- •Вопрос № 1 Система отсчёта. Траектория, путь, перемещение. Средняя и мгновенная скорости. Вектор скорости, модуль вектора скорости. Вычисление пути.
- •Вопрос № 2 Ускорение. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения. Связь нормального ускорения с радиусом кривизны и скоростью.
- •Вопрос № 4 Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея.
- •Вопрос № 5 Масса и импульс. Второй и третий законы Ньютона.
- •Вопрос № 6 Гравитационное взаимодействие. Гравитационная и инертная масса. Напряжённость гравитационного поля.
- •Вопрос № 7 Движение относительно неинерциальных систем отсчёта, двигающихся поступательно. Силы инерции.
- •Вопрос № 8 Покоящееся тело во вращающейся системе отсчёта. Центробежная сила инерции. Ускорение свободного падения тела, наблюдаемое относительно Земли.
- •Вопрос № 9 Движение тела относительно вращающейся системы отсчёта. Кориолисова сила инерции.
- •Вопрос № 11 Консервативные силы. Работа консервативных сил на примере силы тяжести. Работа центральных сил.
- •Вопрос № 10 Кинетическая энергия и работа. Формы записи выражения для работы. Работа результирующих нескольких сил.
- •Вопрос № 12 Потенциальная энергия во внешнем поле сил. Связь потенциальной энергии и силы. Закон сохранения механической энергии для систем невзаимодействующих частиц. Диссипативные силы.
- •Вопрос № 14 Закон сохранения импульса. Упругое и неупругое соударение двух тел (без вывода). Частные случаи.
- •Вопрос № 16 Центр масс твёрдого тела. Теорема о движении центра масс твёрдого тела.
- •Вопрос № 18 Момент инерции: выражение через плотность, интеграл по объёму тела.
- •Вопрос № 19 Теорема Штейнера, доказательство (момент инерции относительно произвольной оси).
Вопрос № 16 Центр масс твёрдого тела. Теорема о движении центра масс твёрдого тела.
Абсолютно твердое тело – это тело, деформацией которого можно пренебречь.
Центром
масс
(или центром инерции) системы называется
точка С, положение которой задается
радиусом-вектором
Скорость
центра масс:
Разбив тело на элементарные массы тi , можно представить его как систему материальных точек, взаимное расположение которых остается неизменным.
где
–
результирующая всех внутренних сил, a
– результирующая всех внешних сил,
приложенных к данной элементарной
массе. Сложив это уравнение для всех
элементарных масс, получим выражение
Продифференцируем
соотношение дважды
Теорема о движении центра масс: Центр масс твердого тела движется так, как двигалась бы материальная точка с массой, равной массе тела, под действием всех приложенных к телу сил.
Вопрос № 17
Вращение абсолютно твёрдого тела вокруг неподвижной оси.
Момент инерции твёрдого тела. Уравнение движения
для проекции момента импульса.
Р
ассмотрим
абсолютно твердое тело, которое может
вращаться вокруг неподвижной вертикальной
оси. Абсолютно твердое тело можно
рассматривать как систему частиц
(материальных точек) с неизменными
расстояниями между ними.
Возьмем
на оси вращения точку О
и будем характеризовать положение
образующих тело частиц с помощью
радиусов-векторов. Момент импульса i
час-тицы относительно точки О
равен
где
Ri
—
расстояние частицы от оси вращения.
Модуль вектора
пропорционален
скорости вращения тела w;
направление же вектора
от
w
не зависит — этот вектор лежит в
плоскости, проходящей через ось вращения
и частицу тi,
и перпендикулярен к
.
Для
всех образующих тело частиц угол между
векторами
и
является
острым. Поэтому проекции этих векторов
на совпадающую с осью вращения ось z
имеют одинаковые знаки.
Просуммировав
этот выражение по всем частицам, получим
момент импульса тела относительно оси
z,
совпадающей с осью вращения:
Величина
I,
равная сумме произведений элементарных
масс на квадраты их расстояний от
некоторой оси, называется моментом
инерции тела
относительно данной оси:
Полученная
формула аналогична формуле рz
= muz.
Роль массы играет момент инерции, роль
линейной скорости — угловая скорость.
Это
уравнение аналогично уравнению maz
= åFz.
Роль массы играет момент инерции, роль
линейного ускорения — угловое ускорение,
роль результирующей силы — суммарный
момент внешних сил.
Р
ассмотрим
вектор момента импульса тела относительно
точки О
В
общем случае вектор
не совпадает по направлению с осью
вращения тела z
и поворачивается вместе с телом вокруг
этой оси.
Из
соображений симметрии ясно, что для
однородного тела, симметричного
относительно оси, момент импульса
относительно точки О,
лежащей на оси вращения,
совпадает по направлению с вектором
. В этом случае модуль момента импульса
М
равен |Mz|
— модулю проекции на ось z.
Это соотношение имеет место лишь в случае тела, вращающегося вокруг оси симметрии.
