Сила характеристики силы модуль направление точка приложения природа

7. Третий закон Ньютона: формулировка; характеристика сил действия и противодействия: модуль, направление, точка приложения, природа.

Тела взаимодействуют с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.

Сила действия равна силе противодействия. Третий закон отражает равноправие взаимодействующих тел.

33. Закон электромагнитной индукции Фарадея.

1831г Фарадей доказал, что электрические магнитные явления – явления одной природы.

Отклонение стрелки – зависит от скорости вдвигания и выдвигания магнита в катушку.

-включение и выключение тока

-увеличение и уменьшение тока

-перемещение катушек относительно друг друга

1. Индукционный ток возникает, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции
2. Сила индукционного тока не зависит от способа изменения магнитного потока, а определяется лишь скорость его изменения

Явление возникновения индукционного тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, охватываемого этим контуром, называется электромагнитной индукцией.

При изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в нем возникает индукционный ток.

Индукционный ток имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменениям магнитного потока, вызвавшему этот индукционный ток.

Применение правила Ленца:

1. Установить направление внешнего магнитного поля
2. Выяснить: изменение магнитного потока меньше нуля или больше нуля
3. Установить направление линий магнитного поля индукционного тока
4. Найти направление индукционного тока

Из опытов Фарадея индукционный ток пропорционален скорости изменения числа линий магнитного поля.

I=∆Ф /∆t, т.е. ток появляется лишь тогда, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению положительного единичного заряда вдоль замкнутого контура называется ЭДС, следовательно, при изменении магнитного потока в контуре появляются сторонние силы, действия которых характеризуются ЭДС.

Закон электромагнитной индукции:

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока, пронизывающего этот контур.

E_i= — ∆Ф /∆t

Явление открыто в 1832 году американским физиком Генри: он обнаружил взаимоиндукцию; работы по электромагнитным репе были основаны для изобретения телеграфа.

Изменяющийся ток в проводнике создает переменное магнитное поле, которое порождает вихревое электрическое поле, которое действует на свободные заряды в контуре, которые приходят в движение, создавая индукционный ток(мешает изменению тока в проводнике), который создает свое магнитное поле(мешает изменению переменного магнитного поля).

Индуктивность L— способность проводника с током создавать магнитное поле.

L=Ф/I [L]=Гн(Генри)

Физический смысл 1го Генри: 1Гн- индуктивность проводника, в котором при силе постоянного тока 1А создается магнитный поток 1Вб.

Индуктивность зависит от физических параметров проводника.

ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока в электрической цепи.

E_is=L*∆I/∆t

Индуктивность— способность проводника влиять на быстроту установления тока в цепи. Индуктивность препятствует изменению тока.

Индуктивность проводника — скалярная физическая величина, численно равная отношению ЭДС самоиндукции, возникающей в проводнике при изменении в нем силы тока к быстроте изменения силы тока.

L= E_i*∆t/∆I

Энергия магнитного поля: Wм = ФI/2=LI 2 /2

11. Импульс тела. Закон сохранения импульса: импульс тела и импульс силы; выражение второго закона Ньютона с помощью понятий изменения импульса тела и импульса силы; закон сохранения импульса; реактивное движение.

Импульс тела-векторная физическая величина, является мерой механического движения.

p=mV. Единица измерения- кг* м/с

Импульс силы(I)- векторная физ. Величина, является мерой действия силы за промежуток времени. I=Ft. Мера измерения- Н*сек.

Связь между импульсом силы и импульсом тела(I и p)

m-масса тела, F-сила, V-конечная скорость , ; a=F/m, значит ; m( )= Ft; m -m =Ft. p- =I ,значит изменение импульса тела равно импульсу силы взаимодействия

Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения.

Реактивное движение- такое движение тела, которое возникает после отделения от тела его части.

p= –закон сохранения импульса в замкнутой системе.

Источник

I. Механика

Сила — векторная величина. Необходимо знать точку приложения и направление каждой силы. Важно уметь определить какие именно силы действуют на тело и в каком направлении. Сила обозначается как , измеряется в Ньютонах. Для того, чтобы различать силы, их обозначают следующим образом

Ниже представлены основные силы, действующие в природе. Придумывать не существующие силы при решении задач нельзя!

Сил в природе много. Здесь рассмотрены силы, которые рассматриваются в школьном курсе физики при изучении динамики. А также упомянуты другие силы, которые будут рассмотрены в других разделах.

Сила тяжести

На каждое тело, находящееся на планете, действует гравитация Земли. Сила, с которой Земля притягивает каждое тело, определяется по формуле

Точка приложения находится в центре тяжести тела. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз.

Сила трения

Познакомимся с силой трения. Эта сила возникает при движении тел и соприкосновении двух поверхностей. Возникает сила в результате того, что поверхности, если рассмотреть под микроскопом, не являются гладкими, как кажутся. Определяется сила трения по формуле:

Сила приложена в точке соприкосновения двух поверхностей. Направлена в сторону противоположную движению.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила реакции опоры

Представим очень тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол. То есть вверх. Эта сила называется реакцией опоры. Название силы «говорит» реагирует опора. Эта сила возникает всегда, когда есть воздействие на опору. Природа ее возникновения на молекулярном уровне. Предмет как бы деформировал привычное положение и связи молекул (внутри стола), они, в свою очередь, стремятся вернуться в свое первоначальное состояние, «сопротивляются».

Абсолютно любое тело, даже очень легкое (например,карандаш, лежащий на столе), на микроуровне деформирует опору. Поэтому возникает реакция опоры.

Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой , но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как

Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой. Направлена перпендикулярно опоре.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила упругости

Это сила возникает в результате деформации (изменения первоначального состояния вещества). Например, когда растягиваем пружину, мы увеличиваем расстояние между молекулами материала пружины. Когда сжимаем пружину — уменьшаем. Когда перекручиваем или сдвигаем. Во всех этих примерах возникает сила, которая препятствует деформации — сила упругости.

Сила упругости направлена противоположно деформации.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

При последовательном соединении, например, пружин жесткость рассчитывается по формуле

При параллельном соединении жесткость

Жесткость образца. Модуль Юнга.

Модуль Юнга характеризует упругие свойства вещества. Это постоянная величина, зависящая только от материала, его физического состояния. Характеризует способность материала сопротивляться деформации растяжения или сжатия. Значение модуля Юнга табличное.

Подробнее о свойствах твердых тел здесь.

Вес тела

Вес тела — это сила, с которой предмет воздействует на опору. Вы скажете, так это же сила тяжести! Путаница происходит в следующем: действительно часто вес тела равен силе тяжести, но это силы совершенно разные. Сила тяжести — сила, которая возникает в результате взаимодействия с Землей. Вес — результат взаимодействия с опорой. Сила тяжести приложена в центре тяжести предмета, вес же — сила, которая приложена на опору (не на предмет)!

Формулы определения веса нет. Обозначается эта силы буквой .

Сила реакции опоры или сила упругости возникает в ответ на воздействие предмета на подвес или опору, поэтому вес тела всегда численно одинаков силе упругости, но имеет противоположное направление.

Сила реакции опоры и вес — силы одной природы, согласно 3 закону Ньютона они равны и противоположно направлены. Вес — это сила, которая действует на опору, а не на тело. Сила тяжести действует на тело.

Вес тела может быть не равен силе тяжести. Может быть как больше, так и меньше, а может быть и такое, что вес равен нулю. Это состояние называется невесомостью. Невесомость — состояние, когда предмет не взаимодействует с опорой, например, состояние полета: сила тяжести есть, а вес равен нулю!

Определить направление ускорения возможно, если определить, куда направлена равнодействующая сила

Обратите внимание, вес — сила, измеряется в Ньютонах. Как верно ответить на вопрос: «Сколько ты весишь»? Мы отвечаем 50 кг, называя не вес, а свою массу! В этом примере, наш вес равен силе тяжести, то есть примерно 500Н!

Перегрузка — отношение веса к силе тяжести

Сила Архимеда

Сила возникает в результате взаимодействия тела с жидкость (газом), при его погружении в жидкость (или газ). Эта сила выталкивает тело из воды (газа). Поэтому направлена вертикально вверх (выталкивает). Определяется по формуле:

В воздухе силой Архимеда пренебрегаем.

Если сила Архимеда равна силе тяжести, тело плавает. Если сила Архимеда больше, то оно поднимается на поверхность жидкости, если меньше — тонет.

Электрические силы

Существуют силы электрического происхождения. Возникают при наличии электрического заряда. Эти силы, такие как сила Кулона, сила Ампера, сила Лоренца, подробно рассмотрены в разделе Электричество.

Схематичное обозначение действующих на тело сил

Часто тело моделируют материальной точкой. Поэтому на схемах различные точки приложения переносят в одну точку — в центр, а тело изображают схематично кругом или прямоугольником.

Для того, чтобы верно обозначить силы, необходимо перечислить все тела, с которыми исследуемое тело взаимодействует. Определить, что происходит в результате взаимодействия с каждым: трение, деформация, притяжение или может быть отталкивание. Определить вид силы, верно обозначить направление. Внимание! Количество сил будет совпадать с числом тел, с которыми происходит взаимодействие.

Главное запомнить

1) Силы и их природа;
2) Направление сил;
3) Уметь обозначить действующие силы

Силы трения*

Различают внешнее (сухое) и внутреннее (вязкое) трение. Внешнее трение возникает между соприкасающимися твердыми поверхностями, внутреннее — между слоями жидкости или газа при их относительном движении. Существует три вида внешнего трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения.

Трение качения определяется по формуле

Сила сопротивления возникает при движении тела в жидкости или в газе. Величина силы сопротивления зависит от размеров и формы тела, скорости его движения и свойств жидкости или газа. При небольших скоростях движения сила сопротивления пропорциональна скорости тела

При больших скоростях пропорциональна квадрату скорости

Взаимосвязь силы тяжести, закона гравитации и ускорения свободного падения*

Рассмотрим взаимное притяжение предмета и Земли. Между ними, согласно закону гравитации возникает сила

А сейчас сравним закон гравитации и силу тяжести

Величина ускорения свободного падения зависит от массы Земли и ее радиуса! Таким образом, можно высчитать, с каким ускорением будут падать предметы на Луне или на любой другой планете, используя массу и радиус той планеты.

Расстояние от центра Земли до полюсов меньше, чем до экватора. Поэтому и ускорение свободного падения на экваторе немного меньше, чем на полюсах. Вместе с тем, следует отметить, что основной причиной зависимости ускорения свободного падения от широты местности, является факт вращения Земли вокруг своей оси.

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорения свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Земли.

Источник