WinNavigator

Frigate

Norton Commander

WinNC

Dos Navigator

Servant Salamander

Turbo Browser

Winamp, Skins, Plugins

Необходимые Утилиты

Текстовые редакторы

Юмор

File managers and best utilites

Сила (физическая величина). Сила механики реферат

Реферат Сила (механика)

скачать

Реферат на тему:

План:

1 История понятия
2 Ньютоновская механика
- 2.1 Первый закон Ньютона
- 2.2 Второй закон Ньютона
- 2.3 Третий закон Ньютона
3 Фундаментальные взаимодействия
- 3.1 Гравитация
- 3.2 Электромагнитное взаимодействие
  - 3.2.1 Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)
  - 3.2.2 Электромагнитное поле (поле постоянных токов)
- 3.3 Сильное взаимодействие
- 3.4 Слабое взаимодействие
4 Производные виды сил
5 Равнодействующая

Введение

Классическая механика

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}(m \vec{v})$ Второй закон Ньютона

История… Фундаментальные понятия

Пространство · Время · Масса · СилаЭнергия · Импульс

Формулировки

Ньютоновская механикаЛагранжева механикаГамильтонова механикаФормализм Гамильтона — Якоби

Разделы

Прикладная механикаНебесная механикаМеханика сплошных средГеометрическая оптикаСтатистическая механика

Учёные

Галилей · Кеплер · НьютонЭйлер · Лаплас · Д’АламберЛагранж · Гамильтон · Коши

См. также «Физический портал»

Объединяет все силы то, что они вызывают ускоренное движение массивных тел и возникновение в этих телах деформаций.

Си́ла — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей. Приложенная к массивному телу сила является причиной изменения его скорости или возникновения в нём деформаций.[1]

Сила как векторная величина характеризуется модулем, направлением и «точкой» приложения силы. Последним параметром понятие о силе, как векторе в физике, отличается от понятия о векторе в векторной алгебре, где равные по модулю и направлению векторы, независимо от точки их приложения, считаются одним и тем же вектором . В физике эти векторы называются свободными векторами.В механике чрезвычайно распространено представление о связанных векторах, начало которых закреплено в определённой точке пространства или же может находиться на линии, продолжающей направление вектора (скользящие векторы). [2].

Также используется понятие линия действия силы, обозначающее проходящую через точку приложения силы прямую, по которой направлена сила.

Второй закон Ньютона гласит, что в инерциальных системах отсчета ускорение материальной точки по направлению совпадает с приложенной силой, а по модулю прямо пропорционально модулю силы и обратно пропорционально массе материальной точки. Или, что эквивалентно, в инерциальных системах отсчета скорость изменения импульса материальной точки равна приложенной силе.

При приложении силы к телу конечных размеров в нём возникают механические напряжения, сопровождающиеся деформациями.[3][4][5][6]

С точки зрения Стандартной модели физики элементарных частиц фундаментальные взаимодействия (гравитационное, слабое, электромагнитное, сильное) осуществляются посредством обмена так называемыми калибровочными бозонами.[3] Эксперименты по физике высоких энергий, проведённые в 70−80-х гг. XX в. подтвердили предположение о том, что слабое и электромагнитное взаимодействия являются проявлениями более фундаментального электрослабого взаимодействия.[7]

Размерность силы — LMT−2, единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является ньютон (N, Н), в системе СГС — дина.

1. История понятия

Понятие силы использовали ещё ученые античности в своих работах о статике и движении. Изучением сил в процессе конструирования простых механизмов занимался в III в. до н. э. Архимед.[8] Представления Аристотеля о силе, связанные с фундаментальными несоответствиями, просуществовали в течение нескольких столетий. Эти несоответствия устранил в XVII в. Исаак Ньютон, используя для описания силы математические методы. Механика Ньютона оставалась общепринятой на протяжении почти трехсот лет.[5] К началу XX в. Альберт Эйнштейн в теории относительности показал, что ньютоновская механика верна лишь в при сравнительно небольших скоростях движения и массах тел в системе, уточнив тем самым основные положения кинематики и динамики и описав некоторые новые свойства пространства-времени.

2. Ньютоновская механика

Исаак Ньютон задался целью описать движение объектов, используя понятия инерции и силы. Сделав это, он попутно установил, что всякое механическое движение подчиняется общим законам сохранения. В 1687 г. Ньютон опубликовал свой знаменитый труд «Математические начала натуральной философии», в котором изложил три основополагающих закона классической механики (знаменитые законы Ньютона).[5][9]

2.1. Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона утверждает, что существуют системы отсчета, в которых тела сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии действий на них со стороны других тел или при взаимной компенсации этих воздействий.[9] Такие системы отсчета называются инерциальными. Ньютон предположил, что каждый массивный объект имеет определенный запас инерции, который характеризует «естественное состояние» движения этого объекта. Эта идея отрицает взгляд Аристотеля, который рассматривал покой «естественным состоянием» объекта. Первый закон Ньютона противоречит аристотелевской физике, одним из положений которой является утверждение о том, что тело может двигаться с постоянной скоростью лишь под действием силы. Тот факт, что в механике Ньютона в инерциальных системах отсчёта покой физически неотличим от равномерного прямолинейного движения, является обоснованием принципа относительности Галилея. Среди совокупности тел принципиально невозможно определить какие из них находится «в движении», а какие «покоятся». Говорить о движении можно лишь относительно какой-либо системы отсчета. Законы механики выполняются одинаково во всех инерциальных системах отсчета, другими словами все они механически эквивалентны. Последнее следует из так называемых преобразований Галилея.[10]

Например, законы механики абсолютно одинаково выполняются в кузове грузовика, когда тот едет по прямому участку дороги с постоянной скоростью и когда стоит на месте. Человек может подбросить мячик вертикально вверх и поймать его через некоторое время на том же самом месте вне зависимости от того движется ли грузовик равномерно и прямолинейно или покоится. Для него мячик летит по прямой. Однако для стороннего наблюдателя, находящегося на земле, траектория движения мячика имеет вид параболы. Это связано с тем, что мячик относительно земли движется во время полета не только вертикально, но и горизонтально по инерции в сторону движения грузовика. Для человека, находящегося в кузове грузовика не имеет значения движется ли последний по дороге, или окружающий мир перемещается с постоянной скоростью в противоположном направлении, а грузовик стоит на месте. Таким образом, состояние покоя и равномерного прямолинейного движения физически неотличимы друг от друга.

2.2. Второй закон Ньютона

Хотя второй закон Ньютона традиционно записывают в виде: $\scriptstyle{\vec{F}=m\vec{a}}$ , сам Ньютон записывал его несколько иначе

Второй закон Ньютона в современной формулировке звучит так: в инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса материальной точки равна векторной сумме всех сил, действующих на эту точку.

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}\vec{p}}{\mathrm{d}t},$

где $\vec{p}$ − импульс материальной точки, $\vec{F}$ − суммарная сила, действующая на материальную точку. Второй закон Ньютона гласит, что действие несбалансированных сил приводит к изменению импульса материальной точки.[9]

По определению импульса:

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}\vec{p}}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}\left(m\vec{v}\right)}{\mathrm{d}t},$

где − масса, $\vec{v}$ − скорость.

По правилу нахождения производной произведения:

$\vec{F} = m\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t} + \vec{v}\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t}.$

Если масса материальной точки остается неизменной, то производная по времени от массы равна нулю, и уравнение принимает вид:

$\vec{F} = m\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t}.$

Учитывая определение ускорения точки, второй закон Ньютона принимает вид:

$\vec{F} =m\vec{a}.$

Считается, что это «вторая самая известная формула в физике»[11], хотя сам Ньютон никогда явным образом не записывал свой второй закон в этом виде.

Поскольку в любой инерциальной системе отсчёта ускорение тела одинаково и не меняется при переходе от одной системы к другой, то и сила инвариантна по отношению к такому переходу.

Во всех явлениях природы сила, независимо от своего происхождения, проявляется только в механическом смысле, то есть как причина нарушения равномерного и прямолинейного движения тела в инерциальной системе координат. Обратное утверждение, т.е установление факта такого движения, не свидетельствует об отсутствии действующих на тело сил, а лишь о том, что действия этих сил взаимно уравновешиваются. Иначе: их векторная сумма есть вектор с модулем, равным нулю. На этом основано измерение величины силы, когда она компенсируется силой, величина которой известна .

Второй закон Ньютона позволяет измерять величину силы. Например, знание массы планеты и ее центростремительного ускорения при движении по орбите позволяет вычислить величину силы гравитационного притяжения, действующую на эту планету со стороны Солнца.

2.3. Третий закон Ньютона

Для любых двух тел (назовем их тело 1 и тело 2) третий закон Ньютона утверждает, что сила действия тела 1 на тело 2, сопровождается появлением равной по модулю, но противоположной по направлению силы, действующей на тело 1 со стороны тела 2.[12] Математически закон записывается так:

$\vec{F}_{1,2}=-\vec{F}_{2,1}.$

Этот закон означает, что силы всегда возникают парами «действие-противодействие».[9] Если тело 1 и тело 2 находятся в одной системе, то суммарная сила в системе, обусловленная взаимодействием этих тел равна нулю:

$\vec{F}_{1,2}+\vec{F}_{\mathrm{2,1}}=0.$

Это означает, что в замкнутой системе не существует несбалансированных внутренних сил. Это приводит к тому, что центр масс замкнутой системы (то есть той, на которую не действуют внешние силы) не может двигаться с ускорением. Отдельные части системы могут ускоряться, но лишь таким образом, что система в целом остается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Однако в том случае, если внешние силы подействуют на систему, то ее центр масс начнет двигаться с ускорением, пропорциональным внешней результирующей силе и обратно пропорциональным массе системы.[3]

3. Фундаментальные взаимодействия

Все силы в природе основаны на четырех типах фундаментальных взаимодействий. Максимальная скорость распространения всех видов взаимодействия равна скорости света в вакууме. Электромагнитные силы действуют между электрически заряженными телами, гравитационные − между массивными объектами. Сильное и слабое проявляются только на очень малых расстояниях, они ответственны за возникновение взаимодействия между субатомными частицами, включая нуклоны, из которых состоят атомные ядра.

Интенсивность сильного и слабого взаимодействия измеряется в единицах энергии (электрон-вольтах), а не единицах силы, и потому применение к ним термина «сила» объясняется берущей из античности традицией объяснять любые явления в окружаемом мире действием специфических для каждого явления «сил».

Понятие силы не может быть применено по отношению к явлениям субатомного мира. Это понятие из арсенала классической физики, ассоциирующейся (пусть даже только подсознательно) с ньютоновскими представлениями о силах, действующих на расстоянии. В субатомной физике таких сил уже нет: их заменяют взаимодействия между частицами, происходящими через посредство полей, то есть каких-то других частиц. Поэтому физики высоких энергий избегают употреблять слово сила, заменяя его словом взаимодействие.[13]

Каждый вид взаимодействия обусловлен обменом соответствующих переносчиков взаимодействия: гравитационное − обменом гравитонов (существование не подтверждено экспериментально), электромагнитное − виртуальных фотонов, слабое − векторных бозонов, сильное − глюонов (и на больших расстояниях — мезонов). В настоящее время электромагнитное и слабое взаимодействия объединены в более фундаментальное электрослабое взаимодействие. Делаются попытки объединения всех четырех фундаментальных взаимодействие в одно (так называемая теория великого объединения).

Всё многообразие проявляющих себя в природе сил в принципе может быть сведено к этим четырем фундаментальным взаимодействиям. Например, трение − это проявление электромагнитных сил, действующих между атомами двух соприкасающихся поверхностей, и принципа запрета Паули,[14] который не позволяет атомам проникать в область друг друга. Сила, возникающая при деформации пружины, описываемая законом Гука, также является результатом действия электромагнитных сил между частицами и принципа запрета Паули, заставляющих атомы кристаллической решетки вещества удерживаться около положения равновесия.[3].

Однако на практике оказывается не только нецелесообразной, но и просто невозможной по условиям задачи подобная детализация рассмотрения вопроса о действии сил.

3.1. Гравитация

Гравитация (сила тяготения) — универсальное взаимодействие между любыми видами материи. В рамках классической механики описывается законом всемирного тяготения, сформулированным Исааком Ньютоном в его труде «Математические начала натуральной философии». Ньютон получил величину ускорения, с которым Луна движется вокруг Земли, положив при расчете, что сила тяготения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от тяготеющего тела. Кроме этого, им же было установлено, что ускорение, обусловленное притяжением одного тела другим, пропорционально произведению масс этих тел[15]. На основании этих двух выводов был сформулирован закон тяготения: любые материальные частицы притягиваются по направлению друг к другу с силой , прямо пропорциональной произведению масс ( ~m_1 и ~m_2 ) и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:

$F=G\frac{m_1 m_2}{R^2}.$

Здесь − гравитационная постоянная[16], значение которой впервые получил в своих опытах Генри Кавендиш. Используя данный закон, можно получить формулы для расчета силы тяготения тел произвольной формы. Теория тяготения Ньютона хорошо описывает движение планет Солнечной системы и многих других небесных тел. Однако, в ее основе лежит концепция дальнодействия, противоречащая теории относительности. Поэтому классическая теория тяготения неприменима для описания движения тел, перемещающихся со скоростью, близкой к скорости света, гравитационных полей чрезвычайно массивных объектов (например, черных дыр), а также переменных полей тяготения, создаваемых движущимися телами, на больших расстояниях от них[17].

Более общей теорией гравитации является общая теория относительности Альберта Эйнштейна. В ней гравитация не характеризуется инвариантной силой, не зависящей от системы отсчёта. Вместо этого свободное движение тел в гравитационном поле, воспринимаемое наблюдателем как движение по искривленным траекториям в трехмерном пространстве-времени с переменной скоростью, рассматривается как движение по инерции по геодезической линии в искривлённом четырехмерном пространстве-времени, в котором время в разных точках течет по-разному. Причем эта линия в некотором смысле «наиболее прямая» — она такова, что пространственно-временной промежуток (собственное время) между двумя пространственно-временными положениями данного тела максимален. Искривление пространства зависит от массы тел, а также от всех видов энергии, присутствующих в системе[3].

3.2. Электромагнитное взаимодействие

3.2.1. Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)

Развитие физики после Ньютона добавило к трём основным (длина, масса, время) величинам электрический заряд с размерностью C. Однако, исходя из требований практики, основанных на удобствах измерения, вместо заряда нередко стал использоваться электрический ток с размерностью I, причём I = CT − 1. Единицей измерения величины заряда является кулон, а силы тока ампер.

Поскольку заряд, как таковой, не существует независимо от несущего его тела, то электрическое взаимодействие тел проявляется в виде той же рассматриваемой в механике силы, служащей причиной ускорения. Применительно к электростатическому взаимодействию двух «точечных зарядов» в вакууме используется закон Кулона:

$\vec{F}= \frac{1}{4 \pi \varepsilon \varepsilon_0} \frac{q_{1}q_{2}}{r^3} \vec{r},$

где $\vec{r}$ — расстояние между зарядами, а $\varepsilon_0$ ≈ 8.854187817·10−12 Ф/м. В однородном (изотропном) веществе в этой системе сила взаимодействия уменьшается в ε раз, где ε — диэлектрическая постоянная среды.

Направление силы совпадает с линией, соединяющей точечные заряды. Графически электростатическое поле принято изображать в виде картины силовых линий, представляющих собой воображаемые траектории, по которым бы перемещалась лишённая массы заряжённая частица. Эти линии начинаются на одном и заканчиваются на другом зарядах.

3.2.2. Электромагнитное поле (поле постоянных токов)

Существование магнитного поля было известно ещё в средние века китайцам, использовавшим «любящий камень» — магнит, в качестве прообраза магнитного компаса. Графически магнитное поле принято изображать в виде замкнутых силовых линий, густота которых (так же, как и в случае электростатического поля) определяет его интенсивность. Исторически наглядным способом визуализации магнитного поля были железные опилки, насыпаемые, например, на лист бумаги, положенный на магнит.

Эрстед установил, что текущий по проводнику ток вызывает отклонение магнитной стрелки.

Фарадей пришёл к выводу, что вокруг проводника с током создаётся магнитное поле.

Ампер высказал гипотезу, признаваемую в физике, как модель процесса возникновения магнитного поля, заключающуюся в существовании в материалах микроскопических замкнутых токов, обеспечивающих совместно эффект естественного или наведённого магнетизма.

Ампером было установлено, что в находящейся в вакууме системе отсчёта, по отношению к которой заряд находится в движении, то есть ведёт себя как электрический ток, возникает магнитное поле, интенсивность которого определяется вектором магнитной индукции $\vec{B}$ , лежащим в плоскости, расположенной перпендикулярно по отношению к направлению движения заряда.

Единицей измерения магнитной индукции является тесла: 1 Тл = 1 Т кг с−2 А−2Количественно задача была решена Ампером, измерявшим силу взаимодействия двух параллельных проводников с текущими по ним токами. Один из проводников создавал вокруг себя магнитное поле, второй реагировал на это поле сближением или удалением с поддающейся измерению силой, зная которую и величину силы тока можно было определить модуль вектора магнитной индукции.

Силовое взаимодействие между электрическими зарядами, не находящимися в движении относительно друг друга описывается законом Кулона. Однако заряды, находящиеся в движении относительно друг друга создают магнитные поля, посредством которых созданные движением зарядов токов в общем случае приходят в состояние силового взаимодействия.

Принципиальным отличием силы, возникающей при относительном движении зарядов от случая их стационарного размещения, является различие в геометрии этих сил. Для случая электростатики сил взаимодействия двух зарядов направлена по линии, их соединяющей. Поэтому геометрия задачи двумерна и рассмотрение ведётся в плоскости, проходящей через эту линию.

В случае токов сила, характеризующая магнитное поле, создаваемое током, расположена в плоскости, перпендикулярной току. Поэтому картина явления становится трёхмерной. Магнитное поле, создаваемое бесконечно малым по длине элементом первого тока, взаимодействуя с таким же элементом второго тока, в общем случае создаёт силу, действующую на него. При этом для обех токов эта картина полностью симметрична в том смысле, что нумерация токов произвольна.

Закон взаимодействия токов используется для эталонирования постоянного электрического тока.

3.3. Сильное взаимодействие

Сильное взаимодействие -- короткодействующие силы между адронами и кварками. В атомном ядре сильное взаимодействие удерживает вместе положительно заряженные (испытывающие электростатическое отталкивание) протоны, происходит это посредством обмена пи-мезонами между нуклонами (протонами и нейтронами). Пи-мезоны живут очень мало, времени жизни им хватает лишь на то, чтобы обеспечить ядерные силы в радиусе ядра, потому ядерные силы называют короткодействующими. Увеличение количества нейтронов «разбавляет» ядро, уменьшая электростатические силы и увеличивая ядерные, но при большом количестве нейтронов они сами, будучи фермионами, начинают испытывать отталкивание вследствие принципа Паули. Также при слишком сильном сближении нуклонов начинается обмен W-бозонами, вызывающее отталкивание, благодаря этому атомные ядра не «схлопываются».

Внутри самих адронов сильное взаимодействие удерживает вместе кварки -- составные части адронов. Квантами сильного поля являются глюоны. Каждый кварк имеет один из трёх «цветовых» зарядов, каждый глюон состоит из пары «цвет»-«антицвет». Глюоны связывают кварки в т.н. «конфайнмент», из-за которого на данный момент свободные кварки в эксперименте не наблюдались. При отдалении кварков друг от друга энергия глюонных связей возрастает, а не уменьшается как при ядерном взаимодействии. Затратив много энергии (столкнув адроны в ускорителе) можно разорвать кварк-глюонную связь, но при этом происходит выброс струи новых адронов. Впрочем, свободные кварки могут существовать в космосе: если какому-то кварку удалось избежать конфайнмента во время Большого взрыва, то вероятность аннигилировать с соответствующим антикварком или превратиться в бесцветный адрон для такого кварка исчезающе мала.

3.4. Слабое взаимодействие

Слабое взаимодействие -- фундаментальное короткодействующее взаимодействие. Радиус действия 10−18 м. Симметрично относительно комбинации пространственной инверсии и зарядового сопряжения. В слабом взаимодействии участвуют все фундаментальные фермионы (лептоны и кварки). Это единственное взаимодействие, в котором участвуют нейтрино (не считая гравитации, пренебрежимо малой в лабораторных условиях), чем объясняется колоссальная проникающая способность этих частиц. Слабое взаимодействие позволяет лептонам, кваркам и их античастицам обмениваться энергией, массой, электрическим зарядом и квантовыми числами — то есть превращаться друг в друга. Одно из проявлений -- бета-распад.

4. Производные виды сил

Сила упругости — сила, возникающая при деформации тела и противодействующая этой деформации. В случае упругих деформаций является потенциальной. Сила упругости имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия. Сила упругости направлена противоположно смещению, перпендикулярно поверхности. Вектор силы противоположен направлению смещения молекул.

Сила трения — сила, возникающая при относительном движении твёрдых тел и противодействующая этому движению. Относится к диссипативным силам. Сила трения имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия. Вектор силы трения направлен противоположно вектору скорости.

Сила сопротивления среды — сила, возникающая при движении твёрдого тела в жидкой или газообразной среде. Относится к диссипативным силам. Сила сопротивления имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия. Вектор силы сопротивления направлен противоположно вектору скорости.

Сила нормальной реакции опоры — сила упругости, действующая со стороны опоры на тело. Направлена перпендикулярно к поверхности опоры.

Силы поверхностного натяжения — силы, возникающие на поверхности фазового раздела. Имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия. Сила натяжения направлена по касательной к поверхности раздела фаз; возникает вследствие нескомпенсированного притяжения молекул, находящихся на границе раздела фаз, молекулами, находящимися не на границе раздела фаз.

Осмотическое давление

Силы Ван-дер-Ваальса — электромагнитные межмолекулярные силы, возникающие при поляризации молекул и образовании диполей. Ван-дер-Ваальсовы силы быстро убывают с увеличением расстояния.

Сила инерции — фиктивная сила, вводимая в неинерциальных системах отсчёта для того, чтобы в них выполнялся второй закон Ньютона. В частности, в системе отсчёта, связанной с равноускоренно движущимся телом сила инерции направлена противоположно ускорению. Из полной силы инерции могут быть для удобства выделены центробежная сила и сила Кориолиса.

5. Равнодействующая

При расчёте ускорения тела все действующие на него силы заменяют одной силой, называемой равнодействующей. Это геометрическая сумма всех сил, действующих на тело. При этом действие каждой силы не зависит от действия других, то есть каждая сила сообщает телу такое ускорение, какое она сообщила бы в отсутствие действия других сил. Это утверждение носит название принципа независимости действия сил (принцип суперпозиции).

Источники

Григорьев В. И., Мякишев Г. Я. — «Силы в природе»
Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Механика. — Издание 5-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2004. — 224 с. — («Теоретическая физика», том I). — ISBN 5-9221-0055-6

Примечания

Glossary - eobglossary.gsfc.nasa.gov/Library/glossary.php3?mode=alpha&seg=f&segend=h. Earth Observatory. NASA. — «Сила — любой внешний фактор, который вызывает изменение в движении свободного тела или возникновение внутренних напряжений в зафиксированном теле.» (англ.)
Бронштейн И. Н. Семендяев К. А. Справочник по математике. М.: Издательство «Наука» Редакция справочной физико-математической литературы.1964.
↑ 12345Lectures on Physics, Vol 1. — Addison-Wesley, 1963. (англ.)
An introduction to mechanics. — McGraw-Hill. (англ.)
↑ 123University Physics, Sears, Young & Zemansky, pp. 18-38 (англ.)
Хайкин С. Э.Силы инерции и невесомость. Изд-во «Наука» М.,1967, с илл.
Weinberg, S. Dreams of a Final Theory. — Vintage Books USA, 1994. — ISBN 0-679-74408-8 (англ.)
Heath,T.L. The Works of Archimedes (1897) - www.archive.org/details/worksofarchimede029517mbp. Archive.org. (англ.)
↑ 1234Newton, I. The Principia Mathematical Principles of Natural Philosophy. — University of California Press, 1999. — ISBN 0-520-08817-4 (англ.)
Мултановский В. В. Курс теоретической физики. Классическая механика. Основы специальной теории относительности. Релятивистская механика. — М.: Просвещение, 1988. — С. 80−81.
Принято не подчёркивать специально, что в такой формулировке Второй закон Ньютона годится только для наблюдателя, имеющего достаточные основания считать, что он находится в инерциальной системе отсчёта, из которой он и наблюдает движущееся под действием силы тело. Если же он сам находится в системе отсчёта, связанной с ускоряемым телом, в которой оно для него неподвижно, то в этой ситуации Второй закон Ньютона принимает вид: F − ma = 0 . Или F − F(i) = 0 , где F(i) есть сила инерции, действующей на ускоряемое тело, уравновешивающая по Третьему закону Ньютона действующее на него силу, что является причиной неподвижности этого тела в рассматриваемой неинерциальной системе отсчёта. Сила инерции фиктивна в том смысле, что причиной её возникновения не являются, в конечном итоге, ни силы гравитации, ни силы электромагнитного происхождения. Она появляется исключительно из-за неинерциальности движения системы наблюдателя.
Henderson, Tom Lesson 4: Newton's Third Law of Motion - www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/newtlaws/u2l4a.html. The Physics Classroom (1996-2007). (англ.)
Капра, Фритьоф ДАО ФИЗИКИ. СПб.,"ОРИС"*"ЯНА-ПРИНТ". 1994 г. 304 с. ISBN 5-88436-021-5
Nave, R Pauli Exclusion Principle - hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pauli.html. HyperPhysics***** Quantum Physics. (англ.)
University Physics, Sears, Young & Zemansky, pp. 59−82 (англ.)
Sir Isaac Newton: The Universal Law of Gravitation - csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/history/newtongrav.html. Astronomy 161 The Solar System. (англ.)
Статья И. Д. Новикова Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1984. — С. 772−775.

wreferat.baza-referat.ru

Силы в механике — реферат

Российский Государственный Аграрный Университет - Московская Сельскохозяйственная

Академия имени К.А. Тимирязева

Кафедра физики

Реферат на тему: «Силы в механике»

выполнил:

студент

106 группы

Абдулазизов К.М.

проверил:

Поспелов В.В.

Москва- 2011

Содержание

Введение
Понятие силы
Законы Ньютона
Силы трения
Закон сохранения импульса
Заключение
Литература

Введение

Физика-наука о наиболее общих свойствах материи и формах её движения.

Известны два вида материи: вещество и поле. К первому виду материи – веществу относятся атомы, молекулы и все построенные из них тела. Второй вид образуют гравитационные, электромагнитные и другие поля. Материя находится в непрерывном движении, под которым понимается всякое изменение вообще.

Физика разделяется на классическую и квантовую. Начало классической физики было положено Ньютоном, сформулировавшим основные законы механики. Завершена она созданием Эйнштейном теории относительности.

На пороге двадцатого столетия появилось понятие кванта, играющее в современной физике исключительно важную роль и приведшее к созданию квантовой механики, в основу которой положен корпускулярно-волновой дуализм.

Классическая механика принципиально отличается от квантовой детерминированностью описания физических процессов и явлений.

Физика - экспериментальная наука. Её законы базируются на фактах, установленных опытным путём. На основе экспериментальных наблюдений и измерений строятся физические теории. Результаты экспериментальных наблюдений и предсказания теории могут быть всегда сведены к зависимостям и числам. Поэтому языком физики является математика.

В зависимости от условий конкретных задач в физике используются различные физические модели. Реальные объекты заменяют их идеализированными моделями, приблизительно правильно отражающими не все свойства реальных объектов, а только те из них, которые существенны в рассматриваемом круге вопросов. Простейшими моделями являются: материальная точка, абсолютно твёрдое тело, идеальный газ, электронный газ.

Понятие силы

В инерциальных системах отсчета любое изменение скорости тела происходит под действием других тел. Описывая действие одного тела на другое, мы часто говорим о слабом, сильном или очень сильном действии. Но значение слов «сильный удар», «слабый удар», например, при описании действия клюшки хоккеиста на шайбу совершенно не определено, пока нет количественной меры действия одного тела на другое.

В физике для количественного выражения действия одного тела на другое вводится понятие «сила». Если учесть, что в результате действия других тел скорость тела меняется, то можно дать и другое определение силы – это количественная мера действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения.

Нужно отчетливо представлять себе, что понятие силы относится к двум телам, а не к одному и не ко многим. Всегда можно указать тело, на которое действует сила, и тело, со стороны которого она действует. Так, сила тяжести действует на камень со стороны Земли, а на шарик, прикрепленный к растянутой пружине, действует сила упругости со стороны пружины.

Сила – величина векторная, ее обозначают буквой. За направление вектора силы принимается направление вектора ускорения тела, на которое действует сила.

В Международной системе единиц за единицу силы принимается сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2. Эта единица называется ньютоном (Н).

В качестве эталона единицы силы выбирают силу, с которой некоторая определенная (эталонная) пружина при фиксированном растяжении действует на прикрепленное к ней тело. Сила упругости пружины направлена вдоль оси пружины. (Необязательно брать именно пружину; можно использовать любое упругое тело, деформацию которого легко измерить.)

На практике нет необходимости все измеряемые силы сравнивать с эталоном. Для измерения сил используют проградуированную на различные значения силы пружины. Такие откалиброванные пружины называются динамометрами. Использование динамометра основано на том факте, что сила упругости пружины в определенных пределах прямо пропорциональна ее деформации. Поэтому по длине растянутой пружины можно непосредственно судить о значении силы.

Располагая методом измерения сил, можно опытным путем доказать, что силы складываются, как векторы. Именно это дает основание считать силу, подобно скорости и ускорению, векторной величиной.

При одновременном действии на одно тело нескольких тел тело движется с ускорением, являющимся векторной суммой ускорений, которые возникли бы под действием каждого тела в отдельности. Действующие на тело силы, приложенные к одной точке тела, складываются по правилу сложения векторов. Векторная сумма всех одновременно действующих на тело сил называется равнодействующей.

В механике важно знать, при каких условиях возникают силы, и каковы их модули и направления, т. е. знать, как силы зависят от расстояний между телами и от скоростей их движения. А узнать значения сил, определить, когда и как они действуют, можно, не вникая в природу сил, а лишь располагая способами их измерения. В механике в первую очередь имеют дело с тремя видами сил: гравитационными силами, силами упругости и силами трения. Модули и направления этих сил определяются опытным путем. Важно, что все рассматриваемые в механике силы зависят либо только от расстояний между телами или частями одного тела (гравитация и упругость), либо только от относительных скоростей тел (трение).

Законы Ньютона

Основным разделом механики является динамика, в её основе лежат три закона Ньютона, сформулированные им в 1687 г. Законы Ньютона играют исключительную роль в механике и являются обобщением результатов огромного человеческого опыта. Их рассматривают как систему взаимосвязанных законов и опытной проверке подвергают не каждый отдельный закон, а всю систему в целом.

Первый закон Ньютона: всякая материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит её изменить это состояние. Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Первый закон Ньютона утверждает существование инерциальных систем отсчёта – систем, относительно которых материальная точка либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно.

Второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое материальной точкой, пропорционально вызывающей его силе, совпадает с нею по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки тел. Это основной закон динамики поступательного движения. Отвечает на вопрос, как изменяется механическое движение материальной точки тела под действием приложенных к ней сил. Справедлив только в инерциальных системах отсчёта.

F=ma=m*dv/dt.

Учитывая, что масса материальной точки в классической механике ест величина постоянная, в выражении её можно внести под знак производной:

F=d*mv/dt,

mv=p.

Таким образом, можем получить более общую формулировку второго закона Ньютона:

F=dp/dt.

Третий закон Ньютона: всякое действие материальных точек друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, всегда равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки:

F12= - F21,

где F12 – сила, действующая на первую материальную точку со стороны второй; F21 – сила, действующая на вторую материальную точку со стороны первой. Эти силы приложены к разным материальным точкам, всегда действуют парами и являются силами одной природы.

Третий закон Ньютона позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек. Это следует из того, что и для системы материальных точек взаимодействие сводится к силам парного взаимодействия между материальными точками.

Силы трения

Всякое тело, движущееся по горизонтальной поверхности другого тела, при отсутствии действия на него других сил с течением времени замедляет своё движение и в конце концов останавливается. Это можно объяснить существованием силы трения, которая препятствует скольжению соприкасающихся тел друг относительно друга. Силы трения зависят от относительных скоростей тел, могут быть разной природы. Но в результате их действия механическая энергия всегда превращается вор внутреннюю энергию соприкасающихся тел.

Различают трение внешнее (сухое) и внутреннее (жидкое или вязкое). Внутренним называется трение между частями одного и того же тела. В отличие от внешнего трения, здесь отсутствует трение покоя.

Внешним называется трение, возникающее в плоскости касания двух тел при их относительном перемещении. Если соприкасающиеся тела неподвижны друг относительно друга, говорят о трении покоя, если же происходит относительное перемещение этих тел, то в зависимости от характера их относительного движения говорят о трении скольжения, качения или верчения. Обусловлено шероховатостью соприкасающихся поверхностей или силами межмолекулярного притяжения.

Французские физики Г. Амонтон и Ш. Кулон установили закон: сила трения скольжения Fтр пропорциональна силе N нормального давления, с которой одно тело действует на другое:

Fтр=fN,

где f- коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностей.

Для гладких поверхностей определённую роль играет межмолекулярное притяжение. Для них применяется закон трения скольжения:

Fтр=fист(N+Sp0),

turboreferat.ru

Силы в механике — реферат

Российский Государственный Аграрный Университет - Московская Сельскохозяйственная Академия имени К.А. Тимирязева

Кафедра физики

Реферат на тему: «Силы в механике»

выполнила:

студентка

106 группы

Енюшкина Кристина

проверил:

Пронин Б.В.

Москва 2012

Содержание

Введение

Понятие силы

Законы Ньютона

Силы трения

Закон сохранения импульса

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Физика-наука о наиболее общих свойствах материи и формах её движения.

Известны два вида материи: вещество и поле. К первому виду материи –веществу относятся атомы, молекулы и все построенные из них тела. Второй вид образуют гравитационные, электромагнитные и другие поля. Материя находится в непрерывном движении, под которым понимается всякое изменение вообще.

Понятие силы

Законы Ньютона

F=ma=m*dv/dt.

F=d*mv/dt,

mv=p.

Таким образом, можем получить более общую формулировку второго закона Ньютона:

F=dp/dt.

F12= - F21,

Силы трения

При соприкосновении движущихся (или приходящих в движение) тел с другими телами, а также с частицами вещества окружающей среды возникают силы, препятствующие такому движению. Эти силы называют силами трения. Действие сил трения всегда сопровождается превращением механической энергии во внутреннюю и вызывает нагревание тел и окружающей их среды.

Существует внешнее и внутреннее трение (иначе называемое вязкостью). Внешним называют такой вид трения, при котором в местах соприкосновения твердых тел возникают силы, затрудняющие взаимное перемещение тел и направленные по касательной к их поверхностям.

Внутренним трением (вязкостью) называется вид трения, состоящий в том, что при взаимном перемещении. слоев жидкости или газа между ними возникают касательные силы, препятствующие такому перемещению.

Внешнее трение подразделяют на трение покоя (статическое трение) и кинематическое трение. Трение покоя возникает между неподвижными твердыми телами, когда какое-либо из них пытаются сдвинуть с места. Кинематическое трение существует между взаимно соприкасающимися движущимися твердыми телами. Кинематическое трение, в свою очередь, подразделяется на трение скольжения и трение качения.

В жизни человека силы трения играют важную роль. В одних случаях он их использует, а в других борется с ними. Силы трения имеют электромагнитную природу.

Трение покоя:

Наблюдения показывают, что сила трения покоя всегда направлена противоположно действующей на тело внешней силе, стремящейся привести это тело в движение. До определенного момента сила трения покоя увеличивается с возрастанием внешней силы, уравновешивая последнюю. Максимальное значение силы трения покоя пропорционально модулю силы Fд давления, производимого телом на опору.

По третьему закону Ньютона сила Fд давления тела на опору равна по модулю силе N реакции опоры. Поэтому максимальная сила трения покоя пропорциональна силе реакции опоры. Для модулей этих сил справедливо следующее соотношение:

Fп=fпN,

где fп - безразмерный коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом трения покоя. Значение этого коэффициента зависит от материала и состояния трущихся поверхностей.

Определить значение коэффициента трения покоя можно следующим образом. Пусть тело (плоский брусок) лежит на наклонной плоскости АВ На него действуют три силы: сила тяжести F, сила трения покоя Fп и сила реакции опоры N. Нормальная составляющая Fп силы тяжести представляет собой силу давления Fд, производимого телом на опору,

т. е.

FН=Fд.

Тангенциальная составляющая Fт силы тяжести представляет собой силу, стремящуюся сдвинуть тело вниз по наклонной плоскости.

При малых углах наклона a сила Fт уравновешивается силой трения покоя Fп и тело на наклонной плоскости покоится (сила N реакции опоры по третьему закону Ньютона равна по модулю и противоположна по направлению силе Fд, т. е. уравновешивает ее).

Будем увеличивать угол наклона a до тех пор, пока тело не начнет скользить вниз по наклонной плоскости. В этот момент

Fт=Fпmax

fп=Fт/Fн

Fт=Fsina = mg sina; Fн=Fcosa = mg cosa.

fн=sina/cosa=tga.

Измерив угол a, при котором начинается скольжение тела, можно по формуле вычислить значение коэффициента трения покоя fп.

Виды кинематического трения:

Трение скольжения возникает при скольжении одного твердого тела по поверхности другого. Закон для трения скольжения имеет вид

Fc= fcN,

где Fc - модуль силы трения скольжения; fc - безразмерный коэффициент трения скольжения; N - модуль силы реакции опоры. Значение fc зависит от того, из каких веществ изготовлены трущиеся поверхности и от качества их обработки. Если сделать поверхности более гладкими, значение fc уменьшится. Однако уменьшать шероховатость поверхностей можно лишь до определенного предела, так как при очень гладких (например, полированных) поверхностях значение fc вновь увеличивается. Происходит это потому, что молекулы тел с гладкими поверхностями близко подходят друг к другу и силы молекулярного притяжения между ними вызывают "прилипание" тел, препятствующее их скольжению. Трение качения возникает при качении (без скольжения) твердых тел круглой формы по поверхности других твердых тел.

myunivercity.ru

Силы в механике — реферат

Причина появления трения качения заключается в следующем. Под действием силы тяжести круглое твердое тело (например, шар или колесо), находящееся на плоской поверхности, деформируется, вследствие чего оно опирается не на одну точку, а на площадку больших или меньших размеров. Это приводит к тому, что, когда тело начинает катиться, точка А приложения реакции опоры смещается немного вперед от вертикали, проходящей через центр тяжести тела, а линия действия силы реакции опоры R отклоняется немного назад от этой вертикали. При этом нормальная составляющая Rн = N реакции опоры компенсирует силу тяжести F (т.е. Rн =-F), а не скомпенсированная тангенциальная составляющая Rт реакции опоры направлена против движения тела и играет роль силы трения качения Fк. Модуль силы трения качения Fк определяют по закону

Fк = Kк·N/r

где Kк-безразмерный коэффициент трения качения; N=Rн - модуль нормальной составляющей силы реакции опоры; r - радиус катящегося тела.

Если мы сравним между собой коэффициенты всех видов внешнего трения для каких-либо двух материалов, из которых изготовлены соприкасающиеся тела, то увидим, что fп>fc>Kk, т. е. при прочих равных условиях наибольшим является трение покоя, а наименьшим - трение качения.

Fтр=fN,

где f- коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностей.

Fтр=fист(N+Sp0)

Закон Сохранения Импульса

Импульсом называют векторную величину, равную произведению массы тела на ее скорость:

При взаимодействии тел замкнутой системы полный импульс системы остается неизменным:

Закон сохранения импульса есть следствие второго и третьего законов Ньютона. Пример использования закона сохранения импульса.

Рассмотрим неупругое столкновение, при котором выполняется закон сохранения импульса. Пусть при абсолютно неупругом столкновении двух тел их скорость будет общей после удара. Ее нужно определить. Напишем векторное уравнение, соответствующее закону сохранения импульса системы:

После проецирования векторов на выбранную ось получим скалярное уравнение, которое позволит определить искомую величину vобщ. Еще один пример - реактивное движение. Рассмотрим простейший случай этого движения, при котором происходит одномоментное взаимодействие - выстрел из винтовки.

До выстрела скорости винтовки и пули были равны нулю. После выстрела они имели различные скорости. Если известна скорость пули, ее масса и масса ружья, можно определить скорость, которую приобрело ружье после выстрела:

Отсюда после проецирования векторов на выбранную ось получим:

Заключение

Основной раздел классической механики составляют законы Ньютона ,сформулированные в 1687 году. Они являются незыблемым фундаментом научного познания и позволяют решить многие задачи механики , а так же записать уравнения движения для любой механической системы . Законы Ньютона играют исключительную роль в механике и являются обобщением результатов огромного человеческого опыта. Их рассматривают как систему взаимосвязанных законов. Важно понимать, что эти законы имеют ограниченную область применения.

Сегодня мы постоянно пользуемся творениями великого ученого. Можно утверждать ,что на всей физике лежал индивидуальный отпечаток его мысли, наука без него развивалась бы иначе.

Список используемой литературы

Кибец И.Н.,Кибец В.И. Физика: справочник-Харьков:Фолио;Ростов н/Д: Феникс,1997

Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для вузов- М: Высшая школа, 2003

myunivercity.ru

Реферат Сила (механика)

скачать

Реферат на тему:

План:

1 История понятия
2 Ньютоновская механика
- 2.1 Первый закон Ньютона
- 2.2 Второй закон Ньютона
- 2.3 Третий закон Ньютона
3 Фундаментальные взаимодействия
- 3.1 Гравитация
- 3.2 Электромагнитное взаимодействие
  - 3.2.1 Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)
  - 3.2.2 Электромагнитное поле (поле постоянных токов)
- 3.3 Сильное взаимодействие
- 3.4 Слабое взаимодействие
4 Производные виды сил
5 Равнодействующая

Введение

Классическая механика

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}(m \vec{v})$ Второй закон Ньютона

История… Фундаментальные понятия

Пространство · Время · Масса · СилаЭнергия · Импульс

Формулировки

Ньютоновская механикаЛагранжева механикаГамильтонова механикаФормализм Гамильтона — Якоби

Разделы

Прикладная механикаНебесная механикаМеханика сплошных средГеометрическая оптикаСтатистическая механика

Учёные

Галилей · Кеплер · НьютонЭйлер · Лаплас · Д’АламберЛагранж · Гамильтон · Коши

См. также «Физический портал»

1. История понятия

2. Ньютоновская механика

2.1. Первый закон Ньютона

2.2. Второй закон Ньютона

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}\vec{p}}{\mathrm{d}t},$

По определению импульса:

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}\vec{p}}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}\left(m\vec{v}\right)}{\mathrm{d}t},$

где − масса, $\vec{v}$ − скорость.

По правилу нахождения производной произведения:

$\vec{F} = m\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t} + \vec{v}\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t}.$

$\vec{F} = m\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t}.$

Учитывая определение ускорения точки, второй закон Ньютона принимает вид:

$\vec{F} =m\vec{a}.$

2.3. Третий закон Ньютона

$\vec{F}_{1,2}=-\vec{F}_{2,1}.$

$\vec{F}_{1,2}+\vec{F}_{\mathrm{2,1}}=0.$

3. Фундаментальные взаимодействия

3.1. Гравитация

$F=G\frac{m_1 m_2}{R^2}.$

3.2. Электромагнитное взаимодействие

3.2.1. Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)

$\vec{F}= \frac{1}{4 \pi \varepsilon \varepsilon_0} \frac{q_{1}q_{2}}{r^3} \vec{r},$

3.2.2. Электромагнитное поле (поле постоянных токов)

Эрстед установил, что текущий по проводнику ток вызывает отклонение магнитной стрелки.

Фарадей пришёл к выводу, что вокруг проводника с током создаётся магнитное поле.

Закон взаимодействия токов используется для эталонирования постоянного электрического тока.

3.3. Сильное взаимодействие

3.4. Слабое взаимодействие

4. Производные виды сил

Осмотическое давление

5. Равнодействующая

Источники

Григорьев В. И., Мякишев Г. Я. — «Силы в природе»
Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Механика. — Издание 5-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2004. — 224 с. — («Теоретическая физика», том I). — ISBN 5-9221-0055-6

Примечания

Glossary - eobglossary.gsfc.nasa.gov/Library/glossary.php3?mode=alpha&seg=f&segend=h. Earth Observatory. NASA. — «Сила — любой внешний фактор, который вызывает изменение в движении свободного тела или возникновение внутренних напряжений в зафиксированном теле.» (англ.)
Бронштейн И. Н. Семендяев К. А. Справочник по математике. М.: Издательство «Наука» Редакция справочной физико-математической литературы.1964.
↑ 12345Lectures on Physics, Vol 1. — Addison-Wesley, 1963. (англ.)
An introduction to mechanics. — McGraw-Hill. (англ.)
↑ 123University Physics, Sears, Young & Zemansky, pp. 18-38 (англ.)
Хайкин С. Э.Силы инерции и невесомость. Изд-во «Наука» М.,1967, с илл.
Weinberg, S. Dreams of a Final Theory. — Vintage Books USA, 1994. — ISBN 0-679-74408-8 (англ.)
Heath,T.L. The Works of Archimedes (1897) - www.archive.org/details/worksofarchimede029517mbp. Archive.org. (англ.)
↑ 1234Newton, I. The Principia Mathematical Principles of Natural Philosophy. — University of California Press, 1999. — ISBN 0-520-08817-4 (англ.)
Мултановский В. В. Курс теоретической физики. Классическая механика. Основы специальной теории относительности. Релятивистская механика. — М.: Просвещение, 1988. — С. 80−81.
Принято не подчёркивать специально, что в такой формулировке Второй закон Ньютона годится только для наблюдателя, имеющего достаточные основания считать, что он находится в инерциальной системе отсчёта, из которой он и наблюдает движущееся под действием силы тело. Если же он сам находится в системе отсчёта, связанной с ускоряемым телом, в которой оно для него неподвижно, то в этой ситуации Второй закон Ньютона принимает вид: F − ma = 0 . Или F − F(i) = 0 , где F(i) есть сила инерции, действующей на ускоряемое тело, уравновешивающая по Третьему закону Ньютона действующее на него силу, что является причиной неподвижности этого тела в рассматриваемой неинерциальной системе отсчёта. Сила инерции фиктивна в том смысле, что причиной её возникновения не являются, в конечном итоге, ни силы гравитации, ни силы электромагнитного происхождения. Она появляется исключительно из-за неинерциальности движения системы наблюдателя.
Henderson, Tom Lesson 4: Newton's Third Law of Motion - www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/newtlaws/u2l4a.html. The Physics Classroom (1996-2007). (англ.)
Капра, Фритьоф ДАО ФИЗИКИ. СПб.,"ОРИС"*"ЯНА-ПРИНТ". 1994 г. 304 с. ISBN 5-88436-021-5
Nave, R Pauli Exclusion Principle - hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pauli.html. HyperPhysics***** Quantum Physics. (англ.)
University Physics, Sears, Young & Zemansky, pp. 59−82 (англ.)
Sir Isaac Newton: The Universal Law of Gravitation - csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/history/newtongrav.html. Astronomy 161 The Solar System. (англ.)
Статья И. Д. Новикова Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1984. — С. 772−775.

www.wreferat.baza-referat.ru

Реферат Механическая сила

скачать

Реферат на тему:

План:

1 История понятия
2 Ньютоновская механика
- 2.1 Первый закон Ньютона
- 2.2 Второй закон Ньютона
- 2.3 Третий закон Ньютона
3 Фундаментальные взаимодействия
- 3.1 Гравитация
- 3.2 Электромагнитное взаимодействие
  - 3.2.1 Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)
  - 3.2.2 Электромагнитное поле (поле постоянных токов)
- 3.3 Сильное взаимодействие
- 3.4 Слабое взаимодействие
4 Производные виды сил
5 Равнодействующая

Введение

Классическая механика

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}(m \vec{v})$ Второй закон Ньютона

История… Фундаментальные понятия

Пространство · Время · Масса · СилаЭнергия · Импульс

Формулировки

Ньютоновская механикаЛагранжева механикаГамильтонова механикаФормализм Гамильтона — Якоби

Разделы

Прикладная механикаНебесная механикаМеханика сплошных средГеометрическая оптикаСтатистическая механика

Учёные

Галилей · Кеплер · НьютонЭйлер · Лаплас · Д’АламберЛагранж · Гамильтон · Коши

См. также «Физический портал»

1. История понятия

2. Ньютоновская механика

2.1. Первый закон Ньютона

2.2. Второй закон Ньютона

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}\vec{p}}{\mathrm{d}t},$

По определению импульса:

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}\vec{p}}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}\left(m\vec{v}\right)}{\mathrm{d}t},$

где − масса, $\vec{v}$ − скорость.

По правилу нахождения производной произведения:

$\vec{F} = m\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t} + \vec{v}\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t}.$

$\vec{F} = m\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t}.$

Учитывая определение ускорения точки, второй закон Ньютона принимает вид:

$\vec{F} =m\vec{a}.$

2.3. Третий закон Ньютона

$\vec{F}_{1,2}=-\vec{F}_{2,1}.$

$\vec{F}_{1,2}+\vec{F}_{\mathrm{2,1}}=0.$

3. Фундаментальные взаимодействия

3.1. Гравитация

$F=G\frac{m_1 m_2}{R^2}.$

3.2. Электромагнитное взаимодействие

3.2.1. Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)

$\vec{F}= \frac{1}{4 \pi \varepsilon \varepsilon_0} \frac{q_{1}q_{2}}{r^3} \vec{r},$

3.2.2. Электромагнитное поле (поле постоянных токов)

Эрстед установил, что текущий по проводнику ток вызывает отклонение магнитной стрелки.

Фарадей пришёл к выводу, что вокруг проводника с током создаётся магнитное поле.

Закон взаимодействия токов используется для эталонирования постоянного электрического тока.

3.3. Сильное взаимодействие

3.4. Слабое взаимодействие

4. Производные виды сил

Осмотическое давление

5. Равнодействующая

Источники

Григорьев В. И., Мякишев Г. Я. — «Силы в природе»
Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Механика. — Издание 5-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2004. — 224 с. — («Теоретическая физика», том I). — ISBN 5-9221-0055-6

Примечания

Glossary - eobglossary.gsfc.nasa.gov/Library/glossary.php3?mode=alpha&seg=f&segend=h. Earth Observatory. NASA. — «Сила — любой внешний фактор, который вызывает изменение в движении свободного тела или возникновение внутренних напряжений в зафиксированном теле.» (англ.)
Бронштейн И. Н. Семендяев К. А. Справочник по математике. М.: Издательство «Наука» Редакция справочной физико-математической литературы.1964.
↑ 12345Lectures on Physics, Vol 1. — Addison-Wesley, 1963. (англ.)
An introduction to mechanics. — McGraw-Hill. (англ.)
↑ 123University Physics, Sears, Young & Zemansky, pp. 18-38 (англ.)
Хайкин С. Э.Силы инерции и невесомость. Изд-во «Наука» М.,1967, с илл.
Weinberg, S. Dreams of a Final Theory. — Vintage Books USA, 1994. — ISBN 0-679-74408-8 (англ.)
Heath,T.L. The Works of Archimedes (1897) - www.archive.org/details/worksofarchimede029517mbp. Archive.org. (англ.)
↑ 1234Newton, I. The Principia Mathematical Principles of Natural Philosophy. — University of California Press, 1999. — ISBN 0-520-08817-4 (англ.)
Мултановский В. В. Курс теоретической физики. Классическая механика. Основы специальной теории относительности. Релятивистская механика. — М.: Просвещение, 1988. — С. 80−81.
Принято не подчёркивать специально, что в такой формулировке Второй закон Ньютона годится только для наблюдателя, имеющего достаточные основания считать, что он находится в инерциальной системе отсчёта, из которой он и наблюдает движущееся под действием силы тело. Если же он сам находится в системе отсчёта, связанной с ускоряемым телом, в которой оно для него неподвижно, то в этой ситуации Второй закон Ньютона принимает вид: F − ma = 0 . Или F − F(i) = 0 , где F(i) есть сила инерции, действующей на ускоряемое тело, уравновешивающая по Третьему закону Ньютона действующее на него силу, что является причиной неподвижности этого тела в рассматриваемой неинерциальной системе отсчёта. Сила инерции фиктивна в том смысле, что причиной её возникновения не являются, в конечном итоге, ни силы гравитации, ни силы электромагнитного происхождения. Она появляется исключительно из-за неинерциальности движения системы наблюдателя.
Henderson, Tom Lesson 4: Newton's Third Law of Motion - www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/newtlaws/u2l4a.html. The Physics Classroom (1996-2007). (англ.)
Капра, Фритьоф ДАО ФИЗИКИ. СПб.,"ОРИС"*"ЯНА-ПРИНТ". 1994 г. 304 с. ISBN 5-88436-021-5
Nave, R Pauli Exclusion Principle - hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pauli.html. HyperPhysics***** Quantum Physics. (англ.)
University Physics, Sears, Young & Zemansky, pp. 59−82 (англ.)
Sir Isaac Newton: The Universal Law of Gravitation - csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/history/newtongrav.html. Astronomy 161 The Solar System. (англ.)
Статья И. Д. Новикова Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1984. — С. 772−775.

wreferat.baza-referat.ru

Реферат Сила (физика)

скачать

Реферат на тему:

План:

1 История понятия
2 Ньютоновская механика
- 2.1 Первый закон Ньютона
- 2.2 Второй закон Ньютона
- 2.3 Третий закон Ньютона
3 Фундаментальные взаимодействия
- 3.1 Гравитация
- 3.2 Электромагнитное взаимодействие
  - 3.2.1 Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)
  - 3.2.2 Электромагнитное поле (поле постоянных токов)
- 3.3 Сильное взаимодействие
- 3.4 Слабое взаимодействие
4 Производные виды сил
5 Равнодействующая

Введение

Классическая механика

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}(m \vec{v})$ Второй закон Ньютона

История… Фундаментальные понятия

Пространство · Время · Масса · СилаЭнергия · Импульс

Формулировки

Ньютоновская механикаЛагранжева механикаГамильтонова механикаФормализм Гамильтона — Якоби

Разделы

Прикладная механикаНебесная механикаМеханика сплошных средГеометрическая оптикаСтатистическая механика

Учёные

Галилей · Кеплер · НьютонЭйлер · Лаплас · Д’АламберЛагранж · Гамильтон · Коши

См. также «Физический портал»

1. История понятия

2. Ньютоновская механика

2.1. Первый закон Ньютона

2.2. Второй закон Ньютона

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}\vec{p}}{\mathrm{d}t},$

По определению импульса:

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}\vec{p}}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}\left(m\vec{v}\right)}{\mathrm{d}t},$

где − масса, $\vec{v}$ − скорость.

По правилу нахождения производной произведения:

$\vec{F} = m\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t} + \vec{v}\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t}.$

$\vec{F} = m\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t}.$

Учитывая определение ускорения точки, второй закон Ньютона принимает вид:

$\vec{F} =m\vec{a}.$

2.3. Третий закон Ньютона

$\vec{F}_{1,2}=-\vec{F}_{2,1}.$

$\vec{F}_{1,2}+\vec{F}_{\mathrm{2,1}}=0.$

3. Фундаментальные взаимодействия

3.1. Гравитация

$F=G\frac{m_1 m_2}{R^2}.$

3.2. Электромагнитное взаимодействие

3.2.1. Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)

$\vec{F}= \frac{1}{4 \pi \varepsilon \varepsilon_0} \frac{q_{1}q_{2}}{r^3} \vec{r},$

3.2.2. Электромагнитное поле (поле постоянных токов)

Эрстед установил, что текущий по проводнику ток вызывает отклонение магнитной стрелки.

Фарадей пришёл к выводу, что вокруг проводника с током создаётся магнитное поле.

Закон взаимодействия токов используется для эталонирования постоянного электрического тока.

3.3. Сильное взаимодействие

3.4. Слабое взаимодействие

4. Производные виды сил

Осмотическое давление

5. Равнодействующая

Источники

Григорьев В. И., Мякишев Г. Я. — «Силы в природе»
Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Механика. — Издание 5-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2004. — 224 с. — («Теоретическая физика», том I). — ISBN 5-9221-0055-6

Примечания

Glossary - eobglossary.gsfc.nasa.gov/Library/glossary.php3?mode=alpha&seg=f&segend=h. Earth Observatory. NASA. — «Сила — любой внешний фактор, который вызывает изменение в движении свободного тела или возникновение внутренних напряжений в зафиксированном теле.» (англ.)
Бронштейн И. Н. Семендяев К. А. Справочник по математике. М.: Издательство «Наука» Редакция справочной физико-математической литературы.1964.
↑ 12345Lectures on Physics, Vol 1. — Addison-Wesley, 1963. (англ.)
An introduction to mechanics. — McGraw-Hill. (англ.)
↑ 123University Physics, Sears, Young & Zemansky, pp. 18-38 (англ.)
Хайкин С. Э.Силы инерции и невесомость. Изд-во «Наука» М.,1967, с илл.
Weinberg, S. Dreams of a Final Theory. — Vintage Books USA, 1994. — ISBN 0-679-74408-8 (англ.)
Heath,T.L. The Works of Archimedes (1897) - www.archive.org/details/worksofarchimede029517mbp. Archive.org. (англ.)
↑ 1234Newton, I. The Principia Mathematical Principles of Natural Philosophy. — University of California Press, 1999. — ISBN 0-520-08817-4 (англ.)
Мултановский В. В. Курс теоретической физики. Классическая механика. Основы специальной теории относительности. Релятивистская механика. — М.: Просвещение, 1988. — С. 80−81.
Принято не подчёркивать специально, что в такой формулировке Второй закон Ньютона годится только для наблюдателя, имеющего достаточные основания считать, что он находится в инерциальной системе отсчёта, из которой он и наблюдает движущееся под действием силы тело. Если же он сам находится в системе отсчёта, связанной с ускоряемым телом, в которой оно для него неподвижно, то в этой ситуации Второй закон Ньютона принимает вид: F − ma = 0 . Или F − F(i) = 0 , где F(i) есть сила инерции, действующей на ускоряемое тело, уравновешивающая по Третьему закону Ньютона действующее на него силу, что является причиной неподвижности этого тела в рассматриваемой неинерциальной системе отсчёта. Сила инерции фиктивна в том смысле, что причиной её возникновения не являются, в конечном итоге, ни силы гравитации, ни силы электромагнитного происхождения. Она появляется исключительно из-за неинерциальности движения системы наблюдателя.
Henderson, Tom Lesson 4: Newton's Third Law of Motion - www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/newtlaws/u2l4a.html. The Physics Classroom (1996-2007). (англ.)
Капра, Фритьоф ДАО ФИЗИКИ. СПб.,"ОРИС"*"ЯНА-ПРИНТ". 1994 г. 304 с. ISBN 5-88436-021-5
Nave, R Pauli Exclusion Principle - hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pauli.html. HyperPhysics***** Quantum Physics. (англ.)
University Physics, Sears, Young & Zemansky, pp. 59−82 (англ.)
Sir Isaac Newton: The Universal Law of Gravitation - csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/history/newtongrav.html. Astronomy 161 The Solar System. (англ.)
Статья И. Д. Новикова Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1984. — С. 772−775.

wreferat.baza-referat.ru

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..