Тема: «другий закон Ньютона. Сила. Третій закон Ньютона і закон збереження імпульсу. Принцип відносності Галілея. Деякі наслідки законів Ньютона »

Знати: закони Ньютона, поняття маси, сили, прискорення, імпульсу тіла та сили, відносність руху

Уміти: розв’язувати задачі на визначення прискорення,кута нахилу площини руху, з урахуванням класифікації сил

ü План теоретичного матеріалу.

1. Сила. Маса. Другий закон Ньютона.

2. Третій закон Ньютона.

3. Закон збереження імпульсу.

4. Принцип відносності Галілея.

5. Деякі наслідки законів Ньютона.

Теоретичний матеріал

Другий закон Ньютона. Сила.

Формулювання:

· Прискорення матеріальної точки прямо пропорційне силі, яка на неї діє, та направлене в сторону дії цієї сили

Математично це формулювання може бути записано так:

або

, якщо m — константа.

дe

· F — сила, яка діє на тіло

· m -- маса тіла

· a — прискорення

· v — швидкість

· m v — імпульс, який також позначається як

Це рівняння фактично означає, що чим більша за абсолютним значенням сила буде прикладена до тіла, тим більшим буде його прискорення. Параметр m, або маса, в цьому рівнянні — це насправді коефіцієнт пропорційності, який характеризує інерційні властивості об'єкту. В рівнянні F = m a, прискорення може бути безпосередньо виміряне, на відміну від сили. Тому цей закон має сенс, якщо ми можемо визначити безпосередній вираз для сили F. Одним з таких законів, який визначає правило обчислення гравітаційної сили, є закон всесвітнього тяжіння.

В загальному випадку, коли маса та швидкість об'єкта змінюються з часом, отримаємо:

Рівняння із змінною масою описують реактивний рух.

Важливе фізичне значення цього закону полягає в тому, що тіла взаємодіють, обмінюючись імпульсами й роблять це за допомогою сил.

Третій закон Ньютона: закон дії та протидії

Формулювання:

Сили, що виникають при взаємодії тіл, є рівними за модулем і протилежні за напрямом, та прикладені до різних тіл.

Математично це записується так

,

де - сила, що діє на перше тіло з боку другого тіла, а - навпаки, сила, що діє з боку першого тіла на друге тіло.

Такого суперечливого формулювання, як «на всяку дію є рівна протидія» слід уникати.

Закон у сформульованій формі є справедливим для усіх фізичних сил, хоча існують деякі особливості формулювання цього закону в застосуванні до сил електромагнітного поля.

Закон збереження імпульсу

один із фундаментальних законів фізики, який стверджує, що у замкненій системі сумарний імпульс усіх тіл зберігається. Якщо на систему тіл зовнішні сили не діють або вони врівноважені, то така система називається замкнутою, для неї виконується закон збереження імпульсу: повний імпульс замкнутої системи тіл залишається незмінним за будь-яких взаємодій тіл цієї системи між собою:

Закон збереження імпульсу є наслідком однорідності простору.

Доведення

Розглянемо систему із N тіл, які взаємодіють між собою. Силу, яка діє на i-те тіло з боку j-ого тіла позначимо . Рівняння руху для кожного із N тіл записуються у вигляді:

,

де - імпульс i-ого тіла.

Просумувавши усі рівняння, й враховуючи те, що за третім законом Ньютона

, отримуємо: , звідки

 

Третій закон Ньютона:

Тіла діють одне на одне із силами, спрямованими уздовж однієї прямої, рівними за модулем і протилежними за напрямком: , F₁=F₂

, F₁=F₂

Сила взаємодії тіл виникають парами і мають однакову природу (рис. а,б):

=- =-

 

 

рис. a) рис. б)

 

Сили взаємодії тіл прикладені до різних тілі тому не мають рівнодіючої.

Сила натягу нитки (пружини), яка з’єднує тіла, діє кінцями нитки на кожне тіло з силою натягу (рис. в):

 

 

Рис. в) =- ()

За третім законом Ньютона сила є наслідком взаємодії двох або більшої кількості тіл.

У разі взаємодії двох тіл відношення модулів їх прискорень дорівнює оберненому відношенню їх мас:

або m₁a₁=m₂a₂.

У дії є завжди однакова й протилежна протидія, тобто взаємодії двох тіл однакові між собою і спрямовані у протилежні за напрямком. У третьому законі йдеться про сили, прикладені до різних тіл.

Рівнодійну для сил можна шукати лише у тому разі, коли сили прикладені до одного тіла.

Закон збереження імпульсу.

Геометрична сума імпульсів тіл, які складають замкнуту систему, є величина стала:

m₁ +…+m_n =const.

Закон можна застосувати і для системи тіл, на які дія зовнішніх є скомпенсованою.

Сума імпульсів взаємодіючих тіл в замкнутій системі не змінюється.

Якщо два тіла взаємодіють лише одне з одним, то сума їхніх імпульсів до взаємодії і після залишається однаковою.

У замкнутій (ізольованій) системі сума імпульсів тіл за будь-яких взаємодій між ними може залишатися сталою.

ü Задачі.

ü Самостійно розв’язати задачі:

ü Питання самоконтролю:

1. Між якими величинами встановлює зв'язок другий закон Ньютона?

2. Дати визначення кількісної характеристики механічної взаємодії.

3. Функціональна залежність сили від стану матеріальної точки і стану властивостей навколишніх тіл (закон взаємодії з навколишніми тілами).

4. Що визначає динамічний стан матеріальної точки у просторі?

5. Другий закон Ньютона в інтегральній формі.

6. Поняття імпульсу сили.

7. Чим визначається сила?

8. Одиниця вимірювання сили.

9. Рівнодійна сил прикладання до матеріальної точки.

10. Третій закон Ньютона.

11. Ізольована система тіл.

12. Чому дорівнює повний імпульс системи. Закон збереження імпульсу.

13. Відносний та переносний рух системи відліку.

14. Формули перетворення координат або перетворення Галілея.

15. Інваріантні величини.

16. Закон додавання швидкостей Галілея.

17. Принцип відносності Галілея - найважливіший принцип класичної механіки.

18. Поняття центра мас або центра інерції системи.

19. Теорема про рух центра мас.

20. Властивість адитивності системи. Закон збереження маси.

21. Задача двох тіл.

Література:

Посібник №1. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики: У 3-х т. / За ред. І.М. Кучерука. - [2-е вид., випр.] - К.: Техніка, 2006. - 532 с. - Т.1: Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка

Посібник №2. Кучерук Ї.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики: У 3-х т. / За пр. І.М. Кучерука. – [2-е вид., ипр..] — К.: Техніка, 2006. – 452 с. – Т.2: Електрика і магнетизм.

Посібник № 3. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики: У 3-х т. / За ред. І.М. Кучерука. - [2-е вид., зипр.] -К.: Техніка, 2006. - 518 с. - Т.З: Оптика. Квантова фізика.

Посібник №4. П.П. Чолпан Основи фізики: навч. Посібник: - К. Вища шк., 1995.- 488 с.: іл.

Посібник №5. І.П. Гаркуша, І.Т. Горбачук, В.П. Курінний та ін.; за заг. ред. І.П. Гаркуші./Загальний курс фізики: Зб. Задач./ К.Техніка,2003.-560с.

Л1.Том 1.Частина 1. Розділ 2, §2.3-2.7,с.36-55

Л5. Розділ 1, §1.2,1.4,1.5, с. 18,36,48

Самостійна робота №3