Transcript Fizyka_MSOS_4

Co wywołuje ruch?
Zmiana prędkości pochodzi od oddziaływania ciała z innym
ciałem.
Oddziaływanie, które może nadać ciału przyśpieszenie
nazywamy siłą.
Zasady dynamiki
Zasady dynamiki - relacje pomiędzy siłami i wynikającymi z
nich ruchem.
Trzy podstawowe prawa – zasady dynamiki Newtona
Izaak Netwon, ‘Matematyczne zasady filozofii naturalnej’,
pierwsze wydanie - 1687
I zasada
Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel
movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus
impressis cogitur statum illum mutare.
I zasada: Jeżeli wypadkowa sił działających na ciało
jest równa zeru, to porusza się ono z zerowym
przyspieszeniem.
Jeżeli ciało spoczywa, to pozostanie w spoczynku, a jeśli się
porusza, to będzie się nadal poruszać z tą samą prędkością (o tej
samej wartości i kierunku).
Inercjalne układu
odniesienia
Zasady dynamiki Newtona obowiązują tylko w inercjalnych
układach odniesienia.
Inercjalny układ odniesienia jest to taki układ, w którym
spełnione są zasady dynamiki Newtona.
Inercjalny układ odniesienia jest to taki układ, który nie porusza
się ruchem przyspieszonym.
Inercjalne układu
odniesienia
Czy Ziemia jest inercjalnym układem odniesienia?
a = v2/r
v = 2pr/T
r = 6400 km = 6.4*106 m
T = 24 h = 24*3600 s = 8.64* 104 s
a = (465 m/s)2/(6.4*106) m = 0.033 m/s2 = 0.003g
Możemy założyć, że Ziemia jest inercjalnym układem odniesienia.
Nieinercjalne układu
odniesienia
http://www.youtube.com/watch?v=UYzYeeemLI4&feature=related
II zasada
Lex II: Mutationem motus proportionalem esse vi motrici
impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa
imprimitur.
II zasada: Siła wypadkowa działająca na ciało jest równa
iloczynowi masy tego ciała i jego przyspieszenia.
Można to zapisać w postaci równania:
F = ma
Masa
Co to jest masa?
F
m1
F
Wynik doświadczenia: m1a1 = m2a2
m2
Masa
Niech m1 = 1 kg, a1 = 1 m/s2, ile wynosi m2?
Aby to stwierdzić musimy zmierzyć a2.
Niech a2 = 0.25 m/s2
Dostajemy:
a1
1m / s 2
m2  m1  (1kg)
 4kg
2
a2
0.25m / s
Masa ciała jest tą jego cechą, która wiążę siłę
przyłożoną do ciała, z uzyskiwanym przez nie
wówczas przyśpieszeniem
Jednostka siły
m = 1 kg
F=1N
a = 1 m/s2
Wielkość
siła
Nazwa
niuton
Oznaczenie
N
W jednostkach
podstawowych
kg·m·s-2
Superpozycja sił
Gdy na ciało działają dwie lub więcej sił, ich siłę
wypadkową otrzymujemy, dodając wektorowo poszczególne
siły składowe.
Zasada superpozycji: działanie siły wypadkowej na ciało jest
takie samo, jak łączne działanie sił składowych.
Kilka ważnych sił – siła
ciężkości
Siła ciężkości (grawitacji) – siła jaką dane ciało jest
przyciągane przez Ziemię.
Fg = mg
Siła ciężkości jest skierowana do środka Ziemi.
Kilka ważnych sił - ciężar
Ciężar W ciała – wartość bezwzględna siły potrzebnej do
zapobieżenia spadkowi ciała, mierzonej przez obserwatora
na Ziemi.
Z II zasady dynamiki:
Fwyp,y = may
czyli:
W-Fg = m*0
W = Fg
W = mg
Ważenie ciała jest to wyznaczanie jego ciężaru. Waga
równoramienna jest w równowadze, gdy siły ciężkości
działajace na ciało ważone, jest równa sile ciężkości
działającej na odważniki na drugiej szalce. Ponieważ
g jest takie samo w miejscach obu szalek, równość
ciężarów oznacza równość mas.
Masa i ciężar
Ciężar ciała to inna wielkość fizyczna niż jego masa.
Ziemia
Księżyc
Przestrzeń
kosmiczna
m = 136 kg
m = 136 kg
m = 136 kg
W = 136 * 9.8 = 1332 N
W = 136 * 1.7 = 231 N
W=?
Kilka ważnych sił – siła
normalna
Gdy ciało naciska na powierzchnię, powierzchnia ta ulega
deformacji i działa na ciało siłą normalną N, prostopadłą do
powierzchni.
Z II zasady dynamiki:
Fwyp,y = may
N - Fg = may
N = mg + may = m(g + ay)
Dla ay = 0:
N = mg
Kilka ważnych sił – siła
tarcia
Gdy ciało porusza się po powierzchni, ruchowi temu
przeciwdziała oddziaływanie między ciałem, a
powierzchnią. Oddziaływanie to wytwarza siłę tarcia. Jest
ona skierowana wzdłuż powierzchni, przeciwnie do
kierunku ruchu.
Kilka ważnych sił –
naprężenie
Gdy nić jest przymocowana do ciała i naciągnięta, działa
ona na ciało siłą T, skierowaną wzdłuż nici. Siłę tę
nazywamy naprężeniem. Naprężenie nici ma wartość T,
równą wartości siły działającej na ciało.
T
King Tooth
http://www.youtube.com/watch?v=Ap-k4Qbt1B0
King Tooth
Niech:
t = 10 s
v0 = 0
v = 1cm/s = 10-2 m/s
v = v0+at
a = (v- v0)/t = (10-2m/s)/10s = 10-3m/s2
F = ma = 300000 kg * 10-3m/s2 = 300 N
W = mKTg = 80 kg * 9.8m/s2 = 784 N
F/W = 0.38
Masa pociągu złożonego z
siedmiu wagonów wynosiła
297.1 ton.
III zasada
Lex III: Actioni contrariam semper et æqualem esse reactionem:
sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse
æquales et in partes contrarias dirigi.
III zasada: Gdy dwa ciała oddziałują ze sobą, siły, jakim
działąją one na siebie mają taką samą wartość bezwzględną i
przeciwne kierunki.
Zawsze występuje para sił:
akcja = - reakcja
Siły występują tylko między obiektami. Nie ma siły działającej
tylko na jedno ciało.
III zasada - przykłady
FAB
A
FBA=- FAB
B
III zasada - przykłady
III zasada - przykłady
III zasada - przykłady