Інертність  і  маса. Закони динаміки Ньютона, межі їх застосування.�Розв’язування задач

Фізика

Пригадаємо основні поняття

• Динаміка – розділ механіки , в якому вивчається рух тіла у зв’язку з їхньою взаємодією з іншими тілами.
• Основою динаміки є закони руху тіл, сформульовані англійським фізиком Ісааком Ньютоном у праці «Математичні начала натуральної філософії» , що вийшла друком у 1687р. Робота Ньютона спиралась на здобутки вчених – його попередників і містила основні поняття: маса, сила, кількість руху, прискорення, три закони механіки, закон всесвітнього тяжіння.

Пригадаємо основні поняття

• Інерціальна система відліку (ІСВ) - система відліку, відносно якої тіло зберігає швидкість свого руху сталою, якщо на нього не діють інші тіла і поля або якщо їхні дії скомпенсовані.
• Будь-яка система відліку, що рухається відносно інерціальної системи відліку поступально, рівномірно і прямолінійно, - також є інерціальною системою. Системи відліку, які рухаються відносно інерціальних систем із прискоренням (поступально чи обертально) є неінерціальними.

Пригадаємо основні поняття

• Повсякденний досвід свідчить про те, що фізичні тіла не змінюють своєї швидкості доти, доки на них не діють інші тіла, тобто знаходяться в стані спокою, або прямолінійного рівномірного руху.
• Тіло, на яке не діють інші тіла, називають ізольованим. І саме про такі тіла існує твердження:
• Ізольоване тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху.
• Перший закон Ньютона: існують такі системи відліку, відносно яких матеріальна точка зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, якщо на неї не діють інші тіла або дія зовнішніх тіл скомпенсована.

Пригадаємо основні поняття

• Сила - це векторна фізична величина, яка характеризує дію тіл один на одного при їх безпосередньому контакті або через поля, в результаті якої відбувається зміна швидкості тіла або воно деформується.
• Сила позначається символом F. Одиниця сили в СІ – Ньютон (Н).
• 1 Ньютон – це сила, яка за 1 с змінює швидкість тіла масою 1 кг на 1 м/с.
• Характеристики сили:
• 1) точкою прикладання;
• 2) числовим значенням (модулем);
• 3) напрямом.

Пригадаємо основні поняття

• Для вимірювання сил використовують динамометр.
• Дію на тіло кількох сил можна замінити їх рівнодійною.
• Рівнодійна прикладених до тіла сил дорівнює векторній (геометричній) сумі сил, що діють на тіло: F = F1+F2+⋯+Fn
• Рівнодійну для сил можна шукати лише в тих випадках, коли сили прикладені до одного тіла.
• Знаходження рівнодійної означає додавання сил за правилами додавання векторів.
• Сили діють в одному напрямку: F= F1 + F2
• Сили діють у протилежних напрямках: F = F2 – F1
• Сили діють під кутом одна до одної: сили додають за правилом паралелограма або трикутника. F = F1 + F2

Рівнодійна сил

Пригадаємо основні поняття

• Маса - міра інертності тіла та мірою гравітації тіла.
• Способи визначення маси тіла:
• 1. Для вимірювання маси тіла використовують спосіб порівняння мас тіл за допомогою терезів.
• При цьому використовують здатність тіл взаємодіяти з Землею. Тіла, які мають однакову масу, однаково притягуються до Землі у даному місці.

​

• 2. Масу тіла можна обчислити з формули.
• Для цього вибирають тіло, масу якого умовно беруть за одиницю, - еталон маси. Між еталоном маси і тілом, масу якого треба знайти, можна встановити стиснену за допомогою нитки пружину. Нитку перепалити і визначити прискорення (або швидкість) еталона і досліджуваного тіла

Цікавинка

• Основна одиниця маси в Міжнародній системі одиниць (СІ) - кілограм. Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваги (м. Севр, поблизу Парижа). Це гиря з платино-іридієвого сплаву - 90% Pt, 10% Ir - у формі циліндра діаметром і заввишки 39 мм.

Пригадаємо основні поняття

• Основні властивості маси:
• 1. Маса тіла - величина інваріантна: вона не залежить ані від вибору системи відліку, ані від швидкості руху тіла.
• 2. У класичній механіці маса тіла - величина адитивна: маса тіла дорівнює сумі мас усіх частинок, із яких складається тіло, а маса системи тіл дорівнює сумі мас тіл, що утворюють систему.
• 3. У класичній механіці виконується закон збереження маси: в ході будь-яких процесів у системі тіл загальна маса системи залишається незмінною; маса тіла не змінюється під час його взаємодії з іншими тілами.

Пригадаємо основні поняття

Другий закон Ньютона

Пригадаємо основні поняття

• Третій закон Ньютона відображає той факт, що у природі немає і не може бути односторонньої дії одного тіла на інше, а існує лише взаємодія:
• В інерціальній системі відліку сили, з якими взаємодіючі тіла діють одне на одне, напрямлені вздовж однієї прямої, рівні за модулем і протилежні за напрямком.
• Третій закон Ньютона формулюють ще й так: у дії завжди є протидія.

​

• F1= - F2

Пригадаємо основні поняття

• Сили, з якими взаємодіють два тіла:
• а) мають ту саму фізичну природу, оскільки зумовлені тією самою взаємодією;
• б) однакові за модулем і спрямовані вздовж однієї прямої протилежно одна одній;
• в) прикладені до різних тіл і тому не можуть компенсувати одна одну.
• Унаслідок цього не можна вважати, що сума сил, прикладених до кожного з взаємодіючих тіл, дорівнює нулю. Рівнодійну для сил можна шукати лише в тому разі, коли сили прикладені до одного тіла.

Застосування законів Ньютона

• Закони механіки Ньютона встановлені для тіл, що нас оточують, так званих макроскопічних тіл, тобто тіл, що складаються з величезної кількості молекул і атомів. Закони механіки Ньютона встановлені для тіл, що рухаються порівняно з невеликими швидкостями, які набагато менші від швидкості світла. Рух, що відбувається зі швидкістю v, набагато меншою від швидкості світла с у вакуумі v << c, де с = 300000000 м / c, називають нерелятивістським.

Алгоритм розв’язування задач з динаміки :

Задача 1.

• На тіло, що має масу 2 кг, діють сили 10 Н та 20 Н, кут між якими становить 120º. Якого прискорення набуває тіло?

Задача 2.

Задача 2 (продовження).

Задача 3.

ДЗ §10(3-5)опрацювати, вправа10(7,8)виконати

• Запишіть задачі 1-3 в зошит.