежко натоварена количка, когато конят, дори да бута краката си, няма да може да създаде достатъчно сила, за да премести количката от мястото й. След като конят премести шейната и се установи равномерно движение на шейната, силата f 1 ще бъде уравновесен от силите f 2 (първи закон на Нютон).

Подобен въпрос възниква при анализ на движението на влак под въздействието на електрически локомотив. И тук, както в предишния случай, движението е възможно само поради факта, че в допълнение към силите на взаимодействие между теглещото тяло (кон, електрически локомотив) и „ремаркето“ (шейна, влак), теглещото тяло е действат от сили, насочени от пътя или релсите напред. На идеално хлъзгава повърхност, от която е невъзможно да се „отблъсне“, нито шейна с кон, нито влак, нито кола можеха да се движат.

Третият закон на Нютон обяснява феномен на откатапри уволнение. Да монтираме върху количката модел на оръдие, работещо с помощта на пара (фиг. 10) или с помощта на пружина. Първо оставете количката да е в покой. При изстрел "снарядът" (корк) излита в една посока, а "пистолетът" се търкаля назад в другата.

Откатът на пистолета е резултат от отката. Откатът не е нищо повече от реакцията на снаряда, действащ, съгласно третия закон на Нютон, върху оръдието, хвърлящо снаряда. Според този закон силата, действаща от оръдието върху снаряда, винаги е равна на силата, действаща от снаряда върху оръдието и е насочена срещу нея.

В добре познатата игра на дърпане на въже двете страни действат една на друга (чрез въжето) с еднакви сили, както следва от закона за действие и реакция. Това означава, че победител (теглене на въже) ще бъде не страната, която дърпа по-силно, а тази, която натиска по-силно към Земята.

Ориз. 72. Конят ще се движи и ще носи натоварена шейна, защото отстрани на пътя върху копитата му действат по-големи сили на триене, отколкото върху хлъзгавите плъзгачи на шейната

Как можем да обясним, че кон тегли шейна, ако, както следва от закона за действие и реакция, шейната дърпа коня назад със същата абсолютна сила, с която конят дърпа шейната напред (сила)? Защо тези сили не са балансирани? Факт е, че, първо, въпреки че тези сили са равни и директно противоположни, те се прилагат към различни тела, и второ, силите от пътя също действат както върху шейната, така и върху коня (фиг. 72). Силата от коня се прилага към шейната, която в допълнение към тази сила изпитва само малка сила на триене на бегачите върху снега; така че шейната започва да се движи напред. Към коня, освен силата от страната на шейната, насочена назад, се прилагат сили от страната на пътя, в която той опира краката си, насочени напред и по-големи от силата от страната на шейната . Следователно конят също започва да се движи напред. Ако поставите кон на лед, тогава силата от хлъзгавия лед ще бъде недостатъчна и конят няма да премести шейната. Същото ще се случи и с много тежко натоварена количка, когато конят, дори да бута краката си, няма да може да създаде достатъчно сила, за да премести количката от мястото й. След като конят премести шейната и се установи равномерно движение на шейната, силата ще бъде балансирана от силите (първият закон на Нютон).

Подобен въпрос възниква при анализ на движението на влак под въздействието на електрически локомотив. И тук, както в предишния случай, движението е възможно само поради факта, че в допълнение към силите на взаимодействие между теглещото тяло (кон, електрически локомотив) и „ремаркето“ (шейна, влак), теглещото тяло е действат от сили, насочени от пътя или релсите напред. На идеално хлъзгава повърхност, от която е невъзможно да се „отблъсне“, нито шейна с кон, нито влак, нито кола можеха да се движат.

Ориз. 73. Когато епруветка с вода се нагрява, запушалката излита в една посока, а "пистолетът" се търкаля в обратната посока

Третият закон на Нютон ни позволява да изчисляваме феномен на откатапри уволнение. Нека монтираме на количката модел на оръдие, работещо с помощта на пара (фиг. 73) или с помощта на пружина. Първо оставете количката да е в покой. При изстрел "снарядът" (корк) излита в една посока, а "пистолетът" се търкаля назад в другата. Откатът на пистолета е резултат от отката. Откатът не е нищо повече от реакцията на снаряда, действащ, съгласно третия закон на Нютон, върху оръдието, хвърлящо снаряда. Според този закон силата, действаща от оръдието върху снаряда, винаги е равна на силата, действаща от снаряда върху оръдието и е насочена срещу нея. По този начин ускоренията, получени от пистолета и снаряда, са в противоположни посоки и по големина са обратно пропорционални на масите на тези тела. В резултат на това снарядът и оръдието ще придобият противоположно насочени скорости, които са в същото съотношение. Нека означим скоростта, получена от снаряда с , а скоростта, получена от оръдието с , а масите на тези тела ще бъдат означени съответно с и . Тогава

Билет №2

Законите на Нютон. Примери за проявление на законите на Нютон в природата и техните
използване в технологиите.

Нека разгледаме един пример. Закачете топката на въже. Топката е в покой спрямо S.O., свързана със Земята. Около топката има различни тела; ясно е, че те не влияят на топката по един и същи начин. Ако например местите мебели в една стая, топката ще остане в покой. Но ако срежете кабела, топката ще падне, движейки се с ускорение. От опит става ясно, че топката е забележимо засегната от 2 тела: Земята и кордата. Но комбинираното им влияние осигури състояние на покой на топката. Ако кордата беше премахната, топката щеше да спре да е в покой и да започне да се движи с ускорение към земята. Ако беше възможно да се отстрани земята, топката щеше да се движи равномерно ускорено към кордата.

Това води до заключението, че действията на две тела - въжето и земята - върху топката се компенсират взаимно. Примерът, който разгледахме, и много други примери ни позволяват да направим заключението: тялото е в покой и е равномерно спрямо земята, ако силите, действащи върху него, са компенсирани. Ако тялото е в покой, неговото ускорение е 0, а скоростта му е постоянна или равна на 0.

Знаем, че движението и покоят са относителни. Спрямо S.O., свързано със Земята, топката е в покой. Нека си представим, че кола се движи покрай нея с постоянна скорост, спрямо s.o., свързана с колата, топката се движи P.R.D., и не е в покой.

Оказва се, че когато компенсира действията върху тялото на други неща, то може не само да почива, но и да движи P.R.D.

Тези и други примери ни водят до един от основните закони на механиката - 1 Еха Закон на Нютон:

Има такива референтни системи, спрямо които постъпателно движещо се тяло поддържа постоянна скорост, ако други тела не действат върху него (или действията на други тела се изравняват взаимно)

Самото явление за поддържане на скоростта на тялото постоянна се нарича инерция . Следователно се наричат ​​референтни системи, спрямо които телата се движат с постоянна скорост инерционен (при компенсиране на външни влияния), а първият закон на Нютон е закон на инерцията .

Трябва обаче да имаме предвид, че има s.o.s, които не могат да се считат за инерционни. Това са с.о., които се движат спрямо инерционните с.о.с ускорение. Тези s.o. се наричат ​​неинерционни.

Ако наблюдаваме ускорено движение на тяло, тогава винаги можем да докажем причината за това.

Причината за ускорението на телата - действието на други тела върху тях. Но в действителност всяко тяло влияе и се влияе. Има така нареченото взаимодействие.

Експериментите показват, че когато две тела си взаимодействат, и двете тела получават ускорения, насочени в противоположни посоки.

За две дадени взаимодействащи тела съотношението на величините на техните ускорения е винаги еднакво.

Но ако вземем различни тела, тогава това отношение ще бъде равно. Следователно всяко тяло има някакво присъщо свойство, което определя съотношението на неговото ускорение към ускорението на неговия „партньор“.

Това свойство се нарича инерция. Когато едно тяло се движи без ускорение, се казва, че се движи по инерция. Следователно, тяло, което по време на взаимодействие е променило скоростта си до по-малка стойност, се казва, че е по-инертно от друго тяло, чиято скорост се е променила до по-голяма стойност.

Свойството на инерцията, присъщо на всички тела, е, че отнема известно време, за да се промени скоростта на тялото.

Във физиката свойствата на обектите, които се изучават, обикновено се характеризират с определени величини. Свойството инерция се характеризира със специална величина - маса.

Това на две взаимодействащи тела, което получава по-малко ускорение, т.е. по-инертен, има по-голяма маса.

Тегло – мярка за инерция, измерена на скала, измерена в килограми (kg)

a 1 /a 2 = m 2 /m 1

Принципът на относителността на Халей :

Във всички инерционни с.о. при еднакви начални условия всички механични процеси протичат по един и същи начин, т.е. подчинени на същите закони.

t 1 = t – времето не зависи от r.s.

m 1 = m – масата не зависи от r.s.

a’ = V’-V’ 0 /t = V + U – V 0 + U/t = V – V 0 /t =a

3) Ускорението не зависи от избора на С.к.

4) Силата не зависи от избора на S.K., а се определя само от взаимодействието на телата.

По-инертен е този на телата, който има по-голяма маса. a 1 /a 2 = m 2 /m 1.

Телата се подчиняват не само на първия закон на Нютон, но и на други. Знаем, че ускорението на едно тяло винаги се предизвиква от действието на друго тяло върху него – това, с което то взаимодейства.

Във физиката се нарича действието на едно тяло върху друго, което предизвиква ускорение на сила . Например, падането на камък се причинява от сила, приложена върху него, силата на гравитацията.

Сила - физическа величина. Може да се изрази като число.

П нека създадем преживяване. Окачваме товар на пружина. Силите придават ускорение на телата. Но телата са в покой, което означава a = -g, което означава, че силата се характеризира не само с число, но и с посока - векторно количество .

Какво е сила? За да отговорим на този въпрос, нека се обърнем към експеримент: краят на пружина беше прикрепен към количка с известна маса m, а другият беше хвърлен върху блок. Товарът се движи надолу под въздействието на гравитацията и разтяга пружината. Опъната на определена дължина /\l пружина действа върху количката и й придава ускорение. Което е равно на a. Нека повторим опита с две колички, свързани заедно, така че общата им маса да е 2m. Нека измерим ускорението на количките при едно и също удължение на пружината /\l (за това ще трябва да променим натоварването на резбата). Ускорението ще бъде равно на a/2. При 3 и 4 колички ускорението ще бъде равно на a/3 и a/4. Това означава, че стойността am ще бъде същата.

Втори закон на Нютон :

Силата, действаща върху тялото, е равна на произведението от масата на тялото и ускорението, придадено от тази сила.

Ускорение съвместно режисирансъс сила!

Върху едно тяло могат да действат няколко сили. Ускорението в този случай се оказва същото, каквото би му било придадено от една единствена сила, равна на геометричната сума на всички приложени сили. Тази сума обикновено се нарича резултатна или в резултат на сила.

Сила, равна на геометричната сума на всички сили, приложени към тялото, се нарича резултантна или резултатна сила.

Подобно на първия закон, вторият закон на Нютон е валиден само ако движението се разглежда спрямо инерциалните отправни системи.

Единицата за сила е силата, която придава ускорение от 1 m/s на тяло с тегло 1 kg. Тази единица се нарича нютон .

Използвайки същия опит, чрез измерване на ускоренията на две тела, взаимодействащи по някакъв начин едно с друго, можем да намерим съотношението на техните маси според формулата. За да намерите масата на отделно тяло, трябва да вземете тяло, чиято маса се приема за 1 - еталонът на масата.

След това направете експеримент, при който тяло, чиято маса се измерва, взаимодейства с тяло, чиято маса е известна. Тогава и двете, тялото и стандартът, ще получат ускорения, които могат да бъдат измерени, след което запишете отношението: a fl /a t = m t /m fl или m t = a fl *m fl /a t

Телесна масаопределя съотношението на модула на ускорение на стандартната маса към модула на ускорение на тялото по време на тяхното взаимодействие.Въпреки това, по-удобен метод е претегляне.За единица маса се приема килограмът.

Действията на телата едно върху друго винаги имат характер на взаимодействие. Всяко тяло действа на другото и му придава ускорение. Съотношението на ускорителните модули е равно на обратното съотношение на техните маси. Ускоренията на двете тела са насочени в противоположни посоки.

m 1 a 1 = -m 2 a 2

тъй като F = ma, тогава може да се запише така:

F 1 = F 2 – 3 th Закон на Нютон.

Телата действат едно на друго с еднакви по големина и противоположни по посока сили.

3 th Законът на Нютон се състои от 5 И изявления:

1) Силите се раждат по двойки

2) Силите са еднакви по големина

3) Сдвоените сили са насочени в противоположни посоки

4) Получените сили лежат на една и съща права линия

Възникващи сили от същото естество

Точно като първия и втория закон на Нютон, третият закон е валиден, когато се разглежда движението спрямо инерционните референтни системи.

Експеримент: вземете две колички, към едната е прикрепена еластична стоманена плоча. Нека огънем чинията и да я завържем с конец, а втората количка да поставим до първата, така че да е в плътен контакт с другия край на чинията. Да отрежем конеца. Плочата ще се ускори и ще видим, че и двете колички ще започнат да се движат. Това означава, че и двете са получили ускорения. Тъй като масите на количките са еднакви, ускоренията също са еднакви по големина. (V 1 = V 2; S 1 = S 2)

Ако сложим някакъв товар на една количка, ще видим, че движенията вече няма да са същите. Това означава, че техните ускорения не са еднакви: ускорението на натоварената количка е по-малко, но нейната маса е по-голяма. Произведението на масата и ускорението, тоест силата, действаща върху всяка от количките, е еднаква по абсолютна стойност.

В този раздел ще разгледаме третия закон на Нютон, ще предоставим подробни обяснения, ще се запознаем със значими понятия и ще изведем формулата. Ще „разредим“ сухата теория с примери и диаграми, които ще улеснят разбирането на темата.

В един от предишните раздели проведохме експерименти за измерване на ускоренията на две тела след тяхното взаимодействие и получихме следния резултат: масите на телата, взаимодействащи едно с друго, са обратно пропорционални на числените стойности на ускоренията. Така е въведено понятието телесно тегло.

m 1 m 2 = - a 2 a 1 или m 1 a 1 = - m 2 a 2

Твърдение на третия закон на Нютон

Ако дадем на тази връзка векторна форма, получаваме:

m 1 a 1 → = - m 2 a 2 →

Знакът минус във формулата не се появи случайно. Това показва, че ускоренията на две взаимодействащи тела винаги са насочени в противоположни посоки.

Факторите, които определят появата на ускорение, според втория закон на Нютон, са силите F 1 → = m 1 a 1 → и F 2 → = m 2 a 2 →, които възникват по време на взаимодействието на телата.

Следователно:

F 1 → = - F 2 →

Ето как получихме формулата на третия закон на Нютон.

Определение 1

Силите, с които телата взаимодействат едно с друго, са равни по големина и противоположни по посока.

Естеството на силите, възникващи при взаимодействието на телата, е същото. Тези сили се прилагат към различни тела, следователно те не могат да се балансират взаимно. Според правилата за добавяне на вектори можем да добавим само онези сили, които са приложени към едно тяло.

Товарачът оказва въздействие върху определен товар със същата сила, каквато този товар упражнява върху товарача. Силите са насочени в противоположни посоки. Тяхната физическа природа е една и съща: еластични сили на въжето. Ускорението, придадено на всяко от телата в примера, е обратно пропорционално на масата на телата.

Ние илюстрирахме този пример за приложението на третия закон на Нютон с чертеж.

Снимка 1 . 9. 1 . Третият закон на Нютон

F 1 → = - F 2 → · a 1 → = - m 2 m 1 a 2 →

Силите, действащи върху тялото, могат да бъдат външни и вътрешни. Нека въведем определенията, необходими, за да се запознаем с темата за третия закон на Нютон.

Определение 2

Вътрешни сили- това са сили, които действат върху различни части на едно и също тяло.

Ако разглеждаме движещо се тяло като едно цяло, тогава ускорението на това тяло ще се определя само от външна сила. Вторият закон на Нютон не разглежда вътрешните сили, тъй като сумата от техните вектори е нула.

Пример 2

Да приемем, че имаме две тела с маси m 1 и m 2. Тези тела са здраво свързани помежду си с нишка, която няма тежест и не се разтяга. Двете тела се движат с еднакво ускорение a → под въздействието на някаква външна сила F → . Тези две тела се движат като едно.

Вътрешните сили, които действат между телата, се подчиняват на третия закон на Нютон: F 2 → = - F 1 →.

Движението на всяко от телата в съединителя зависи от силите на взаимодействие между тези тела. Ако приложим втория закон на Нютон към всяко от тези тела поотделно, получаваме: m 1 a 1 → = F 1 → , m 2 a 1 → = F 2 → + F → .