Закон за движение механика

Ранее рассматривались характеристики прямолинейного движения: перемещение, скорость, ускорение. Их аналогами при вращательном движении являются: угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение.

  • Роль перемещения во вращательном движении играет угол;
  • Величина угла поворота за единицу времени — это угловая скорость;
  • Изменение угловой скорости за единицу времени — это угловое ускорение.

Во время равномерного вращательного движения тело совершает движение по окружности с одинаковой скоростью, но с изменяющимся направлением. Например, такое движение совершают стрелки часов по циферблату.

Допустим, шар равномерно вращается на нити длиной 1 метр. При этом он будет описывать окружность с радиусом 1 метр. Длина такой окружности: C = 2πR = 6,28 м

Время, за которое шар полностью делает один полный оборот по окружности, называется периодом вращения — T.

Чтобы вычислить линейную скорость шара, необходимо разделить перемещение на время, т.е. длину окружности на период вращения:

Если наш шар будет делать один оборот за 1 секунду (период вращения = 1с), то его линейная скорость:
V = 6,28/1 = 6,28 м/с

В любой точке вращательного движения шара вектор его линейной скорости направлен перпендикулярно радиусу. Нетрудно догадаться, что при таком вращении по окружности, вектор линейной скорости шара постоянно меняет свое направление. Ускорение, характеризующее такое изменение скорости, называется центробежным (центростремительным) ускорением.

Во время равномерного вращательного движения меняется только направление вектора скорости, но не величина! Поэтому линейное ускорение = 0. Изменение линейной скорости поддерживается центробежным ускорением, которое направлено к центру окружности вращения перпендикулярно вектору скорости — aц.

Центробежное ускорение можно вычислить по формуле: aц = V 2 /R

Чем больше линейная скорость тела и меньше радиус вращения, тем центробежное ускорение больше.

Из прямолинейного движения мы знаем, что сила равна произведению массы тела на его ускорение.

При равномерном вращательном движении на вращающееся тело действует центробежная сила:

Если наш шарик весит 1 кг, то для удержания его на окружности понадобится центробежная сила:

С центробежной силой мы сталкиваемся в повседневной жизни при любом повороте.

Задача №1: расчитать, какую максимальную скорость может развить тело в повороте с радиусом 30 метров при коэффициенте трения 0,9, чтобы «вписаться» в этот поворот.

Наверняка вы обращали внимание, что некоторые повороты на шоссе имеют некоторый наклон внутрь поворота. Такие повороты «легче» проходить, вернее, можно проходить с бОльшей скоростью. Рассмотрим какие силы действуют на автомобиль в таком повороте с наклоном. При этом силу трения учитывать не будем, а центробежное ускорение будет компенсироваться только горизонтальной составляющей силы тяжести:

В вертикальном направлении на тело действует сила тяжести Fg = mg, которая уравновешивается вертикальной составляющей нормальной силы Fнcosα:

Подставляем значение нормальной силы в исходную формулу:

Опять обратите внимание, что в расчетах не участвует масса тела!

Задача №2: на некотором участке шоссе имеется поворот с радиусом 100 метров. Средняя скорость прохождения этого участка дороги автомобилями 108 км/ч (30 м/с). Каким должен быть безопасный угол наклона полотна дороги на этом участке, чтобы автомобиль «не вылетел» (трением пренебречь)?

α = arctg(V 2 /gR) = arctg(30 2 /9,8·100) = 0,91 = 42°

Ответ: 42°. Довольно приличный угол. Но, не забывайте, что в наших расчетах мы не принимаем во внимание силу трения дорожного полотна.

При вращательном движении основной единицей измерения углового перемещения является радиан.

  • 2π радиан = 360° — полная окружность
  • π радиан = 180° — половина окружности
  • π/2 радиан = 90° — четверть окружности

Чтобы перевести градусы в радианы, необходимо значение угла разделить на 360° и умножить на 2π. Например:

Ниже в таблице представлены основные формулы прямолинейного и вращательного движения.

prosto-o-slognom.ru

Аннотация.
Предложены новые законы механики, работающие во всех без исключения системах отсчета, в том числе, не инерциальных. Показана единая природа гравитационных и инерционных сил. Дано новое определение массы материального тела. Законы классической механики являются частными случаями новых законов. Сформулирован принцип абсолютности, утверждающий, что все физические параметры любого процесса, в частности, энергия, силы, промежутки времени и геометрические формы, одинаковы во всех системах отсчета.

Оглавление.
Предисловие.
Свойства эфира.
Эфир и масса.
Эфир и движение.
Эфир и гравитация.
Эфир и классическая механика.
Принцип абсолютности.
Эфир и скорость света.
Эфир и СТО.
Эфир и ОТО .
Заключение.

  • распространение электромагнитных волн — никакие волны не могут распространяться в пустоте;
  • гравитационное взаимодействие — никакие тела не могут взаимодействовать через пустоту;
  • так называемое, «искривление пространства» — если пространство способно изменять направление луча света, значит, оно имеет некие свойства, а пустота не может обладать никакими свойствами;
  • так называемое, «превращение массы в энергию» — нечто не может стать ничем (пустотой), но частицы могут распадаться до элементов эфира.

Существование эфира подтверждается множеством экспериментов, проведенных с целью измерения скорости света [3], [4], [5]. В частности, Д. Миллером в результате проведения тщательных экспериментов выявлена следующая закономерность: скорость «эфирного ветра» (отклонение скорости света от c) возрастает с увеличением расстояния от поверхности Земли.

  • высокая проникающая способность — эфир может проникать сквозь толщи любого вещества, подобно тому, как воздух проходит сквозь волейбольную сетку. Степень проницаемости эфира веществом мы соотнесем обратно пропорционально с плотностью этого вещества;
  • сверхтекучесть — движение эфира происходит почти с нулевой потерей энергии на трение;
  • увлекаемостьдвижением — та часть эфира, которая не проникает сквозь материальное тело при его движении, способна начинать двигаться вместе с телом. Иначе говоря, движение тела относительно эфира приводит в движение эфир, а движение эфира относительно тела, приводит это тело в движение, если этому ничто не препятствует;
  • поглощаемость — материальные тела способны поглощать эфир, включая эфироны (корпускулы эфира) в состав своих атомов;
  • разрушительность — при движении материального тела относительно эфира с высокой скоростью, эфир способен разрушить это материальное тело. (В первую очередь это касается «короткоживущих» элементарных частиц);
  • магнетизм — как во всякой упругой среде, в эфире могут образовываться различного рода волны и вихри. Будем полагать, что электромагнитные явления есть проявления такого рода движений.

Таким образом, с учетом влияния эфира на движение тел, мы можем дать следующее определение массы:

Будем полагать, что при движении тела с постоянной скоростью относительно неподвижного эфира, созданный вихрь имеет постоянные (слабо затухающие) характеристики в силу высокой текучести эфира. Ускоренное же движение тела вызывает усиление или затухание (при торможении) вихря. При этом, во время ускоренного движения, в эфире образуются волны, движущиеся затем независимо от тела, подобно тому, как если толкнуть какой либо предмет в воде, на ее поверхности возникают волны. Такое представление об образовании волны продемонстрировано на рис. 2.

Волна бегущая перед телом на рис. 2 есть ни что иное, как небольшое уплотнение эфира, а волна бегущая за телом — небольшая разряженность эфира. Сами же волны будут границей между эфиром еще неподвижным и эфиром, начавшимся двигаться вместе с телом. Обозначим скорость волны в эфире (относительно неподвижного эфира) буквой c. Что же будет происходить, если скорость тела v (относительно неподвижного эфира) будет близка к скорости эфирной волны, и при этом, к телу будет приложена постоянно действующая сила?

После того, как мы дали определение массе, такое «сгущение» волн эфира при скорости тела v близкой к c можно трактовать как рост массы. В этом случае, массу тела, зависящую от скорости, можно выразить как произведение массы покоя m0 (масса тела при v=0) и множителя, зависящего от скорости:

Как мы только что выяснили, для создания ускоренного движения тела в эфире, мы должны преодолеть некоторую реакцию эфира на изменение движения. Эта реакция, которую мы назовем силой инерции, пропорциональна массе тела и его ускорению относительно эфира:

Подчеркнем, что в этой формуле есть принципиальное отличие от второго закона Ньютона, заключающееся в том, что ускорение ar есть не ускорение в некоторой инерциальной системе отсчета (ИСО), а ускорение точки относительно движущегося эфира. Чтобы упростить понимание сказанного, а также чтобы сформулировать (1) для любой произвольной системы координат (СК), выразим ускорение как производную от скорости.

где
q — очень важная физическая константа, характеризующая свойства эфира, и которая еще не определена.

Однако первый закон Ньютона утверждает, что материальное тело будет двигаться по прямой линии с постоянной скоростью, если на него не действуют никакие силы. Разве это не доказанный научный факт?

F — вектор внешней силы, действующий на материальную точку.

Принцип предлагаемого гравитационного механизма не является новым, он был предложен М. Ломоносовым и независимо от него Георг Луи Лессажем [2], затем развивался рядом авторов и имеет современных последователей [6],[7].

v — скорость движения среды;
K — некий коэффициент, зависящий от скорости поглощения;
R — расстояние от центра шара.

Поскольку мы предположили, что скорость поглощения эфира пропорциональна массе, то перепишем полученную зависимость с учетом массы.

va — скорость движения эфира;
M — масса тела, поглощающего эфир;
k — коэффициент поглощения эфира единицей массы.

Определим силу, удерживающую в неподвижном состоянии некоторую материальную точку, находящуюся на расстоянии R от центра шара. Для этого воспользуемся уравнением (3). Для неподвижной точки a=0, v=0, а также aa =0 (так как скорость эфира в неподвижной относительно рассматриваемого шара точке не меняется во времени), получим

Это уравнение отличается от уравнения классической механики слагаемым
(q — G . M/R 3 ) . v и может объяснить установленный факт, что для удаленных тел, приближающихся друг к другу с высокой скоростью, сила их взаимного притяжения будет меньше, чем ее статическое значение [8].

— все планеты вращаются в одном направлении;
— вращение планет происходит «бесконечно» долго;
— траектории планет устойчивы (что не объяснить классической механикой, например, при любом, даже малом, влиянии кометы, орбиты планет превратились бы в прецессирующие эллипсы [www.spin.nw.ru]),
— эфир имеет свойство » увлекаемости движением»,

мы сделаем важный вывод о том, что эфир вращается вокруг центра системы в одном направлении с планетами. Именно эфир стабилизирует орбиты планет. Кроме того, поскольку эфир движется в центр системы и поглощается звездой, то мы будем полагать, что движение эфира имеет спиралевидный характер. Для наглядности сказанного на рис. 4. представлен характер движения эфира планетарной системы в плоскости эклиптики.

Интересным является вопрос и о том, как движется эфир в плоскости перпендикулярной плоскости эклиптики. Тот факт, что орбиты всех планет и большинства комет близки к плоскости эклиптики, говорит о том, что некая сила постепенно сдвигает все небесные объекты в эту плоскость. Такой силой не может быть никакая другая, кроме силы увлечения эфиром. Исходя из этого, сделаем вывод, что помимо спиралевидного вращения вокруг солнца, эфирные массы имеют составляющую движения в плоскость эклиптики. Линии такого движения изображены на рис. 5.

Что же касается немногочисленных комет, движущихся вокруг солнца против направления вращения эфира, то эти сравнительно молодые кометы, захваченные солнцем, со временем либо изменят направление своего вращения, либо упадут на солнце.

Покажем, что законы классической механики являются частным случаем законов механики эфира. Введем в рассмотрение систему отсчета неподвижно связанную с поверхностью земли. Выделим в этой системе такую локальную область, чтобы ее длина (вдоль оси X) была не очень большой (в этом случае, в локальной области поверхность земли можно считать прямой линией), и чтобы ее высота (вдоль оси Y) тоже не была очень большой, например, не более 1 км.

В рассматриваемой области скорость эфира в проекции на ось X будет равно нулю vax =0. Поскольку значение q на несколько порядков меньше 1 и с учетом того, что скорости материальной точки не очень высоки, примем, что m . q . vx =0 и m . q . vy =0.

Что и требовалось доказать. Проведенный анализ показывает, что
1) Для механики эфира не нужно вводить силу тяготения, как некоторую внешнюю силу, действующую на тело.
2) В природе нет, и не может быть инерциальных систем отсчета. Небольшие области пространства условно можно рассматривать как инерциальные и использовать в них законы классической механики, если
а) изменения направления эфирного потока в границах этой области настолько малы, что этими изменениями можно пренебречь;
б) если скорости движения материальных объектов не очень высоки.

Рассмотрим некоторое материальное тело любой формы, например, параллелепипед, рис. 6. Параллелепипед обладает конкретными физическими свойствами: длиной, шириной, высотой, массой, температурой и т.д.

Поместим рядом с объектом рассмотрения произвольную систему отсчета K, в которой точки параллелепипеда получат определенные координаты. Является ли система отсчета реальным физическим объектом или она есть определенного рода субъективное умозрительное построение? Являются ли координаты точки A параллелепипеда физическими величинами? Мысленно перенесем систему отсчета К в положение K’ — убедимся, что координаты точки A в K’ будут другими.

Все без исключения физические параметры любого процесса абсолютны, то есть, не зависят от того, в какой системе отсчета они рассматриваются.

Из принципа абсолютности вытекает следующий важный вывод: если в результате применения какого-либо закона хотя бы один физический параметр принимает разные значения в разных системах отсчета, то этот закон содержит ошибку.

314159.ru

При решении динамических задач необходимо знать какие силы действуют на тело, закон, позволяющий рассчитать конкретную силу. Цель: получить решение задачи механики исходя из начальных условий, не зная конкретного вида взаимодействия.

Законы Ньютона в полученной ранее форме не позволяют решать задачи на движение тела с переменной массой и при скоростях, сравнимых со скоростью света. Цель: получить записи законов Ньютона в форме, справедливой для этих условий.

Импульс силы Векторная физическая величина, являющаяся мерой действия силы за некоторый промежуток времени. — импульс силы за малый промежуток времени t.

Вектор импульса силы сонаправлен с вектором силы.

Импульс тела. (Количество движения) Векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения и равная произведению массы тела на его скорость.

Вектор импульса тела сонаправлен с вектором скорости тела.

Тогда получим: — второй закон Ньютона в импульсной форме

Импульс силы равен изменению импульса тела. Вектора импульса силы и изменения импульса тела сонаправлены.

Абсолютно упругий удар (шарик отскакивает с прежней по величине скоростью):

Геометрическая (векторная) сумма импульсов взаимодействующих тел, составляющих замкнутую систему, остается неизменной.

Замкнутой называется система тел, взаимодействующих только друг с другом и не взаимодействующих с другими телами. Можно пользоваться и для незамкнутых систем, если сумма внешних сил, действующих на тела системы, равна нулю, или процесс происходит очень быстро, когда внешними воздействиями можно пренебречь (взрыв, атомные процессы).

В общем виде: т.к. система замкнутая, то , следовательно

  1. Любые столкновения тел (биллиардных шаров, автомобилей, элементарных частиц и т.д.);
  2. Движение воздушного шарика при выходе из него воздуха;
  3. Разрывы тел, выстрелы и т.д.

www.eduspb.com

Общий курс «Механика» является частью курса общей физики. Слушатели ознакомятся с основными механическими явлениями и методами их теоретического описания. В лекции включены видеозаписи физических демонстраций, изучаемых механических явлений.
Построение курса традиционно. Курс охватывает классический материал по курсу общей физики, раздел «Механика», читающийся на первом курсе физического факультета МГУ в первом семестре. В курсе будут представлены разделы «Кинематика и динамика материальной точки и простейших систем», «Законы сохранения», «Движение материальной точки в неинерциальных системах отсчета», «Основы релятивистской механики», «Кинематика и динамика твердого тела» «Основы механики деформируемых сред», «Основы гидромеханики и аэромеханики», «Механические колебания и волны».
Курс ориентирован на бакалавров, специализирующихся по естественнонаучным дисциплинам, а также на учителей физики средних школ и на преподавателей вузов. Будет также полезен школьникам, углублённо занимающимся физикой.

Форма обучения заочная (дистанционная).
Еженедельные занятия будут включать просмотр тематических видеолекций, включающих видеозаписи лекционных экспериментов и выполнение тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов. Важным элементом изучения дисциплины является самостоятельное решение физических задач. Решение должно будет содержать строгие и логически верные рассуждения, приводящие к верному ответу.

Курс рассчитан на бакалавров 1 года обучения. Требуется знание физики и математики в объёме средней школы (11 классов).

Введение
В.1 Пространство и время в механике Ньютона
В.2 Система отсчета

В результате освоения дисциплины студент должен знать основные механические явления, методы их теоретического описания и способы их использования в физических приборах; уметь решать задачи из раздела «Механика» курса общей физики.

Компетенции, необходимые для освоения дисциплины: ОНК-1, ПК-1.
Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины: ПК-2; ОНК-5.

openedu.ru

Закон Био Савара Лапласа определяет величину модуля вектора магнитной индукции в точке выбранной произвольно находящейся в магнитном поле. Поле при этом создано постоянным током на некотором участке.

Формулировка закона Био Савара Лапласа имеет вид: При прохождении постоянного тока по замкнутому контуру, находящемуся в вакууме, для точки, отстоящей на расстоянии r0, от контура магнитная индукция будет иметь вид.

Возьмём элементарный участок проводника с током dl, он будет создавать в некоторой точке индукцию магнитного поля dB. dl это элементарный вектор направление, которого совпадает с направлением тока в контуре. r радиус вектор, направленный от dl к точке наблюдения. А вектор dB направлен перпендикулярно элементарному участку проводника dl и одновременно перпендикулярно радиус вектору r.

То есть, проще говоря, элементарный вектор индукции dB направлен перпендикулярно плоскости образованной вектором dl и r. А его направление совпадает с направлением касательной к магнитной индукции. Определить это направление можно с помощью правила правого винта. Применяется оно таким образом.

В случае если поступательное движение винта направлено в сторону движения тока, то направление вращения головки винта указывает направление dB.

где альфа это угол между векторами элементарного участка цепи dl и радиус-вектором r.

electrophysic.ru

Еще по теме:

  • Юрист земляной вал 1 Наталья Наталюк Юрист по налоговым и гражданским спорам, советник налоговой службы РФ III ранга Летом 2016 года в НК РФ появились новации, связанные с порядком представления документов в налоговые органы. Как правильно отреагировать на требование о предоставлении документов, что можно представить в виде скан-образов, […]
  • Кто адвокат у плотника Каждый человек, который трудится в сфере ЖКХ выполняет свои прямые обязанности в соответствии с определёнными правилами, они же — должностные инструкции в сфере ЖКХ. У каждого специалиста они отличаются и имеют свои особенности. Это документ, который представляет собой свод определённых полномочий и обязанностей, […]
  • Размер пособия при выходе на пенсию Работать и получать пенсию гражданину разрешено российским законодательством, причем продолжать трудовую деятельность выгодно, ведь с увеличением страхового стажа увеличивается и размер выплат в связи с ежегодным перерасчетом 1 августа. Однако работающим пенсионерам с 2016 года была отменена индексация пенсий, […]
  • Возможно ли работать и получать пенсию Работать и получать пенсию гражданину разрешено российским законодательством, причем продолжать трудовую деятельность выгодно, ведь с увеличением страхового стажа увеличивается и размер выплат в связи с ежегодным перерасчетом 1 августа. Однако работающим пенсионерам с 2016 года была отменена индексация пенсий, […]
  • Уход на пенсию по достижении Работать и получать пенсию гражданину разрешено российским законодательством, причем продолжать трудовую деятельность выгодно, ведь с увеличением страхового стажа увеличивается и размер выплат в связи с ежегодным перерасчетом 1 августа. Однако работающим пенсионерам с 2016 года была отменена индексация пенсий, […]
  • Как рассчитать единовременное пособие при рождении ребенка в 2018 Какие пособия получает женщина в России при рождении ребенка в 2018 году? Общий их перечень на федеральном уровне установлен законом от 19.05.1995 № 81-ФЗ «О государственных пособиях гражданам, имеющим детей». Другими законами регламентированы дополнительные меры социальной поддержки, в том числе материнский капитал […]
  • Положение о правила обязательного страхования Внимание! Страховые компании начали заключать договоры ОСГОП с 14 марта 2013 года. Штрафы к перевозчикам, не исполнивших свою обязанность по страхованию ответственности, начнут применять с 1 апреля 2013 года. 14.06.2012 г. подписан Президентом РФ Федеральный закон «Об обязательном страховании гражданской […]
  • Страхование жизни при осаго обязательно ли Внимание! Страховые компании начали заключать договоры ОСГОП с 14 марта 2013 года. Штрафы к перевозчикам, не исполнивших свою обязанность по страхованию ответственности, начнут применять с 1 апреля 2013 года. 14.06.2012 г. подписан Президентом РФ Федеральный закон «Об обязательном страховании гражданской […]