Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Силы гравитационного взаимодействия
Гравитационное взаимодействие проявляется в притяжении друг к другу тел. Объясняется это взаимодействие наличием гравитацион- ного поля вокруг каждого тела. Модуль силы гравитационного взаимодействия FG между дву- мя материальными точками определяется законом всемирного тя- готения F = F = F = G m 1 m 2, (2.17) G 1,2 2,1 r 2 где F 1,2, F 2,1 — силы взаимодействия, направленные вдоль прямой, со- единяющей материальные точки (см. п.2.5), G = 6,67 · 10–11 Нм2/кг2 — гравитационная постоянная, m 1, m 2, r — массы точек и расстояние между ними. Закон всемирного тяготения справедлив не только для матери- альных точек, но и для тел со сферически-симметричным распреде- лением масс, а также тел произвольной формы, размеры которых во много раз меньше расстояний между ними.
Сила тяжести Если принять одно из взаимодействующих тел Землю, а второе — тело с массой m, находящееся вблизи или на её поверхности, то тело притягивается с силой
(2.18) где M3, R3 — масса и радиус Земли. Соотношение G M 3 R 2 в формуле (2.18) есть постоянная величина
имеет размерность ускорения и называется ускорением свободного па- дения. Сила тяжести — сила гравитационного притяжения Землей тела массой m
F тяж = mg. (2.19) � В отличие от силы FG модуль зависит от географической ши-
роты места расположения тела на Земле. На полюсах F тяж = mg, а на экваторе уменьшается на 0,36 %. Это различие обусловлено тем, что Земля вращается вокруг своей оси и образует неинерциальную сис- тему отсчета. С удалением тела относительно поверхности Земли на высоту h уменьшается сила тяжести
F тяж = mgn = (R + h)2, где, g = G × M 3 — ускорение свободного падения на высоте h от h Земли. (R 3+ h) Масса в формулах (2.17–2.19) характеризует гравитационное взаимодействие тел, является его мерой и называется гравитацион- ной. В настоящее время с высокой точностью установлено равенст- во инертной (см. 2.2) и гравитационной масс тела, поэтому их не раз- личают и обозначают одной буквой m.
Если подвесить тело или положить его на не- подвижную опору, оно будет покоиться отно- сительно Земли, так как сила тяжести уравнове- шивается силой реак- ции, действующей на тело со стороны опоры или подвеса.
Силы реакции
подвес Рис. 2.4 Сила реакции — сила, с которой действуют на данное тело другие тела, ограничивающие его движени�е. Сила нормальной реакции опоры N приложена к телу и направле- на перпендикулярно плоскости опоры.
� Сила реакции нити (подвеса) T приложена к телу и направлена вдоль нити (подвеса) (рис. 2.4).
Вес тела � Вес тела Q — сила, с которой тело давит на опору или растягива- ет нить подвеса и приложена к опоре или подвесу. В соответствии с третьим законом Ньютона � � � � Q = - N, Q = N, � � Q = - T, � � Q = T . Вес тела численно равен силе тяжести в том слу- чае, когда тело находится на гори- зонтальной поверхности опоры в состоянии покоя или равномерно- X го прямолинейного движения. � a a Возможны случаи, когда Q больше или меньше и даже � F тяж когда Q = 0. Рассмотрим тело,
Движение вниз
Движение вверх находящееся в лифте, движущем- ся с ускорением (рис. 2.5). Рис. 2.5 На тело дей�ствуют две силы: ре- акции опоры N и сила тяжести F. Запишем второй закон Ньютона ma =
тяж
. (2.20)
вверх равенство (2.20) с учетом знака векторов сил и ускорения на ось X имеет вид ma = N 1 – F тяж = N 1 – mg, а при движении вниз –ma = N 2 – F тяж = N 2 – mg, где N 1 и N 2 — силы реакции опоры. Из последних равенств следу- ет, что N 1 = m (g + a), N 2 = m (g – a). Согласно определению веса тела Q 1 = N 1 и Q 2 = N 2 имеем при уско- ренном подъеме тела Q 1 > F тяж, а при ускоренном спуске Q 2 < F тяж. При спуске с ускорением a = g, Q = 0, тело находится в состоя- нии невесомости.
Силы трения Сила трения — результат взаимодействия поверхностей соприка- сающихся тел. Сила трения направлена по касательной к трущимся поверхностям в сторону, противоположную направлению относительного движения взаимодействующих тел. Различают внешнее (сухое) и внутреннее (вязкое) трение. Внешнее сухое трение возникает при относительном перемещении двух соприкасающихся тел и делится на:
— трение покоя; — трение скольжения; — трение качения. Перечисленным видам внеш- него трения соответствуют силы: покоя, скольжения, качения. Сила трения покоя действу- ет между соприкасающимися по- верхностями взаимодействующих
а mg
N υ б F > F тел, когда величина внешних сил недостаточна, чтобы вызвать их относительное перемещение. Если к телу, находящемуся в соприкосновении с другим телом, F тр
g Рис. 2.6 тр. max приложить возрастающую внешнюю силу F, параллельную плоско- сти соприкосновения (рис. 2.6а), то при изменении F от нуля до не- которого значения F тр. max движения тела не возникает, что свидетель- ствует о неоднозначности силы трения покоя. Максимальная сила трения покоя F тр. max = m0 N, где m0 – коэффициент трения покоя, N — модуль силы нормальной реакции опоры. Коэффициент трения покоя m0 можно определить эксперимен- тально. Например, m0 = tga, где a – угол наклона к горизонту по- верхности опоры, с которой начинает скатываться тело под дейст- вием его силы тяжести.
При F > F тр. max происходит скольжение тел относительно друг дру- га с некоторой скоростью u (рис. 2.6б). � Сила трения скольжения направлена против скорости u. Модуль силы трения скольжения при малых скоростях движения вычисляет- ся в соответствии с законом Амонтона по формуле F тр = m N, (2.21) где m — безразмерный коэффициент трения движения, зависящий от материала и состояния поверхности соприкасающихся тел, и все- гда меньше m0. Сила трения качения возникает тогда, когда тело, имеющее фор- му цилиндра или шара, катится по поверхности опоры. Численное значение силы трения качения определяется в соответствии с зако- ном Кулона по формуле F тр.к = k, где k — коэффициент трения качения имеет размерность длины и за- висит от материала соприкасающихся тел и состояния их поверхно- стей, R — радиус катящегося тела.
Рис. 2.7 Сила внутреннего трения воз- никает между слоями одного и того же сплошного тела (жид- кости или газа). Силы внут- реннего (вязкого) трения зави- сят от относительной скорости смещения отдельных слоев газа или жидкости друг относитель- но друга. Например, вязкое тре- ние возникает при течении жидкости или газа по трубам со скоро- стью u (рис. 2.7). Скорость слоев жидкости уменьшается при приближении их к стенкам трубы. Отношение разности скоростей Äu в двух близких слоях, расположенных на расстоянии Ä x, называется средним гра- диентом скорости. В одномерной задаче, когда u = u(х), средняя сила внутренне- го трения F вн.тр = h× s × Äu, (2.22) Ä x где h — коэффициент внутреннего трения, s — площадь взаимодей- ствующих слоев жидкости, Äu/Äх — средний градиент скорости. Коэффициент внутреннего трения зависит от агрегатного состоя- ния и температуры вещества.
|
|||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 820; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.219.109.224 (0.025 с.) |