Динамика Динамика (от греч. dynamikos — сила) … (физика)

Страница Динамика: определение и типы задач

Динамика

Динамика (от греч. dynamikos — сила) — раздел механики, посвященный изучению движения материальных тел под действием приложенных к ним сил.
Движения любых материальных тел (кроме микрочастиц), происходящие со скоростями, далёкими от скорости света, изучаются в так называемой классической динамике.

В динамике рассматриваются решения двух типов задач:

зная закон движения данного тела (т. е. уравнения, определяющие положение тела в пространстве в любой момент времени), найти силы, под действием которых это движение происходит;
зная силы, действующие на данное тело или систему тел, определить закон движения этого тела или системы.
Второй тип задач является в динамике основным.

Справа возле каждого слайда — пустые строки для записей. Задание ученика: добавить пояснения в строчки.

Решение

Слайд «Динамика»
Динамика — «наука о силах и движении». Она отвечает на вопрос: почему тело движется именно так? Кинематика только описывает движение, а динамика объясняет его причину — силу.

Слайд с определением

Динамика — раздел механики, изучающий движение тел под действием сил.
Слово происходит от греческого dynamikos — «сила».
Классическая динамика (динамика Ньютона) верна для обычных тел и скоростей, много меньших скорости света м/с.
Микрочастицы (электроны, атомы) и скорости, близкие к , описывают квантовая механика и теория относительности.

Слайд «Два типа задач»

-й тип (обратная задача): известен закон движения, например . Нужно найти силы. Порядок такой: по находим ускорение , затем по находим силу.
-й тип (основная задача): известны силы и начальные условия. Нужно найти закон движения . Порядок такой: по силам находим , затем скорость и координату.
Второй тип основной, потому что именно он позволяет предсказывать движение: полёт снаряда, орбиту спутника.

💡 Почему так

Динамика связывает силу и изменение движения. Основная задача — по известным силам предсказать движение тела.

Ответ

✓ dzmen.ru

Динамика — раздел механики о движении тел под действием сил (от греч. dynamikos — «сила»); классическая динамика справедлива для тел, не микрочастиц, при скоростях много меньше скорости света. Два типа задач: ) по закону движения найти силы; ) по силам найти закон движения — это основная задача.

Страница Взаимодействие тел: виды фундаментальных взаимодействий

Взаимодействие тел.

Гравитационное взаимодействие универсально: в нем участвуют все тела в природе — от звезд, планет и галактик до микрочастиц: атомов, электронов, ядер.
Однако как для элементарных частиц микромира, так и для окружающих нас предметов макромира силы гравитационного взаимодействия настолько малы, что ими можно пренебречь.

Слабое взаимодействие присуще всем элементарным частицам, кроме фотона. Оно отвечает за большинство ядерных реакций распада и многие превращения элементарных частиц.
Электромагнитное взаимодействие определяет структуру вещества, связывая электроны и ядра в атомах и молекулах, объединяя атомы и молекулы в различные вещества. Электромагнитное взаимодействие является причиной таких явлений, как упругость, трение, вязкость, магнетизм и составляет природу соответствующих сил.
Сильное взаимодействие осуществляется между частицами в ядре атома.

Справа возле каждого слайда — пустые строки для записей. Задание ученика: добавить пояснения в строчки.

Решение

Слайд «Взаимодействие тел»
Тела действуют друг на друга. Действие всегда взаимно: если одно тело действует на другое, то и второе действует на первое. В природе существуют фундаментальных взаимодействия: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное.

Слайд «Гравитационное»

Универсально: участвуют все тела, от галактик до атомов.
Действует на больших расстояниях.
Между малыми телами очень слабое (например, между двумя людьми его не заметить).
Становится заметным, когда одно из тел огромно: Земля, Луна, Солнце. Именно оно держит планеты на орбитах.

Слайд со слабым, электромагнитным и сильным

Слабое: присуще всем элементарным частицам, кроме фотона. Отвечает за радиоактивный распад и превращения частиц.
Электромагнитное: связывает электроны с ядрами и атомы в молекулы, определяет строение вещества. Из-за него возникают сила упругости, сила трения, вязкость и магнетизм.
Сильное: действует между частицами внутри ядра (протонами и нейтронами), удерживает ядро от распада. Действует на очень малых расстояниях.

В механике все силы (упругости, трения) имеют электромагнитную природу, кроме гравитационной.

💡 Почему так

Все силы, с которыми имеет дело механика, сводятся к гравитационному и электромагнитному взаимодействиям. Слабое и сильное проявляются только внутри ядра и в микромире.

Ответ

✓ dzmen.ru

Четыре фундаментальных взаимодействия: гравитационное (универсальное, заметно для огромных тел), слабое (распады и превращения частиц), электромагнитное (строение вещества, упругость, трение, магнетизм), сильное (связывает частицы в ядре атома).

Страница Сила, её обозначение и единица

Сила. Принцип суперпозиции сил

Сила в механике — это величина, являющаяся мерой взаимодействия тел.
Схема «Виды сил при механическом движении»: силы упругости, силы трения, гравитационные силы (всемирного тяготения).
Сила — векторная величина, характеризующаяся численным значением, направлением в пространстве и точкой приложения.

Сила обычно обозначается буквой $F$ , модуль силы — буквой $F$ (без стрелки).
Проявлением действия силы является изменение ускорения тела.
Единицей силы в СИ является ньютон (Н). Один ньютон (1 Н) — это сила, которая за 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с.

Справа возле каждого слайда — пустые строки для записей. Задание ученика: добавить пояснения в строчки.

Решение

Слайд «Сила. Принцип суперпозиции сил»
Это тема параграфа: сначала что такое сила, потом как складываются несколько сил.

Слайд «Сила в механике»

Сила — мера взаимодействия тел: чем сильнее взаимодействие, тем больше сила.
Виды сил в механике: сила упругости (деформация тел), сила трения (соприкосновение движущихся или стремящихся двигаться поверхностей), гравитационная сила (всемирное тяготение).
Сила — вектор. У неё три характеристики: модуль (численное значение), направление, точка приложения. Поэтому на рисунке силу изображают стрелкой.

Слайд «Обозначение и единица»

— вектор силы, — её модуль (число, без стрелки).
Сила не создаёт скорость, а меняет её, то есть вызывает ускорение. Если на тело не действуют силы или они уравновешены, ускорения нет.
Единица силы в СИ — ньютон. Из определения: , то есть .
Пример: тело массой кг разгоняется силой Н так, что за каждую секунду его скорость растёт на м/с.

💡 Почему так

Сила — векторная мера взаимодействия, она вызывает ускорение. Ньютон определяется через ускорение: .

Ответ

✓ dzmen.ru

Сила — векторная мера взаимодействия тел (модуль, направление, точка приложения). Виды: упругости, трения, тяготения. Обозначение: (вектор), (модуль). Сила вызывает ускорение. Единица — ньютон: .

Страница Сложение сил, равнодействующая, принцип суперпозиции

Сложение сил
Сила $F$ , оказывающая на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих на это тело сил $F_{1}$ , $F_{2}$ , $F_{3}$ и т.д. называется равнодействующей этих сил.
Например, равнодействующую $F$ двух сил $F_{1}$ и $F_{2}$ , приложенных к одной точке тела, можно найти по правилу сложения векторов (правилу параллелограмма).

Принцип суперпозиции: при взаимодействии одного тела одновременно с несколькими телами каждое из тел действует независимо от других тел и равнодействующая сила $F$ является суммой векторов всех действующих сил:

F_{p} = F_{1} + F_{2} + F_{3} + \dots + F_{n}

Примеры действия на тело двух сил вдоль одной прямой (на рисунке: две силы в противоположные стороны и три силы в одну сторону).

Пример действия на тело нескольких сил, действующих по разным направлениям (на рисунке лодка, которую тянут бурлаки/силы тяги и сопротивления):

R = F_{p} + F_{ш} + F_{э} = 0

Справа возле каждого слайда — пустые строки для записей. Задание ученика: добавить пояснения в строчки.

Решение

Надписи в формуле последнего слайда на фото мелкие, поэтому индексы у сил там даны как на рисунке и могут читаться иначе. Суть записи от этого не меняется: сумма сил равна нулю.

Слайд «Сложение сил»

Равнодействующая — это одна сила, которая заменяет все силы, приложенные к телу, и действует на него так же, как все они вместе.
Для двух сил, приложенных к одной точке, применяют правило параллелограмма: на силах и строят параллелограмм. Его диагональ из общей точки — это равнодействующая .

Слайд «Принцип суперпозиции»

Каждое тело действует на данное тело независимо от других.
Равнодействующая — векторная сумма всех сил: .
Две силы вдоль одной прямой:
- в одну сторону: ;
- в противоположные стороны: , а направлена она туда, куда направлена большая сила.
Пример: Н вправо, Н влево. Тогда Н вправо.

Слайд «Силы по разным направлениям»

Силы, направленные под углом, складывают по правилу параллелограмма (или треугольника), а не просто арифметически.
На рисунке две силы под углом заменяют их равнодействующей. Она направлена вдоль той же прямой, что и сила, ей противоположная (на рисунке уравновешивающая).
Если , силы уравновешены. Тело либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно (ускорения нет).

💡 Почему так

Равнодействующая — векторная сумма всех сил. Если она равна нулю, силы уравновешены и ускорения нет.

Ответ

✓ dzmen.ru

Равнодействующая — сила, заменяющая действие нескольких сил; находится как векторная сумма: . Две силы вдоль одной прямой: в одну сторону , в разные — . Силы под углом складывают по правилу параллелограмма. Если , силы уравновешены.

Страница Первый и второй законы Ньютона

Законы динамики Ньютона (Исаак Ньютон (1643-1727))

Первый закон Ньютона
Существуют такие системы отсчёта, в которых всякое тело будет сохранять состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока действие других тел не заставит его изменить это состояние.
Первый закон Ньютона называют законом инерции. Системы отсчета, относительно которых выполняется 1-ый закон Ньютона, называются инерциальными.
Свойство тела сохранять состояние покоя или движения с постоянной скоростью называется инертностью тела.
Масса – мера инертности тела.
(Рисунок: $v = co n s t$ , при $F = 0$ )

Второй закон Ньютона
Ускорение движения тела прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе тела:

a = \frac{F}{m}, F = m a

Если к телу приложено несколько сил, то ускорение

a

тела прямо пропорционально равнодействующей

F_{p}

всех сил и обратно пропорционально массе

m

тела:

a = \frac{F _{p}}{m}

или, иначе:

F_{1} + F_{2} + F_{3} + \dots = m a

Второй закон механики выполняется только в инерциальных системах отсчёта.

Справа возле каждого слайда — пустые строки для записей. Задание ученика: добавить пояснения в строчки.

Решение

Слайд «Законы динамики Ньютона»
Исаак Ньютон (–) — английский учёный. В основе классической динамики лежат три его закона. На странице разобраны первые два.

Первый закон Ньютона (закон инерции)

Если на тело не действуют другие тела (или их действия уравновешены), оно покоится или движется равномерно и прямолинейно: .
Закон выполняется не во всех системах отсчёта. Системы, где он выполняется, называют инерциальными. Например, систему, связанную с Землёй, приближённо считают инерциальной.
Инертность — свойство тела сохранять скорость. Чем больше масса, тем сильнее тело «сопротивляется» изменению скорости, поэтому масса — мера инертности.
Пример: пассажир в автобусе при резком торможении наклоняется вперёд — тело продолжает двигаться по инерции.

Второй закон Ньютона

Ускорение прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе: , откуда .
Направление ускорения совпадает с направлением силы.
Если сил несколько, в закон подставляют равнодействующую: или .
Закон выполняется только в инерциальных системах отсчёта.
Пример: тело массой кг, на него действует сила Н. Тогда .
Для второй закон даёт , то есть первый закон — частный случай второго.

💡 Почему так

Первый закон: без действия сил (или при уравновешенных силах) скорость постоянна. Второй закон: ускорение определяется равнодействующей силой и массой: .

Ответ

✓ dzmen.ru

-й закон (инерции): при тело покоится или движется с в инерциальной системе отсчёта; масса — мера инертности. -й закон: , то есть ; ускорение сонаправлено с равнодействующей силой; закон верен только в инерциальных системах.

Помогло?

Динамика Динамика (от греч. dynamikos — сила) — раздел механики, посвященный…