Два тіла взаємодіють одне з одним із силами, напрямленими уздовж однієї прямої, рівними за модулем і протилежними за напрямком:

Межі застосування законів Ньютона

1. Закони механічного руху – закони Ньютона – однакові для всіх інерціальних систем руху. Тобто всі механічні процеси відбуваються однаково, яку б інерціальну систему ми не вибрали.

2. Закони Ньютона справедливі для матеріальних точок.

3. Закони Ньютона справедливі для рухів зі швидкостями , що є набагато меншими за швидкість світла.

Величину сили вимірюють зрівноважуючи її з якоюсь іншою силою, для якої існує градуйована шкала. Прилад для вимірювання сили називається динамометром або силоміром. Процедура вимірювання сили називається динамометрією.

Билет № 9

Гравіта́ція або тяжіння — властивість тіл із масою притягуватись одне до одного. Гравітаційна взаємодія найслабша із фундаментальних взаємодій, однак її характерною особливістю є те, що тіла, які мають масу, завжди притягаються одне до одного

Закон всесвітнього тяжіння: сила гравітаційного притягання двох матеріальних точок прямо пропорційна добутку їхніх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними:

=6,6710^-11 Н∙м²/кг² – гравітаційна стала;

- модуль сили гравітаційного притягання;

- маси матеріальних точок;

- відстань між центрами матеріальних точок.

Вага́ — сила, з якою тіло діє на горизонтальну опору або на вертикальний підвіс внаслідок впливу сили тяжіння цього об'єкта. 

Невагомість — стан тіла, при якому воно рухається тільки під дією сили тяжіння. 

Цікавим і важливим випадком руху тіла під дією сили тяжіння є рух штучних супутників.

Швидкість, яку потрібно надати тылу для того,щоб воно стало штучним супутником Землы,називають першою космічною швидкістю.

Маючи першу космічну швидкість, тіло не впаде на Землю, але ця швидкість є замалою для того, щоб віддалити тіло на таку відстань, на якій притягання Землі перестане відігравати суттєву роль.

В інтервалі від першої космічної швидкості до другої штучні супутники рухаються по еліптичних орбітах. Усі штучні супутники мають саме такі орбіти.

Билет № 10

Си́ла тертя́ — це непотенційна сила, яка протидіє рухові фізичного тіла, розсіюючи його механічну енергію в тепло.

За своєю фізичною природою сила тертя належить до електростатичних сил і не є фундаментальним типом взаємодії. В мікроскопічному світі сили тертя немає. Сила тертя виникає лише в макроскопічних системах, де внаслідок хаотичного руху атомів відбувається незворотній процес розсіяння енергії макроскопічного руху складових системи в енергію мікроскопічного руху атомів та молекул.

Сила тертя завжди направлена проти вектора швидкості. Сила тертя не належить до потенціальних сил.

Коли тіло рухається в газі чи рідині, сила тертя пропорційна швидкості, при великих швидкостях — квадрату швидкості.

Сили тертя спокою

Зовнішня сила недостатня для відносного переміщення тіл, тобто сила тертя спокою перешкоджає можливому руху.

Сила тертя ковзання

Під дією зовнішньої сили (рис.18а) відбувається рух (ковзання) одного тіла по поверхні іншого:

.

Сила тертя ковзання прямо пропорційна силі реакції опори (закон Амонтона-Кулона):

, де - сила реакції опори;

- коефіцієнт тертя, що залежить від матеріалу поверхонь і якості їхньої обробки

Коефіціє́нт тертя́ — це величина, що характеризує силу тертя і зазвичай позначається μ, k або f. У залежності від виду тертя відрізняють і відповідний коефіцієнт тертя.

Коефіцієнт тертя — характеристика, яка застосовується при виконанні технічних розрахунків, що характеризують фрикційні взаємодії двох тіл. У залежності від виду переміщення одного тіла по іншому розрізняють: коефіцієнт тертя при зсуві — ковзання і коефіцієнт тертя при коченні. У свою чергу, при ковзанні в залежності від величини тангенціальної сили розрізняють коефіцієнт неповного тертя ковзання, коефіцієнт тертя спокою і коефіцієнт тертя ковзання. Всі ці коефіцієнти тертя можуть змінюватися в широких межах в залежності від шорсткості і хвилястості поверхонь, характеру плівок, що покривають поверхні.

Билет № 11

Деформація-зміна розмірів і форми твердого тіла під дією зовнішніх сил (навантажень) або якихось інших впливів (наприклад, температури, електричних чи магнітних полів).

При деформації точки твердого тіла змінюють своє положення. Точка із радіус-вектором   при деформації має нове положення  , тобто здійснить переміщення  . Поле переміщень є однією з характеристик деформації, але воно незручне для математичного опису, оскільки, наприклад, при видовженні стрижня точки біля його початку зміщуються зовсім мало, а в кінці - доволі значно. Набагато важливіше те, наскільки точка тіла змістилася щодо сусідньої. Тому деформацію математично найзнучніше описувати похідними від переміщення, які утворюють тензор, що отримав назву тензора деформації

Сили пружності — сили, що виникають в тілі при його пружній деформації викликані цією деформацією. Є окремим випадком потенційних сил. Наближено описуються законом Гука

При деформації тіл їх частинки зміщуються одна відносно іншої. Внаслідок цього змінюються відстані між атомами чи молекулами, з яких складаються тіла. Це приводить до зміни сил взаємодії між частинками. Якщо відстані між ними збільшуються (наприклад, при розтягуванні), то силою міжмолекулярної взаємодії є сила притягання. Якщо відстані між частинками зменшуються (наприклад, при стискуванні), то силою міжмолекулярної взаємодії є сила відштовхування. Тобто при деформації тіла у ньому виникають сили, що прагнуть повернути його у попередній стан. Ці сили і є силами пружності, а властивість називають пружністю.

Закон Гука

Зокрема, при деформації розтягу або стиску довгого тонкого стрижня або пружини, загальна сила пружності, направлена вздовж осі стрижня (пружини), визначається формулою

,

де x — абсолютне видовження,

F — сила пружності,

k — коефіцієнт жорсткості. Жорсткість залежить від розмірів тіла, його форми і матеріалу, з якого виготовлене тіло.

Сила пружності вимірюється в ньютонах [Н]

Билет № 12

Рівнова́га — стан фізичної системи, в якому її характеристики не змінюються з часом.

Розрізняють статичну й динамічну рівновагу. При статичній рівновазі, характерній для макроскопічних механічних систем, рух тіл припиняється

При динамічній рівновазі, фізичні тіла рухаються, але таким чином, що певні сумарні характеристики системи залишаються незмінними. Наприклад, при течії води в руслі річки висота води й швидкість течії можуть бути фіксованими, незважаючи на постійний притік і відтік.

Поняття рівноваги відіграє велику роль в термодинаміці.

В залежності від поведінки фізичної системи при відхиленні від рівноважного стану розрізняють стійку, нестійку й байдужу рівновагу.

• При стійкій рівновазі відхилення викликає появу сил, які намагаються повернути систему до рівноважного стану.

• При нестійкій рівновазі відхилення викликає появу сил, які намагаються вивести систему з положення рівноваги.

• При байдужій рівновазі відхилення переводить систему в новий рівноважний стан, не викликаючи в ній жодних сил.

Моме́нт си́ли — векторна фізична величина, рівна векторному добутку радіус-вектора, проведеного від осі обертання до точки прикладення сили, на вектор цієї сили. Момент сили є мірою зусилля, направленого на обертання тіла.

Момент сили зазвичай позначається латинською літерою   і вимірюється в системі СІ в Н   м, що збігається із розмірністю енергії.

Момент сили  , яка діє на матеріальну точку із радіус-вектором   визначаєтся як

.тобто є векторним добутком радіус-вектора   на силу  .

Момент сили - це вектор перпендикулярний, як до радіус-вектора точки, так і до сили, яка на цю точку діє. За абсолютною величиною момент сили дорівнює добутку сили на плече або

,де α - кут між напрямком сили й радіус-вектором точки.

Момент сили адитивна величина, тобто момент сил, яка діють на систему матеріальних точок дорівнює сумі моментів сил, які діють на окремі точки системи.

Характерною властивістю момента сили є те, що в останню формулу входять лише зовнішні сили, а взаємодію матеріальних точок між собою можна не враховувати, оскільки згідно із третім законом Ньютона сили, які діють на пару точок рівні за величиною й обернені за напрямком. Враховуючи цей факт, легко показати, що плече таких сил дорівнює нулю.

Билет № 13

Імпульс тіла - векторна фізична величина  . А вираз   виражає зміну імпульсу тіла. Зміна вектора імпульсу тіла під дією постійної сили дорівнює добутку сили на час її дії і називається імпульсом сили.