Приклад дисипативних сил - студопедія
Використовуючи житія святих, складіть у зошиті розповідь про один зі святих, що згадуються в конспекті.
МАТЕРІАЛЬНА ТОЧКА - поняття, що вводиться в механіці для позначення тіла, геометричними параметрами (розмірами і формою) якого можна знехтувати. Положення матеріальної точки в просторі визначається як стан геометричної точки. Тіло можна вважати матеріальною точкою в випадках, коли воно переміщається поступально на великі (у порівнянні з його розмірами) відстані.
Абсолютно тверде тіло в механіці - механічна система, що володіє тільки поступальними і обертальними ступенями свободи. «Твердість» означає, що тіло не може бути деформоване, тобто тілу не можна передати ніякої іншої енергії, крім кінетичної енергії поступального або обертового руху.
Переміщення - це вектор, що сполучає початкове і кінцеве положення матеріальної точки в просторі
Швидкість - залежність зміни координат від часу
Прискорення - це похідна швидкості за часом:
Траєкторія - лінія в просторі, вздовж якої рухається матеріальна точка
Шлях - це довжина траєкторії
При криволінійному русі прискорення матеріальної точки розкладається на дві складові:
нормальне прискорення і тангенціальне прискорення:
, .
Тангенціальне прискорення - прискорення, спрямоване паралельно миттєвої швидкості і змінює її по величині
Величина тангенціального прискорення пов'язана з величиною кутового прискорення співвідношенням:
, де - радіус траєкторії
Нормальне прискорення (доцентрове прискорення) - прискорення, спрямоване перпендикулярно миттєвої швидкості і змінює її у напрямку
Миттєва швидкість -
Середня швидкість (за проміжок часу t) - величина, отримана виразом:
=
Шляхова швидкість -
Радіус-вектор - це вектор, проведений від початку координат в кінцеву точку
Перший закон Ньютона:
Існують такі системи відліку, звані інерційних, щодо яких матеріальна точка при відсутності зовнішніх впливів зберігає величину і напрямок своєї швидкості необмежено довго.
Другий закон Ньютона:
В інерціальній системі відліку прискорення, яке отримує матеріальна точка, прямо пропорційно рівнодіючої всіх доданих до неї сил і обернено пропорційно її масі.
Третій закон Ньютона:
Матеріальні точки взаємодіють один з одним силами, що мають однакову природу, які спрямовані вздовж прямої, що з'єднує ці точки, рівними по модулю і протилежними за напрямком:
Інерціальна система відліку - система відліку, в якій справедливий перший закон Ньютона.
Відстань, пройдена тілом при рівноприскореному русі:
Тривалість вільного падіння без початкової швидкості:
Модуль швидкості тіла після проходження у вільному падінні шляху h знаходиться з формули:
Максимальна висота підйому тіла над точкою кидання:
Центр мас - це геометрична точка, що характеризує рух тіла або системи частинок як цілого.
- радіус-вектор центра мас,
- радіус-вектор i -й точки системи,
- маса i -й точки.
Швидкість центру мас системи
Закон руху центру мас. де - результуюча зовнішніх сил.
Момент сили (крутний момент) - векторна фізична величина, що дорівнює векторному добутку радіус-вектора, (проведеного від осі обертання до точки прикладання сили), на вектор цієї сили. Характеризує обертальний дію сили на тверде тіло.
Момент імпульсу характеризує кількість обертального руху. Величина, яка залежить від того, скільки маси обертається, як вона розподілена відносно осі обертання і з якою швидкістю відбувається обертання.
Основне рівняння динаміки обертального руху:
- зміна моменту кількості руху твердого тіла одно імпульсу моменту всіх зовнішніх сил, що діють на це тіло.
Момент інерції - скалярна фізична величина, міра інертності в обертальному русі навколо осі, подібно до того, як маса тіла є мірою його інертності в поступальному русі.
Характеризується розподілом мас у тілі: момент інерції дорівнює сумі творів елементарних мас на квадрат їх відстаней до базового безлічі:
Теорема Штейнера:
Момент інерції тіла відносно довільної осі дорівнює сумі моменту інерції цього тіла відносно паралельної їй осі, що проходить через центр мас тіла, і твори маси тіла на квадрат відстані між осями:
Моментом імпульсу L обертового тіла називають фізичну величину, що дорівнює добутку моменту інерції тіла J на кутову швидкість # 969; його обертання: L = J # 969;
Гіроскоп - пристрій, здатний реагувати на зміну кутів орієнтації тіла, на якому воно встановлено, щодо системи відліку.
Основні типи гіроскопів за кількістю ступенів свободи:
Основні два типи гіроскопів за принципом дії:
Гіроскопічний ефект обертових тіл є прояв корінного властивості матерії - її інерційності.
Спрощено, поведінка гіроскопа описується рівнянням:
де вектори і є, відповідно, моментом сили, що діє на гіроскоп, і його моментом імпульсу, скаляр - його моментом інерції, вектори і кутовий швидкістю і кутовим прискоренням.
Звідси випливає, що момент сили, прикладений перпендикулярно осі обертання гіроскопа, тобто перпендикулярний, призводить до руху, перпендикулярному як, так і, тобто до явища прецесії. Кутова швидкість прецесії гіроскопа визначається його моментом імпульсу і моментом прикладеної сили:
тобто обернено пропорційна швидкості обертання гіроскопа.
Основне рівняння динаміки відносного руху матеріальної точки має вигляд:
де - маса тіла,
- прискорення тіла щодо неінерціальної системи відліку,
- сума всіх зовнішніх сил, що діють на тіло,
- переносне прискорення тіла (прискорення рухомої системи відліку відносно базової системи відліку),
- кориолисово прискорення тіла.
Це рівняння може бути записано у звичній формі Другого закону Ньютона, якщо ввести фіктивні сили інерції:
· - переносна сила інерції
Принцип відносності - фундаментальний фізичний принцип, згідно з яким всі фізичні процеси в інерційних системах відліку протікають однаково, незалежно від того, нерухома чи система або вона знаходиться в стані рівномірного і прямолінійного руху.
Швидкість світла у вакуумі - фундаментальна постійна, яка не залежить від вибору інерціальної системи відліку.
Релятивістський закон додавання швидкостей:
Якщо в нерухомій системі відліку швидкість тіла і швидкість рухається системи відліку спрямовані по одній прямій, то:
Релятивістське скорочення довжини:
Якщо l0 - довжина розташованого вздовж осі x 'стрижня в системі K', щодо якої він спочиває, а l - довжина цього стрижня в системі K. щодо якої він рухається уздовж осі x зі швидкістю v. то:
Релятивістське уповільнення часу:
Якщо t0 - інтервал часу між двома подіями, що відбуваються в одній і тій же просторовій точці, нерухомою щодо системи K ', а t - інтервал часу між цими ж подіями в системі K. то:
Імпульс тіла, що рухається (релятивістський імпульс):
Енергія, імпульс і маса. Для вільної частинки E 2 = p 2 c 2 + m 2 c 4.
При зміні маси тіла на Dm виділяється еквівалентна енергія DE = Dmc 2.
Внутрішні сили - сили, які діють всередині системи тіл, не впливаючи на навколишнє середовище.
Зовнішні сили - сили, що діють на тіло або систему тіл з боку. Відсутні, якщо система тел замкнута.
Закон збереження імпульсів:
У замкнутій системі геометрична сума імпульсів тіл залишається постійною при будь-яких взаємодіях тіл цієї системи між собою.
Робота сили є мірою дії сили при перетворенні механічного руху в іншу форму руху.
A = F * s
(Величини F і s - векторні)
Робота всіх сил, що діють на частинку, йде на приріст кінетичної енергії частинки:
Щоб повідомити тілу прискорення і змусити його рухатися з певною швидкістю, потрібно зробити роботу. Ця робота запасається у вигляді кінетичної енергії тіла.
, де Ek - кінетична енергія поступального руху
Для абсолютно твердого тіла повну кінетичну енергію можна записати у вигляді суми кінетичної енергії поступального і обертального руху:
Консервативні сили (потенційні сили) - сили, робота яких не залежить від форми траєкторії (залежить тільки від початкової і кінцевої точки докладання зусиль). Звідси випливає визначення: консервативні сили - такі сили, робота яких по будь-якої замкнутої траєкторії дорівнює 0.
Якщо в системі діють тільки консервативні сили, то механічна енергія системи зберігається.
У шкільній програмі з фізики сили поділяють на консервативні та неконсерватівние. Прикладами консервативних сил є: сила тяжіння, сила пружності. Прикладами неконсервативних сил є сила тертя і сила опору середовища.
Дисипативні сили - сили, при дії яких на механічну систему її повна механічна енергія зменшується (тобто диссипирует), переходячи в інші, немеханічних форми енергії, наприклад, в теплоту.
На відміну від потенційних сил залежать не тільки від взаємного розташування тіл, але і від їх відносних швидкостей.
- Сили в'язкого або сухого тертя;
- Сила аеродинамічного опору повітря;
- Сила тертя ковзання.
Потенційна енергія - скалярна фізична величина, що характеризує здатність нікого тіла (або матеріальної точки) здійснювати роботу за рахунок свого знаходження в полі дії сил.
Коректне визначення потенційної енергії може бути дано тільки в поле сил, робота яких залежить тільки від початкового і кінцевого положення тіла, але не від траєкторії його переміщення. Такі сили називаються консервативними.
Також потенційна енергія є характеристикою взаємодії декількох тіл або тіла і поля.
Будь-яка фізична система прагне до стану з найменшою потенційною (найбільшою кінетичної) енергією.
Потенційна енергія в полі тяжіння Землі поблизу поверхні приблизно виражається формулою:
· Якщо кінетична енергія може бути визначена для одного окремого тіла, то потенційна енергія завжди характеризує як мінімум два тіла або положення тіла в зовнішньому полі.
· Кінетична енергія характеризується швидкістю; потенційна - взаиморасположением тел.
· Основний фізичний зміст має не саме значення потенційної енергії, а її зміна.