Контрольные вопросы

1. Какое движение называется равномерным? Равнопеременным. Назовите

виды равнопеременного движения.

2. Напишите уравнение равномерного движения и постройте график этого движения.

3. Как создается равномерное движение на машине Атвуда? Каков метод измерения ускорения на машине Атвуда?

4. Что называется средней скоростью, мгновенной скоростью ускорением переменного движения. В каких единицах измеряются скорость и ускорение в СИ?

5. Напишите уравнение движения, формулу скорости для равноускоренного и равнозамедленного движений (с начальной скоростью и без начальной скорости).

6. Постройте графики скорости равномерного, равноускоренного и равнозамедленного движения?

7. Дайте определение силы и массы и назовите их единицы измерения?

8. Сформулируйте законы Ньютона.

9. Почему движение системы грузов в этой работе можно считать равноускоренным?

10. Как можно на машине Атвуда изменить величину силы, не меняя массу системы?

11. Как можно на машине Атвуда изменить массу движущейся системы, оставляя постоянной силу?

3. Вращательное движение твёрдого тела

Вращательное движение твёрдого тела характеризуется двумя особенностями:

1. Всe точки тела движутся по замкнутым круговым траекториям.

2. Скорости различных точек тела при этом оказы­вается различными, поэтому обычные методы описания, используемые при описании прямолинейного (поступательного) движения оказыва­ются непригодными для описания вращательного движения. Можно, однако, описывать вращательное движение формулами, аналогичными формулам для поступательного движения, введя новые физические величины, аналогичные массе, скорости, силе и т.д., используемые при описании прямолинейного движения.

При вращении вокруг некоторой оси изменение положения тела можно характеризовать углом поворота вокруг этой оси, который будет одинаковым для всех точек тела, подобно пути при поступательном движении. Тогда соответственно первая и вторая производные от угла поворота по времени также будут одинаковыми для всех точек тела и их следует назы­вать соответственно угловой скоростью и угловым ускорением. Скорость точки и линейное ускорение могут быть получены как векторное произведение радиус-вектора точки относительно оси вращения на угловые скорость или ускорение.

Угол поворота при этом считается вектором, а его направление определяется по обычному правилу определения направления аксиальных векторов - вектор угла, угловой скорости, или ускорения, соответственно вектор перемещения, линейной скорости и линейного ускорения и радиус-вектор точки должны образовывать правую тройку векторов.

Теперь если для каждой точки можно использовать произведение углового ускорения на радиус-вектор, то второй закон Ньютона приобретает вид

удобно представить его в виде

Тогда уравнение движения можно свести к виду аналогичному уравнениям для прямолинейного движения.

где J - момент инерции точки, - момент силы, -угловое ускорение.

В случае твердого тела, когда на тело, а не на отдельные точки его действует сила, уравнение приобретает вид

Соответственно импульс заменяется моментом импульса

а кинетическая энергия приобретает вид

где момент инерции тела.

Отличие описания вращательного движения от прямолинейного заключается в определении момента инерции, который зависит от формы тела.

Вращательное движение обладает рядом особенностей.

1. Пpи вращательном движении скорость точки постоянно изменяется по направлению. Поэтому даже при постоянной угловой скорости всегда имеется центростремительное ускорение

не изменяющее величины линейной скорости.

2. Если при равномерном вращении тело движется вдоль радиуса, то очевидно линейная скорость тела изменяется

Это приводит к появлению ещё одного ускорения - ускорения Кориолиса определяемого как

4. Если на ось вращения действует сила, стремящаяся повернуть ось вращения, то возникает движение в направлении перпендикулярном как оси вращения, так и моменту пары сил - прецессия, скорость которой