ГДЗ БЛОК - 2. «Основы динамики» 1. Динамика — раздел механики, изучающий причины возникновения движения (взаимодейств...
БЛОК - 2. «Основы динамики»
- Динамика — раздел механики, изучающий причины возникновения движения (взаимодействия тел).
- Явление инерции — свойство тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии внешних воздействий.
- Инерциальные системы отсчета (ИСО) — системы, в которых выполняется первый закон Ньютона (например, Земля). Неинерциальные — системы, движущиеся с ускорением относительно ИСО (например, разгоняющийся автомобиль).
- Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют другие тела или их действия скомпенсированы.
- Причина изменения скорости — действие на тело других тел (взаимодействие).
- Ускорения тел при взаимодействии: направлены в противоположные стороны, а их модули обратно пропорциональны массам тел.
- Инертность — свойство тел по-разному изменять свою скорость при одинаковом воздействии.
- Масса тела — количественная мера инертности тела. Связь: \(m_\frac{1}{m}_2 = a_\frac{2}{a}_1\).
- Измерение массы: с помощью весов (взвешивание) или по взаимодействию с эталоном.
- Эталон массы: международный эталон килограмма (платино-иридиевый цилиндр).
- Свойства массы: аддитивность (масса целого равна сумме масс частей), инвариантность (не зависит от скорости в классической механике).
- Сила — векторная величина, мера механического воздействия на тело. Характеризуется модулем, направлением и точкой приложения.
- Опыт: при постоянной массе ускорение прямо пропорционально силе. Формула: \(\vec{F} = m\vec{a}\).
- Единица силы: Ньютон (Н). 1 Н — это сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с².
- Второй закон Ньютона: ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил и обратно пропорционально его массе: \(\vec{a} = \vec{F}/m\).
- Особенности: закон справедлив только в ИСО, силы складываются векторно.
- Третий закон Ньютона: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению: \(\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21}\).
- Особенности: силы всегда одной природы, приложены к разным телам, не компенсируют друг друга.
- Виды взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое. Сила упругости относится к электромагнитному.
- Сила упругости появляется вследствие деформации тела.
- Особенности: возникает при деформации, стремится вернуть тело в исходное состояние.
- Закон Гука: при малых деформациях сила упругости прямо пропорциональна удлинению: \(F_{упр} = -kx\).
- Направление: всегда против направления деформации.
- Сила реакции опоры (N) направлена перпендикулярно поверхности, сила натяжения подвеса (T) — вдоль нити от тела.
- Закон всемирного тяготения: любые два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
- Формула: \(F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\).
- Гравитационная постоянная (G): коэффициент пропорциональности. Физический смысл: сила притяжения двух тел массой 1 кг на расстоянии 1 м.
- Пределы: применим для материальных точек или однородных шаров.
- Свойства поля: действует на расстоянии, материально, убывает с расстоянием.
- Сила тяжести: сила, с которой Земля притягивает тела. \(F_{тяж} = mg\).
- Ускорение свободного падения не зависит от массы тела.
- Сила тяжести неодинакова (зависит от широты и высоты над уровнем моря).
- При удалении сила тяжести уменьшается (обратно пропорционально квадрату расстояния).
- Приложена к центру тяжести тела, направлена вертикально вниз к центру Земли.
- Вес тела — сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес.
- Различие: сила тяжести приложена к телу, вес — к опоре/подвесу.
- Вес равен силе тяжести, если тело покоится или движется равномерно прямолинейно.
- При движении вверх с ускорением: \(P = m(g + a)\) (перегрузка).
- При движении вниз с ускорением: \(P = m(g - a)\) (невесомость при \(a=g\)).