تعاملات تلفنی مفهوم توده بدن، قدرت. قانون دوم نیوتن اندرکنش اجسام، اینرسی، جرم موضوع: برهمکنش اجسام

طرح پاسخگویی

1. تعامل اجسام.

2. انواع تعامل.

4. نیروها در مکانیک.

مشاهدات و آزمایشات ساده، به عنوان مثال با چرخ دستی (شکل 1)، منجر به موارد کیفی زیر می شود.

نتیجه گیری: الف) جسمی که سایر اجسام روی آن عمل نمی کنند سرعت خود را بدون تغییر حفظ می کند. ب) شتاب یک جسم تحت تأثیر اجسام دیگر اتفاق می افتد، اما به خود بدن نیز بستگی دارد.

ج) اعمال اجسام بر یکدیگر همیشه ماهیت کنش متقابل دارند.

این نتایج با مشاهده پدیده‌های طبیعت، فناوری و فضای بیرونی تنها در سیستم‌های مرجع اینرسی تأیید می‌شوند.

تعاملات هم از نظر کمی و هم از نظر کیفی با یکدیگر متفاوت است.

به عنوان مثال، واضح است که هر چه فنر بیشتر تغییر شکل دهد، برهمکنش سیم پیچ های آن بیشتر می شود. یا هر چه دو بار شبیه به هم نزدیکتر باشند، قویتر جذب خواهند شد.

در ساده ترین موارد تعامل، مشخصه کمی نیرو است.

زور- دلیل شتاب اجسام نسبت به چارچوب مرجع اینرسی یا تغییر شکل آنها.

زوریک کمیت فیزیکی برداری است که اندازه گیری شتابی است که اجسام در طول برهمکنش به دست می آورند.

نیرو با: الف) مدول مشخص می شود. ب) نقطه کاربرد؛ ج) جهت

واحد نیرو نیوتن است.

1 نیوتن نیرویی است که به جسمی به وزن 1 کیلوگرم در جهت این نیرو شتابی معادل 1 متر بر ثانیه وارد می کند، در صورتی که اجسام دیگر به آن عمل نکنند.

نتیجهچند نیرو نیرویی است که عمل آن معادل عمل نیروهایی است که جایگزین آنها می شود. حاصل جمع برداری تمام نیروهای اعمال شده به جسم است.

R g = F g 1 + F g 2 + ... + F g n.

بر اساس داده های تجربی، قوانین نیوتن فرموله شد.

قانون دوم نیوتن. شتابی که یک جسم با آن حرکت می‌کند با برآیند تمام نیروهای وارد بر جسم متناسب است، با جرم آن نسبت معکوس دارد و به همان طریقی است که نیروی حاصله هدایت می‌شود:

a → = F → /t.

برای حل مشکلات، قانون اغلب به شکل زیر نوشته می شود: F → =m a → .

بلیط شماره 13 بادی ایمپالس. قانون بقای حرکت

طرح پاسخگویی

1. تکانه بدن.

2. قانون بقای حرکت.

3. نیروی محرکه جت.

استراحت و حرکت نسبی هستند، سرعت بدن به انتخاب سیستم مرجع بستگی دارد. طبق قانون دوم نیوتن، صرف نظر از اینکه جسم در حال استراحت یا حرکت بوده است، تغییر در سرعت حرکت آن تنها تحت اثر نیرو، یعنی در نتیجه برهمکنش با اجسام دیگر، رخ می دهد. مقادیری وجود دارد که می توان آنها را در هنگام تعامل اجسام حفظ کرد. این مقادیر هستند انرژیو نبض .

تکانه بدنکمیت فیزیکی برداری نامیده می شود که مشخصه کمی حرکت انتقالی اجسام است. تکانه تعیین شده است r →

واحد پالس r →- کیلوگرم متر بر ثانیه

تکانه یک جسم برابر است با حاصل ضرب جرم جسم و سرعت آن : p → = t υ → .

جهت بردار پالس r →با جهت بردار سرعت بدن منطبق است υ → (عکس. 1).

حرکت اجسام از قانون بقا پیروی می کند که فقط برای سیستم های فیزیکی بسته معتبر است.

در مکانیک بستهسیستمی نامیده می شود که تحت تأثیر نیروهای خارجی قرار نگیرد یا عمل این نیروها جبران شود.

در این مورد р → 1 = р → 2،جایی که p → 1تکانه اولیه سیستم است و p → 2- نهایی

در مورد دو بدن موجود در سیستم، این عبارت دارای شکل است t 1 υ → 1 + t 2 υ → 2 = m 1 υ → 1 " + m 2 υ → 2 "،جایی که t 1و t 2- جرم اجسام، و υ → 1 و υ → 2 - سرعت قبل از تعامل، υ → 1 "و υ → 2 "- سرعت پس از تعامل

این فرمول برای قانون بقای حرکت به صورت زیر است: حرکت یک سیستم فیزیکی بسته تحت هر فعل و انفعالی حفظ می شود, در این سیستم رخ می دهد.

. در مورد یک سیستم باز، تکانه بدنه های سیستم حفظ نمی شود.

با این حال، اگر جهتی در سیستم وجود داشته باشد که نیروهای خارجی در آن عمل نکنند یا عمل آنها جبران شود، در این صورت فرافکنی ضربه در این جهت حفظ می شود.

اگر زمان برهمکنش کوتاه باشد (شلیک، انفجار، ضربه)، در این مدت، حتی در مورد یک سیستم باز، نیروهای خارجی اندکی تکانه های اجسام متقابل را تغییر می دهند.

مطالعات تجربی برهمکنش اجسام مختلف - از سیارات و ستارگان گرفته تا اتم ها و ذرات بنیادی - نشان داده است که در هر سیستمی از اجسام متقابل، در غیاب عمل سایر اجرام که در منظومه نیستند، یا مجموع نیروهای عمل کننده برابر با صفر است، مجموع هندسی لحظه ای اجسام واقعاً بدون تغییر باقی می ماند.

در مکانیک، قانون بقای تکانه و قوانین نیوتن به هم مرتبط هستند.

اگر بدن وزن داشته باشد تیبرای مدتی تییک نیرو وارد می شود و سرعت حرکت آن از υ → 0 به υ → تغییر می کند، سپس شتاب حرکت a →بدن برابر است a → =(υ → - υ → 0)/ تی.

بر اساس قانون دوم نیوتن

برای قدرت F →را می توان نوشت F → = ta → = m(υ → - υ → 0) / تی،این دلالت می کنه که

F → t = mυ → - mυ → 0.

F → t- یک کمیت فیزیکی برداری که مشخص کننده عمل یک نیرو بر روی جسم در یک دوره زمانی معین است نامیده می شود انگیزه قدرتواحد اندازه حرکت SI 1H s است.

قانون بقای مومنتوم زیربنای رانش جت است.

پیشرانه جت- ایناین حرکت بدنی است که پس از جدا شدن قسمتی از آن از بدن اتفاق می افتد.

مثال: جسمی با جرم تی استراحت کرد قسمتی از بدن جدا شده است t 1با سرعت υ → 1 . سپس قسمت باقی مانده با سرعت υ → 2 در جهت مخالف حرکت می کند، جرم قسمت باقی مانده t 2.در واقع مجموع تکانه های هر دو قسمت بدن قبل از جدا شدن برابر با صفر بوده و بعد از جدا شدن برابر با صفر خواهد بود:

t 1 υ → 1 + m 2 υ → 2 = 0،از این رو υ → 1 = -m 2 υ → 2 / m 1 .

K. E. Tsiolkovsky تئوری پرواز جسمی با جرم متغیر (موشک) را در یک میدان گرانشی یکنواخت توسعه داد و ذخایر سوخت لازم برای غلبه بر نیروی گرانش را محاسبه کرد.

ایده های فنی Tsiolkovsky در ایجاد موشک و فناوری فضایی مدرن استفاده می شود. حرکت با استفاده از جریان جت طبق قانون بقای تکانه اساس موتور هیدروجت است. حرکت بسیاری از نرم تنان دریایی (اختاپوس، چتر دریایی، ماهی مرکب، ساعد ماهی) نیز بر اساس اصل واکنشی است.

بلیط شماره 17

قانون گرانش جهانی. جاذبه زمین. وزن بدن. بی وزنی.

طرح پاسخگویی

1. نیروهای گرانش.

2. قانون جاذبه جهانی.

3. معنای فیزیکی ثابت گرانشی.

4. جاذبه.

5. وزن بدن، اضافه بار.

6. بی وزنی.

اسحاق نیوتن پیشنهاد کرد که نیروهای جاذبه متقابل بین هر جسمی در طبیعت وجود دارد.

این نیروها نامیده می شوند نیروهای گرانش،یا نیروهای گرانش جهانینیروی گرانش جهانی در فضا، منظومه شمسی و روی زمین ظاهر می شود. نیوتن فرمول را به دست آورد:

t 1 t 2

F=G----، جایی که جی- ضریب تناسب، نامیده می شود گرانشی

آر 2

ثابت.

قانون گرانش جهانی: بین هر نقطه مادی نیرویی از جاذبه متقابل وجود دارد که مستقیماً با حاصلضرب جرم آنها متناسب است و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد و در امتداد خط اتصال این نقاط عمل می کند.

معنای فیزیکی ثابت گرانشی از قانون گرانش جهانی ناشی می شود.

اگر t 1 = t 2 = 1 کیلوگرم، R= 1 متر، سپس G = F،یعنی ثابت گرانشی برابر با نیرویی است که دو جسم 1 کیلوگرمی در فاصله 1 متری با آن جذب می شوند. مقدار عددی: G= 6.67 10 -11 نیوتن متر مربع / کیلوگرم 2. نیروهای گرانش جهانی بین هر جسمی در طبیعت عمل می کنند، اما در توده های بزرگ قابل توجه می شوند. قانون گرانش جهانی فقط برای نقاط مادی و توپ ها رعایت می شود (در این حالت فاصله بین مراکز توپ ها به عنوان فاصله در نظر گرفته می شود).

نوع خاصی از نیروی گرانشی جهانی، نیروی جاذبه اجسام به سمت زمین (یا به سیاره دیگر) است. این نیرو نامیده می شود جاذبه زمین.

تحت تأثیر این نیرو، تمام اجسام شتاب گرانشی پیدا می کنند. طبق قانون دوم نیوتن g = F T / mاز این رو، F T = tg.

نیروی گرانش همیشه به سمت مرکز زمین هدایت می شود.

در سطح زمین، شتاب گرانش 9.831 m/s 2 است.

وزن بدننیرویی نامیده می شود که با آن جسم بر روی تکیه گاه یا تعلیق در نتیجه جاذبه گرانشی به سیاره فشار می آورد (شکل 1).

وزن بدن نشان داده شده است p → .واحد وزن 1 نیوتن است. از آنجایی که وزن برابر با نیرویی است که جسم به تکیه گاه وارد می کند، پس طبق قانون سوم نیوتن، بزرگترین وزن جسم برابر با نیروی واکنش تکیه گاه است. بنابراین، برای یافتن وزن یک جسم، لازم است که نیروی واکنش حمایتی برابر با چه چیزی است.

برنج. 1 شکل 2

اجازه دهید موردی را در نظر بگیریم که بدن و تکیه گاه حرکت نمی کنند. در این حالت، نیروی واکنش زمین و وزن بدن برابر با نیروی گرانش است (شکل 2):

P → = N → = tg → .

در مورد جسمی که با یک تکیه گاه با شتاب عمودی به سمت بالا حرکت می کند، طبق قانون دوم نیوتن، می توانیم بنویسیم. tg → + N → = ta →(شکل 3، آ).

در طرح ریزی بر روی محور اوه:

-тg + N = ta،از اینجا

N= t(g + a).

هنگام حرکت عمودی به سمت بالا با شتاب، وزن بدن افزایش می یابد و طبق فرمول پیدا می شود آر= t(g + a).

افزایش وزن بدن ناشی از حرکت تند تکیه گاه یا تعلیق نامیده می شود اضافه بار

اثرات اضافه بار توسط فضانوردان و رانندگان خودرو در هنگام ترمزگیری ناگهانی تجربه می شود.

اگر جسمی به صورت عمودی به سمت پایین حرکت کند،

tg → + N → = ta → ; tg - N = ta; N = m (g - a); P = m(g - a)،

یعنی وزن هنگام حرکت عمودی با شتاب کمتر از نیروی گرانش خواهد بود (شکل 3، ب).

اگر بدن آزادانه در حال سقوط است، در این مورد P = (g - g)m = 0

حالت جسمی که وزن آن صفر است را می گویند بی وزنیحالت بی وزنی در هواپیما یا فضاپیما هنگام حرکت با شتاب سقوط آزاد بدون توجه به جهت و ارزش سرعت حرکت آنها مشاهده می شود.

بلیط شماره 24 تبدیل انرژی در هنگام ارتعاشات مکانیکی. ارتعاشات آزاد و اجباری. رزونانس.

طرح پاسخگویی

1. تعریف حرکت نوسانی.

2. ارتعاشات رایگان.

3. تحولات انرژی.

4. ارتعاشات اجباری. ارتعاشات مکانیکی

حرکات بدن هستند که دقیقاً یا تقریباً در فواصل زمانی مساوی تکرار می شوند. مشخصات اصلی ارتعاشات مکانیکی عبارتند از: جابجایی، دامنه، فرکانس، دوره. انحرافانحراف از موقعیت تعادل است. دامنه- ماژول حداکثر انحراف از موقعیت تعادل. فرکانس- تعداد نوسانات کامل انجام شده در واحد زمان. دوره زمانی- زمان یک نوسان کامل، یعنی حداقل مدت زمانی که پس از آن فرآیند تکرار می شود. دوره و فرکانس با رابطه: ν = 1 مرتبط هستند / تی.

ساده ترین نوع حرکت نوسانی است ارتعاشات هارمونیک،که در آن کمیت نوسانی در طول زمان طبق قانون سینوس یا کسینوس تغییر می کند (شکل 1) ).

رایگاننوساناتی نامیده می شوند که به دلیل انرژی ارسالی اولیه در غیاب بعدی تأثیرات خارجی بر روی سیستمی که نوسانات را انجام می دهد رخ می دهد. به عنوان مثال، ارتعاشات بار روی یک نخ (شکل 2).

برنج. 1 شکل 2

اجازه دهید فرآیند تبدیل انرژی را با استفاده از مثالی از نوسانات یک بار روی یک نخ در نظر بگیریم (شکل 2 را ببینید).

هنگامی که آونگ از وضعیت تعادل منحرف می شود، تا ارتفاع بالا می رود ساعتنسبت به سطح صفر، بنابراین، در نقطه آیک آونگ دارای انرژی بالقوه است tgh.هنگام حرکت به سمت موقعیت تعادل، به سمت نقطه 0, ارتفاع به صفر کاهش می یابد و سرعت بار افزایش می یابد و در نقطه 0 تمام انرژی بالقوه tghبه انرژی جنبشی تبدیل می شود tυ 2/2.در حالت تعادل، انرژی جنبشی در حداکثر و انرژی پتانسیل در حداقل خود است. پس از عبور از موقعیت تعادل، انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل تبدیل می شود، سرعت آونگ کاهش می یابد و در حداکثر انحراف از وضعیت تعادل، برابر با صفر می شود. با حرکت نوسانی، تبدیلات دوره ای انرژی جنبشی و پتانسیل آن همیشه رخ می دهد.

با ارتعاشات مکانیکی آزاد، اتلاف انرژی به ناچار برای غلبه بر نیروهای مقاومت اتفاق می افتد. اگر نوسانات تحت تأثیر یک نیروی خارجی تناوبی رخ دهد، آنگاه چنین نوساناتی نامیده می شود مجبور شد. به عنوان مثال، والدین کودک را روی تاب می چرخانند، پیستون در سیلندر موتور ماشین حرکت می کند، تیغ برقی و سوزن چرخ خیاطی می لرزد. ماهیت نوسانات اجباری به ماهیت عمل نیروی خارجی، به بزرگی، جهت، فرکانس عمل آن بستگی دارد و به اندازه و خواص جسم نوسانی بستگی ندارد. به عنوان مثال، پایه موتوری که روی آن وصل شده است، نوسانات اجباری را با فرکانس تعیین شده تنها با تعداد دور موتور انجام می دهد - و به اندازه پایه بستگی ندارد.

هنگامی که فرکانس نیروی خارجی و فرکانس ارتعاشات خود بدن منطبق شوند، دامنه ارتعاشات اجباری به شدت افزایش می یابد. این پدیده نامیده می شود رزونانس مکانیکیاز نظر گرافیکی، وابستگی نوسانات اجباری به فرکانس نیروی خارجی در شکل 3 نشان داده شده است.

پدیده تشدید می تواند باعث تخریب اتومبیل ها، ساختمان ها، پل ها شود در صورتی که فرکانس طبیعی آنها با فرکانس نیرویی که به طور دوره ای عمل می کند منطبق باشد. بنابراین، به عنوان مثال، موتورهای خودروها بر روی کمک فنرهای مخصوص نصب می شوند و واحدهای نظامی هنگام حرکت از روی پل، از همگام شدن با هم منع می شوند.

در غیاب اصطکاک، دامنه نوسانات اجباری در طول تشدید باید با گذشت زمان بدون محدودیت افزایش یابد. در سیستم های واقعی، دامنه در حالت ثابت تشدید با شرایط اتلاف انرژی در طول دوره و کار نیروی خارجی در همان زمان تعیین می شود. هر چه اصطکاک کمتر باشد، دامنه در طول تشدید بیشتر می شود.

بلیط شماره 16

خازن ها ظرفیت خازن. کاربرد خازن ها

طرح پاسخگویی

1. تعریف خازن.

2. تعیین.

3. ظرفیت الکتریکی خازن.

4. ظرفیت الکتریکی یک خازن تخت.

5. اتصال خازن ها.

6. کاربرد خازن ها.

برای جمع آوری مقادیر قابل توجهی از بارهای الکتریکی مخالف، از خازن ها استفاده می شود.

خازنسیستمی از دو هادی (صفحه) است که توسط یک لایه دی الکتریک از هم جدا شده اند که ضخامت آنها در مقایسه با اندازه هادی ها کوچک است.

به عنوان مثال، دو صفحه فلزی مسطح که به صورت موازی قرار گرفته و توسط یک دی الکتریک از هم جدا شده اند، یک خازن تخت را تشکیل می دهند.

اگر به صفحات یک خازن تخت بارهایی با قدر مساوی و علامت مخالف داده شود، ولتاژ بین صفحات دو برابر ولتاژ یک صفحه خواهد بود. در خارج از صفحات کشش صفر است.

خازن ها در نمودارها به صورت زیر مشخص می شوند:

ظرفیت الکتریکی یک خازن مقداری است برابر با نسبت بار روی یکی از صفحات به ولتاژ بین آنها. ظرفیت الکتریکی تعیین شده است سی.

الف- مقدماتی با= q/U.واحد ظرفیت الکتریکی فاراد (F) است.

1 فاراد ظرفیت الکتریکی چنین خازنی است که ولتاژ بین صفحات آن برابر با 1 ولت است که صفحات با بارهای مخالف 1 کولن شارژ شوند.

ظرفیت الکتریکی یک خازن تخت با فرمول بدست می آید:

C = ε ε 0 - ،

که ε 0 ثابت الکتریکی است، ε ثابت دی الکتریک محیط، S مساحت صفحه خازن است، د- فاصله بین صفحات (یا ضخامت دی الکتریک).

اگر خازن ها برای تشکیل باتری وصل شوند، سپس با اتصال موازی C O = C 1 + C 2(عکس. 1). برای اتصال سریال

- = - + - (شکل 2).

C O C 1 C 2

بسته به نوع دی الکتریک، خازن ها می توانند هوا، کاغذ یا میکا باشند.

خازن ها برای ذخیره برق و استفاده از آن در هنگام تخلیه سریع (فلاش عکس)، برای جداسازی مدارهای DC و AC، در یکسو کننده ها، مدارهای نوسانی و سایر دستگاه های الکترونیکی استفاده می شوند.

بلیط شماره 15

کار و قدرت در مدار DC. نیروی محرکه برقی. قانون اهم برای یک مدار کامل

طرح پاسخگویی

1. کار فعلی.

2. قانون ژول لنز.

3. نیروی محرکه الکتریکی.

4. قانون اهم برای یک مدار کامل.

در یک میدان الکتریکی از فرمول تعیین ولتاژ

U = A / q

سپس کار انتقال بار الکتریکی را محاسبه کنید

A = U qاز آنجایی که برای شارژ فعلی q = من t

سپس کار جریان:

A = UItیا A = I 2 Rt = U 2 / R t

قدرت طبق تعریف N = A / t از این رو، N = UI = I 2 R = U 2 /R

قانون ژول لنز: هنگامی که جریان از یک هادی عبور می کند، مقدار گرمای آزاد شده در هادی با مجذور قدرت جریان، مقاومت هادی و زمان عبور جریان، Q = I 2 Rt نسبت مستقیم دارد.

مدار بسته کامل یک مدار الکتریکی است که شامل مقاومت های خارجی و یک منبع جریان است (شکل 1).

منبع جریان به عنوان یکی از بخش های مدار دارای مقاومت است که به آن داخلی می گویند ، ر.

برای اینکه جریان از یک مدار بسته عبور کند، لازم است که انرژی اضافی به بارهای موجود در منبع جریان داده شود؛ این انرژی از کار حرکت بارها گرفته می شود که توسط نیروهای با منشا غیر الکتریکی تولید می شود. (نیروهای خارجی) در برابر نیروهای میدان الکتریکی.

منبع جریان با EMF - نیروی الکتروموتور منبع مشخص می شود.

EMF - مشخصه یک منبع انرژی غیر الکتریکی در یک مدار الکتریکی لازم برای حفظ جریان الکتریکی در آن است .

EMF با نسبت کار انجام شده توسط نیروهای خارجی برای حرکت یک بار مثبت در طول یک مدار بسته به این بار اندازه گیری می شود.

Ɛ = A ST / q.

بگذار زمان ببرد تیبار الکتریکی از سطح مقطع هادی عبور می کند q

سپس کار نیروهای خارجی هنگام حرکت بار را می توان به صورت زیر نوشت: A ST = Ɛ q.

طبق تعریف جریان q=I t،

A ST = Ɛ I t

هنگام انجام این کار بر روی مقاطع داخلی و خارجی مدار که مقاومت آن R و R،مقداری گرما آزاد می شود.

طبق قانون ژول لنز برابر است با : Q = I 2 R t + I 2 r t

طبق قانون بقای انرژی A = Q. از این رو، Ɛ = IR + Ir .

حاصل ضرب جریان و مقاومت یک بخش از مدار اغلب نامیده می شود افت ولتاژدر این منطقه.

EMF برابر است با مجموع افت ولتاژ در بخش های داخلی و خارجی مدار بسته. در باره

I = Ɛ / (R + r).

این رابطه را قانون اهم برای یک مدار کامل می نامند

قدرت جریان در یک مدار کامل نسبت مستقیم با تابش برق منبع جریان و با مقاومت کل مدار نسبت معکوس دارد. .

هنگامی که مدار باز است، emf برابر با ولتاژ در پایانه های منبع است و بنابراین، می توان آن را با یک ولت متر اندازه گیری کرد.

بلیط شماره 12

تعامل اجسام باردار قانون کولمب قانون پایستگی بار الکتریکی

طرح پاسخگویی

1. شارژ الکتریکی.

2. اندرکنش اجسام باردار.

3. قانون پایستگی بار الکتریکی.

4. قانون کولمب.

5. ثابت دی الکتریک.

6. ثابت الکتریکی.

قوانین برهمکنش اتم ها و مولکول ها بر اساس ساختار اتم با استفاده از مدل سیاره ای ساختار آن توضیح داده شده است.

در مرکز اتم یک هسته با بار مثبت وجود دارد که ذرات باردار منفی در مدارهای خاصی به دور آن می چرخند.

تعامل بین ذرات باردار نامیده می شود الکترومغناطیسی

شدت برهمکنش الکترومغناطیسی توسط کمیت فیزیکی تعیین می شود - شارژ الکتریکی،که نشان داده شده با q

واحد بار الکتریکی - آویز (Cl).

1 عدد آویز- این یک بار الکتریکی است که با عبور از سطح مقطع یک رسانا در 1 ثانیه، جریان 1 A را در آن ایجاد می کند.

توانایی بارهای الکتریکی در جذب و دفع متقابل با وجود دو نوع بار توضیح داده می شود.

یک نوع شارژ نامیده می شود مثبت, حامل بار مثبت اولیه پروتون است.

نوع دیگری از شارژ نامیده می شد منفی, حامل آن یک الکترون است. شارژ اولیه است e = 1.6 × 10 -19 Cl.

بار الکتریکی نه ایجاد می شود و نه از بین می رود، بلکه فقط از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود.

این واقعیت نامیده می شود قانون پایستگی بار الکتریکی

در طبیعت، بار الکتریکی با همان علامت ظاهر نمی شود یا ناپدید می شود.

ظهور و ناپدید شدن بارهای الکتریکی روی اجسام در بیشتر موارد با انتقال ذرات باردار اولیه - الکترون ها - از یک جسم به جسم دیگر توضیح داده می شود.

برق رسانی- این یک پیام به بدن یک بار الکتریکی است.

الکتریسیته شدن می تواند از طریق تماس (اصطکاک) مواد غیر مشابه و در طی تابش رخ دهد.

هنگامی که الکتریسیته در بدن اتفاق می افتد، بیش از حد یا کمبود الکترون رخ می دهد.

اگر الکترون زیاد باشد، بدن بار منفی و در صورت کمبود، بار مثبت می گیرد.

قانون اساسی الکترواستاتیک به طور تجربی توسط چارلز کولن ایجاد شد:

مدول نیروی برهمکنش بین دو بار الکتریکی ثابت نقطه ای در خلاء با حاصلضرب قدر این بارها نسبت مستقیم دارد و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد.

F = k q 1 q 2 / r 2،

که در آن q 1 و q 2 مدول های شارژ هستند، r فاصله بین آنها، k ضریب تناسب است، بسته به انتخاب سیستم واحدها، در SI

k = 9 10 9 N m 2 / Cl 2.

مقداری که نشان می دهد چند برابر نیروی برهمکنش بین بارها در خلاء بیشتر از یک محیط است، نامیده می شود. ثابت دی الکتریک محیطε.

برای محیطی با ثابت دی الکتریک ε، قانون کولن: F = k q 1 q 2 / (ε r 2).

به جای ضریب k اغلب از ضریبی به نام الکتریکی استفاده می شود ثابت ε 0 .

ثابت الکتریکی به صورت زیر به ضریب k مربوط می شود:

k = 1/4pe 0 و از نظر عددی برابر است با ε 0 = 8.85 10 -12 C/N m 2

با استفاده از ثابت الکتریکی، قانون کولن به صورت زیر است:

1 q 1 q 2

اف = --- ---

4 π ε 0 r 2

برهمکنش بارهای الکتریکی ساکن نامیده می شود الکترواستاتیک،یا تعامل کولننیروهای کولن را می توان به صورت گرافیکی نشان داد (شکل 1).

نیروی کولن در امتداد خط مستقیمی که اجسام باردار را به هم متصل می کند هدایت می شود. این نیروی جاذبه برای علائم مختلف بارها و نیروی دافعه برای علائم مشابه است.

در مکانیک کلاسیک اعتقاد بر این است که:

الف) جرم یک نقطه مادی به حالت حرکت نقطه بستگی ندارد، زیرا مشخصه ثابت آن است.

ب) جرم یک کمیت افزایشی است، یعنی. جرم یک سیستم (مثلاً یک جسم) برابر است با مجموع جرم تمام نقاط مادی که بخشی از این سیستم هستند.

ج) جرم یک سیستم بسته در طول هر فرآیندی که در این سیستم رخ می دهد بدون تغییر باقی می ماند (قانون بقای جرم).

تراکم ρ بدن در یک نقطه مشخص منسبت جرم نامیده می شود dmعنصر کوچک بدن شامل یک نقطه م، به ارزش dVحجم این عنصر:

ابعاد عنصر مورد نظر باید به قدری کوچک باشد که با تغییر چگالی در محدوده آن بتوان به فواصل بین مولکولی چند برابری دست یافت.

بدن نامیده می شود همگن ، اگر چگالی در تمام نقاط آن یکسان باشد. جرم یک جسم همگن برابر است با حاصل ضرب چگالی و حجم آن:

جرم یک جسم ناهمگن:

dV،

جایی که ρ تابعی از مختصات است و ادغام در کل حجم بدن انجام می شود. چگالی متوسط (ρ) یک جسم ناهمگن را نسبت جرم آن به حجم می گویند: (ρ)=m/V.

مرکز جرم سیستم نقاط مادی را نقطه C، بردار شعاع می نامند

که برابر است با: و – بردار جرم و شعاع منامین نقطه مادی، n تعداد کل نقاط مادی در سیستم است و m= جرم کل سیستم است.

مرکز سرعت جرم:

کمیت برداری

برابر با حاصل ضرب جرم یک نقطه مادی و سرعت آن نامیده می شود تکانه، یا مقدار حرکت ، این نقطه مادی. تکانه سیستم از نقاط مادی بردار نامیده می شود پبرابر با مجموع هندسی لحظه تمام نقاط مادی سیستم:

تکانه سیستم برابر است با حاصل ضرب جرم کل سیستم و سرعت مرکز جرم آن:

قانون دوم نیوتن

قانون اساسی دینامیک یک نقطه مادی، قانون دوم نیوتن است، که در مورد چگونگی تغییر حرکت مکانیکی یک نقطه مادی تحت تأثیر نیروهای اعمال شده به آن صحبت می کند. قانون دوم نیوتن می خواند: نرخ تغییر حرکت ρ نقطه مادی برابر با نیروی وارد بر آن است اف، یعنی

، یا

که m و v جرم و سرعت نقطه مادی هستند.

اگر چندین نیرو به طور همزمان روی یک نقطه مادی وارد شوند، آنگاه تحت نیرو قرار می گیرند افدر قانون دوم نیوتن، شما باید مجموع هندسی تمام نیروهای فعال را درک کنید - هم واکنش های فعال و هم واکنش، یعنی. نیروی حاصل

کمیت برداری افdtابتدایی نامیده می شود تکانه استحکام - قدرت افدر زمان کوتاه dtاقدامات او نیروی ضربه افبرای مدت زمان محدود از

to برابر است با یک انتگرال معین:

جایی که افبه طور کلی به زمان بستگی دارد تی.

طبق قانون دوم نیوتن، تغییر تکانه یک نقطه مادی برابر با تکانه نیروی وارد بر آن است:

د p= F dtو

، مقدار تکانه نقطه مادی در پایان ( ) و در ابتدای ( ) دوره زمانی مورد نظر است.

از آنجایی که در مکانیک نیوتنی جرم مترپس نقطه مادی به حالت حرکت نقطه بستگی ندارد

بنابراین، بیان ریاضی قانون دوم نیوتن را نیز می توان به صورت نمایش داد

- شتاب یک نقطه مادی، rبردار شعاع آن است. بر این اساس، عبارت قانون دوم نیوتن بیان می کند: شتاب یک نقطه مادی در جهت منطبق با نیروی وارد بر آن و برابر است با نسبت این نیرو به جرم نقطه مادی.

شتاب مماسی و نرمال یک ماده توسط مولفه های مربوط به نیرو تعیین می شود اف

، قدر بردار سرعت نقطه مادی است و آر- شعاع انحنای مسیر آن. نیرویی که به یک نقطه مادی شتاب عادی وارد می کند به سمت مرکز انحنای مسیر نقطه هدایت می شود و بنابراین نامیده می شود. نیروی مرکزی.

اگر چندین نیرو به طور همزمان روی یک نقطه مادی وارد شوند

، سپس شتاب آن. در نتیجه، هر یک از نیروهایی که به طور همزمان بر روی یک نقطه مادی وارد می‌شوند، همان شتابی را به آن می‌دهند که گویی هیچ نیروی دیگری وجود ندارد. (اصل استقلال عمل نیروها).

معادله دیفرانسیل حرکت یک نقطه مادی معادله نامیده می شود

در برجستگی بر روی محورهای یک سیستم مختصات دکارتی مستطیلی، این معادله به شکل

, ,

که در آن x، y و z مختصات نقطه متحرک هستند.

قانون سوم نیوتن. حرکت مرکز جرم

عمل مکانیکی اجسام بر یکدیگر به شکل برهم کنش آنها آشکار می شود. این چیزی است که او می گوید قانون سوم نیوتن: دو نقطه مادی با نیروهایی که از نظر عددی مساوی هستند و در امتداد خط مستقیمی که این نقاط را به هم وصل می کند در جهت مخالف یکدیگر عمل می کنند.

- نیروی وارد بر من- yu نقطه مواد از کنار ک- th، a نیرویی است که از ضلع i بر روی k امین نقطه مادی وارد می شود، سپس طبق قانون سوم نیوتن، آنها به نقاط مادی مختلف اعمال می شوند و تنها در مواردی که این نقاط متعلق به یکسان هستند، می توانند متقابلاً متعادل شوند. بدن کاملا محکم

قانون سوم نیوتن یک اضافه اساسی به قانون اول و دوم است. این به شما امکان می دهد از دینامیک یک نقطه مادی واحد به دینامیک یک سیستم مکانیکی دلخواه (سیستم نقاط مادی) بروید. از قانون سوم نیوتن چنین بر می آید که در هر سیستم مکانیکی مجموع هندسی تمام نیروهای داخلی برابر با صفر است:

- حاصل نیروهای خارجی اعمال شده به مننقطه مادی.

از قوانین دوم و سوم نیوتن چنین بر می آید که مشتق اول نسبت به زمان تیاز تکانه پسیستم مکانیکی برابر است با بردار اصلی تمام نیروهای خارجی اعمال شده به سیستم،

این معادله بیان می کند قانون تغییر در حرکت سیستم

دلیل تغییر سرعت حرکت یک جسم همیشه برهمکنش آن با اجسام دیگر است.

پس از خاموش شدن موتور، خودرو کم کم سرعت خود را کاهش می دهد و می ایستد. دلیل اصلی

تغییرات در سرعت وسیله نقلیه - تعامل چرخ های آن با سطح جاده.

توپی که بی حرکت روی زمین افتاده است هرگز به خودی خود حرکت نمی کند. سرعت توپ فقط در نتیجه عمل سایر اجسام روی آن تغییر می کند، مثلاً پاهای یک بازیکن فوتبال.

ثبات نسبت ماژول های شتاب.

وقتی دو جسم با هم تعامل دارند، سرعت هر دو جسم اول و دوم همیشه تغییر می کند، یعنی هر دو جسم شتاب می گیرند. ماژول های شتاب دو جسم متقابل ممکن است متفاوت باشند، اما نسبت آنها برای هر برهمکنشی ثابت است:

اینرسی اجسام.

ثابت بودن نسبت مدول های شتاب دو جسم در هر یک از برهم کنش های آنها نشان می دهد که اجسام دارای خاصیتی هستند که شتاب آنها در برهم کنش با اجسام دیگر به آن بستگی دارد. شتاب یک جسم برابر است با نسبت تغییر سرعت آن به زمانی که در طی آن این تغییر رخ داده است:

از آنجایی که زمان اثر اجسام بر یکدیگر یکسان است، تغییر سرعت برای جسمی که شتاب بیشتری می گیرد بیشتر است.

هر چه سرعت یک جسم در تعامل با اجسام دیگر کمتر تغییر کند، حرکت آن به حرکت یکنواخت یکنواخت با اینرسی نزدیک‌تر است. چنین جسمی بی اثرتر نامیده می شود.

همه اجسام دارای خاصیت اینرسی هستند. این شامل این واقعیت است که تغییر سرعت یک جسم زمانی که با سایر اجسام تعامل دارد، زمان می برد.

تجلی خاصیت اینرسی اجسام را می توان در آزمایش زیر مشاهده کرد. یک استوانه فلزی را روی یک نخ نازک آویزان می کنیم (شکل 20، الف) و دقیقاً همان نخ را از زیر گره می زنیم. تجربه نشان می دهد که با کشش تدریجی نخ پایینی، نخ بالایی می شکند (شکل 20، ب). اگر نخ پایین را به شدت بکشید، نخ بالایی دست نخورده باقی می ماند، اما نخ پایین می شکند (شکل 20، ج). در این حالت، اینرسی سیلندر تحت تاثیر قرار می گیرد، که در مدت زمان کوتاهی زمان کافی برای تغییر سرعت خود و ایجاد یک حرکت قابل توجه برای شکستن نخ بالایی را ندارد.

جرم بدن.

خاصیت جسمی که شتاب آن در تعامل با اجسام دیگر به آن بستگی دارد اینرسی نامیده می شود. یک معیار کمی برای اینرسی بدن، توده بدن است. هرچه جرم یک جسم بیشتر باشد، در حین فعل و انفعال شتاب کمتری دریافت می کند.

بنابراین، در فیزیک پذیرفته شده است که نسبت جرم اجسام در حال تعامل برابر با نسبت معکوس مدول های شتاب است:

واحد جرم در سیستم بین المللی جرم یک استاندارد خاص است که از آلیاژ پلاتین و ایریدیوم ساخته شده است. جرم این استاندارد کیلوگرم (کیلوگرم) نامیده می شود.

جرم هر جسمی را می توان با برهمکنش این جسم با یک جرم استاندارد پیدا کرد.

با تعریف مفهوم جرم، نسبت جرم اجسام متقابل برابر است با نسبت معکوس مدول های شتاب آنها (5.2). با اندازه گیری ماژول های شتاب بدنه و استاندارد می توان نسبت جرم بدنه به جرم استاندارد را بدست آورد.

نسبت جرم بدن به جرم استاندارد برابر است با نسبت مدول شتاب استاندارد. به مدول شتاب یک جسم در طول تعامل آنها.

توده بدن را می توان از طریق جرم استاندارد بیان کرد:

توده بدن یک کمیت فیزیکی است که اینرسی آن را مشخص می کند.

اندازه گیری جرم

برای اندازه‌گیری جرم اجسام در علم، فناوری و تمرین روزمره، به ندرت از روش مقایسه جرم یک جسم با جرم یک استاندارد با تعیین شتاب اجسام در طول تعامل آنها استفاده می‌شود. روشی که معمولا مورد استفاده قرار می گیرد، مقایسه جرم اجسام با استفاده از ترازو است.

هنگام وزن کردن، از توانایی همه اجسام برای تعامل با زمین برای تعیین جرم استفاده می شود. آزمایش ها نشان داده اند که اجسام با جرم یکسان به یک اندازه به سمت زمین جذب می شوند. برای مثال، برابری جاذبه اجسام به زمین را می توان با کشش مساوی فنر زمانی که اجسامی با جرم مساوی به طور متناوب از آن معلق می شوند، ایجاد کرد.

سوال 4

سیستم های مرجع اینرسی

چارچوب های مرجع اینرسی قانون اول نیوتن

سوال 3

قانون اول نیوتن- (قانون اینرسی) سیستم های مرجعی نسبت به آنها وجود دارد که جسم متحرک انتقالی، در حالی که سرعت خود را بدون تغییر حفظ می کند، در حالت سکون است یا به صورت مستقیم و یکنواخت حرکت می کند، در صورتی که توسط اجسام خارجی به آن عمل نشود یا عملکرد آنها برابر باشد. صفر یعنی جبران می شود.

یک سیستم مرجع که در آن قانون اینرسی معتبر است: یک نقطه مادی، زمانی که هیچ نیرویی روی آن وارد نشود (یا نیروهای متقابل متوازن روی آن وارد شوند)، در حالت سکون یا حرکت خطی یکنواخت است. هر سیستم مرجعی که با توجه به یک محور حرکت می کند. O. به صورت تدریجی، یکنواخت و مستقیم، I.s نیز وجود دارد. O. در نتیجه، از لحاظ نظری می‌تواند هر تعداد i.s برابر وجود داشته باشد. o.، دارا بودن این خاصیت مهم که در تمام این سیستم ها قوانین فیزیک یکسان است (اصطلاحاً اصل نسبیت).

تعامل اجسام.دلیل تغییر سرعت حرکت یک جسم همیشه برهمکنش آن با اجسام دیگر است.

پس از خاموش شدن موتور، خودرو کم کم سرعت خود را کاهش می دهد و می ایستد. دلیل اصلی تغییر در سرعت خودرو، تعامل چرخ های آن با سطح جاده است.

ثبات نسبت ماژول های شتاب.وقتی دو جسم با هم تعامل دارند، سرعت هر دو جسم اول و دوم همیشه تغییر می کند، یعنی هر دو جسم شتاب می گیرند. ماژول های شتاب دو جسم متقابل ممکن است متفاوت باشند، اما نسبت آنها برای هر برهمکنشی ثابت است:

تعاملات هم از نظر کمی و هم از نظر کیفی با یکدیگر متفاوت است. به عنوان مثال، واضح است که هر چه فنر بیشتر تغییر شکل دهد، اندرکنش پیچ های آن بیشتر می شود. یا هر چه دو بار همنام به هم نزدیکتر باشند، قویتر جذب خواهند شد. در ساده ترین موارد تعامل، ویژگی کمی است زور.

جرم بدن.خاصیت جسمی که شتاب آن در تعامل با اجسام دیگر به آن بستگی دارد نامیده می شود اینرسی.

یک معیار کمی برای اینرسی بدن، توده بدن است. هرچه جرم یک جسم بیشتر باشد، در حین فعل و انفعال شتاب کمتری دریافت می کند.

بنابراین در فیزیک این امر پذیرفته شده است نسبت جرم اجسام متقابل برابر است با نسبت معکوس مدول های شتاب:

واحد جرم در سیستم بین المللی جرم یک استاندارد خاص است که از آلیاژ پلاتین و ایریدیوم ساخته شده است. جرم این استاندارد نامیده می شود کیلوگرم(کیلوگرم).

جرم هر جسمی را می توان با برهمکنش این جسم با یک جرم استاندارد پیدا کرد.

با تعریف مفهوم جرم، نسبت جرم اجسام متقابل برابر است با نسبت معکوس مدول های شتاب آنها (5.2). با اندازه گیری ماژول های شتاب بدنه و استاندارد، می توان نسبت جرم بدن به جرم استاندارد را پیدا کرد:

نسبت جرم بدنه به جرم استاندارد برابر است با نسبت مدول شتاب استاندارد به مدول شتاب بدنه در حین تعامل آنها.

توده بدن را می توان از طریق جرم استاندارد بیان کرد:

توده بدن یک کمیت فیزیکی است که اینرسی آن را مشخص می کند.

نیرو دلیل شتاب اجسام نسبت به قاب مرجع اینرسی یا تغییر شکل آنهاست. نیرو یک کمیت فیزیکی برداری است که اندازه‌گیری شتابی است که اجسام در طول برهمکنش به دست می‌آورند. نیرو با: الف) مدول مشخص می شود. ب) نقطه کاربرد؛ ج) جهت

قانون دوم نیوتن - نیرویی که بر جسم وارد می شود برابر است با حاصل ضرب جرم جسم و شتاب وارده از این نیرو.

فیزیک

جرم بدن

تعامل اجسام.دلیل تغییر سرعت حرکت یک جسم همیشه برهمکنش آن با اجسام دیگر است.

ثبات نسبت ماژول های شتاب.وقتی دو جسم با هم تعامل دارند، سرعت هر دو جسم اول و دوم همیشه تغییر می کند، یعنی. هر دو بدن شتاب می گیرند. ماژول های شتاب دو جسم متقابل ممکن است متفاوت باشند، اما نسبت آنها برای هر برهمکنشی ثابت است:

اینرسی اجسام.ثابت بودن نسبت مدول های شتاب دو جسم در هر یک از برهم کنش های آنها نشان می دهد که اجسام دارای خاصیتی هستند که شتاب آنها در برهم کنش با اجسام دیگر به آن بستگی دارد.

همه اجسام دارای خاصیت اینرسی هستند. این شامل این واقعیت است که تغییر سرعت یک جسم زمانی که با اجسام دیگر در تعامل است، زمان می برد.

جرم بدن.خاصیت جسمی که شتاب آن در تعامل با اجسام دیگر به آن بستگی دارد نامیده می شود اینرسی. معیار کمی اینرسی وزن بدن است. هرچه جرم یک جسم بیشتر باشد، در حین فعل و انفعال شتاب کمتری دریافت می کند.

بنابراین در فیزیک این امر پذیرفته شده است نسبت جرم اجسام متقابل برابر است با نسبت معکوس مدول های شتاب:

m 1 /m 2 =a 2 /a 1 (5.2)

توده بدن یک کمیت فیزیکی است که اینرسی آن را مشخص می کند.

چگالی ماده.نسبت جرم متربدن به حجم آن Vچگالی ماده نامیده می شود:

چگالی در بیان می شود کیلوگرم بر متر مکعب، واحد چگالی 1 کیلوگرم بر متر مکعب است.

استفاده از مطالب سایت با یک لینک فعال امکان پذیر است.