Динамика Скачать
презентацию
<<  Динамика Ньютона Движение тел по плоскости  >>
Динамика материальной точки
Динамика материальной точки
Первый закон Ньютона
Первый закон Ньютона
Материальная точка
Материальная точка
Скорость
Скорость
Система отсчёта
Система отсчёта
Эффекты
Эффекты
Сущность первого закона Ньютона
Сущность первого закона Ньютона
Масса и импульс тела
Масса и импульс тела
Масса
Масса
Тело
Тело
Математическое выражение
Математическое выражение
Основное уравнение динамики
Основное уравнение динамики
Изменение импульса тела
Изменение импульса тела
Килограмм
Килограмм
Действие тел друг на друга
Действие тел друг на друга
Действие вызывает равное по величине противодействие
Действие вызывает равное по величине противодействие
Импульс произвольной системы тел
Импульс произвольной системы тел
Скорость центра инерции системы
Скорость центра инерции системы
Основное уравнение динамики поступательного движения
Основное уравнение динамики поступательного движения
Результирующая всех внешних сил
Результирующая всех внешних сил
Выражения в скобках
Выражения в скобках
Скорость изменения импульса системы
Скорость изменения импульса системы
Центр механической системы
Центр механической системы
Теорема о движении центра масс
Теорема о движении центра масс
Закон сохранения импульса
Закон сохранения импульса
Импульс замкнутой системы
Импульс замкнутой системы
Динамика материальной точки
Динамика материальной точки
Силы в механике
Силы в механике
Виды и категории сил в природе
Виды и категории сил в природе
Гравитационные и электромагнитные силы
Гравитационные и электромагнитные силы
Динамика материальной точки
Динамика материальной точки
Сила тяжести и вес тела
Сила тяжести и вес тела
Сила тяжести
Сила тяжести
Тело действует на подвес
Тело действует на подвес
Вес и сила тяжести равны друг другу
Вес и сила тяжести равны друг другу
Вес тела
Вес тела
Упругие силы
Упругие силы
Упругие деформации
Упругие деформации
Пружина
Пружина
Упругая сила
Упругая сила
Потенциальная энергия упругой пружины
Потенциальная энергия упругой пружины
Силы трения
Силы трения
Трение между твердым телом и жидкой или газообразной средой
Трение между твердым телом и жидкой или газообразной средой
Модуль внешней силы
Модуль внешней силы
Максимальная сила трения
Максимальная сила трения
Силы инерции
Силы инерции
Троллейбус
Троллейбус
Динамика материальной точки
Динамика материальной точки
Силы, действующие со стороны связей
Силы, действующие со стороны связей
Силы инерции при поступательном движении
Силы инерции при поступательном движении
Ускорение в инерциальной системе
Ускорение в инерциальной системе
Сила, направленная в сторону
Сила, направленная в сторону
Движения тела
Движения тела
Силы инерции при вращательном движении
Силы инерции при вращательном движении
Центростремительная и центробежная силы
Центростремительная и центробежная силы
Динамика материальной точки
Динамика материальной точки
Центростремительная сила
Центростремительная сила
Угловая скорость
Угловая скорость
Сила Кориолиса
Сила Кориолиса
Тело, движущееся вдоль меридиана
Тело, движущееся вдоль меридиана
Маятник Фуко
Маятник Фуко
Уравнение Ньютона
Уравнение Ньютона
Слайды из презентации «Динамика материальной точки» к уроку физики на тему «Динамика»

Автор: . Чтобы увеличить слайд, нажмите на его эскиз. Чтобы использовать презентацию на уроке, скачайте файл «Динамика материальной точки.ppt» бесплатно в zip-архиве размером 477 КБ.

Скачать презентацию

Динамика материальной точки

содержание презентации «Динамика материальной точки.ppt»
СлайдТекст
1 Динамика материальной точки

Динамика материальной точки

1. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы 2. Масса и импульс тела 3. Второй закон Ньютона. Принцип суперпозиции 4. Третий закон Ньютона 5. Импульс произвольной системы тел 6. Основное уравнение динамики поступательного движения произвольной системы тел 7. Закон сохранения импульса

2 Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона

1. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы.

В основе так называемой классической или ньютоновской механики лежат три закона динамики, сформулированных И. Ньютоном в 1687 г. Эти законы играют исключительную роль в механике и являются (как и все физические законы) обобщением результатов огромного человеческого опыта.

3 Материальная точка

Материальная точка

Первый закон Ньютона: всякая материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит её изменить это состояние. (Закон инерции).

4 Скорость

Скорость

любого тела остаётся постоянной (в частности, равной нулю), пока воздействие на это тело со стороны других тел не вызовет её изменения. Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон Ньютона называют законом инерции.

5 Система отсчёта

Система отсчёта

Первый закон Ньютона выполняется в инерциальных системах отсчёта. Инерциальной системой отсчёта является такая система отсчёта, относительно которой материальная точка, свободная от внешних воздействий, либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно (т.е. с постоянной скоростью). Таким образом, первый закон Ньютона утверждает существование инерциальных систем отсчёта.

6 Эффекты

Эффекты

Система отсчёта, связанная с Землей, строго говоря, неинерциальная, однако эффекты, обусловленные её неинерциальностью (Земля вращается вокруг собственной оси и вокруг Солнца) при решении многих задач малы, и в этих случаях её можно считать инерциальной.

7 Сущность первого закона Ньютона

Сущность первого закона Ньютона

может быть сведена к трём основным положениям: все тела обладают свойствами инерции; существуют инерциальные системы отсчёта, в которых выполняется первый закон Ньютона; движение относительно.

8 Масса и импульс тела

Масса и импульс тела

2. Масса и импульс тела.

Воздействие на данное тело со стороны других тел вызывает изменение его скорости, т.е. сообщает данному телу ускорение. Опыт показывает, что одинаковое воздействие сообщает разным телам разные по величине ускорения. Всякое тело противится попыткам изменить его состояние движения. Это свойство тел, как мы уже говорили, называется инертностью (следует из первого закона Ньютона). Мерой инертности тела является величина, называемая массой.

9 Масса

Масса

– величина аддитивная (масса тела равна сумме масс частей, составляющих это тело). Система тел, взаимодействующих только между собой, называется замкнутой. Рассмотрим замкнутую систему двух тел массами m1 и m2.

10 Тело

Тело

(Тело, обладающее большей массой, меньше изменяет скорость).

Произведение массы тела на скорость называется импульсом тела

Приняв во внимание направление скоростей, запишем:

11 Математическое выражение

Математическое выражение

3. Второй закон Ньютона.

Математическое выражение второго закона Ньютона:

скорость изменения импульса тела равна действующей на него силе. Отсюда можно заключить, что изменение импульса тела равно импульсу силы.

Т. К.

То

Но

Тогда

,

12 Основное уравнение динамики

Основное уравнение динамики

поступательного движения материальной точки. Принцип суперпозиции или принцип независимости действия сил Если на материальное тело действуют несколько сил, то результирующую силу можно найти из выражения:

13 Изменение импульса тела

Изменение импульса тела

Найдем изменение импульса тела за конечный промежуток времени.

Изменение импульса тела равно импульсу силы.

14 Килограмм

Килограмм

В системе СИ семь основных единиц (м) – метр, (кг) – килограмм, (с) – секунда, (А) – ампер, (К) – кельвин, (кд) – кандела (единица силы света), (кмоль) – единица количества вещества. Остальные единицы производные получаются из физических законов связывающих их с основными единицами. Например из второго закона Ньютона производная единица силы 1 кг·м/с2 = 1 Н.

15 Действие тел друг на друга

Действие тел друг на друга

носит характер взаимодействия. Третий закон Ньютона отражает тот факт, что сила есть результат взаимодействия тел, и устанавливает, что силы, с которыми действуют друг на друга два тела, равны по величине и противоположны по направлению.

4. Третий закон Ньютона

16 Действие вызывает равное по величине противодействие

Действие вызывает равное по величине противодействие

3-й Закон Ньютона в общем случае является универсальным законом взаимодействий:

Cилы, связанные по 3 закону Ньютона, приложены к различным телам и, следовательно, никогда не могут начинаться в одной точке

Всякое действие вызывает равное по величине противодействие

F12

F21

17 Импульс произвольной системы тел

Импульс произвольной системы тел

5. Импульс произвольной системы тел.

18 Скорость центра инерции системы

Скорость центра инерции системы

– Импульс системы тел равен произведению массы системы на скорость её центра инерции.

19 Основное уравнение динамики поступательного движения

Основное уравнение динамики поступательного движения

6. Основное уравнение динамики поступательного движения произвольной системы тел.

20 Результирующая всех внешних сил

Результирующая всех внешних сил

Обозначим – результирующая всех внешних сил приложенных к i-ой точке системы. По второму закону Ньютона можно записать систему уравнений:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,

21 Выражения в скобках

Выражения в скобках

По третьему закону Ньютона, поэтому все выражения в скобках в правой части уравнения равны нулю. Тогда остаётся:

Назовем – главным вектором всех внешних сил, тогда:

Сложим эти уравнения и сгруппируем попарно силы и

22 Скорость изменения импульса системы

Скорость изменения импульса системы

равна главному вектору всех внешних сил, действующих на эту систему. Это уравнение называют основным уравнением динамики поступательного движения системы тел.

Здесь – ускорение центра инерции.

23 Центр механической системы

Центр механической системы

движется как материальная точка, масса которой равна массе всей системы, и на которую действует сила, равная главному вектору внешних сил, приложенных к системе.

24 Теорема о движении центра масс

Теорема о движении центра масс

Силы, действующие на каждую точку системы, разобьем на два типа – внутренние силы – результирующая всех внешних сил В общем виде это можно записать так:

F1i

m2

m3

F13

m1

F12

mi

(F1)вш

Если система находится во внешнем стационарном и однородном поле, то никакими действиями внутри системы невозможно изменить движение центра масс системы

По 3 закону Ньютона

25 Закон сохранения импульса

Закон сохранения импульса

7. Закон сохранения импульса.

26 Импульс замкнутой системы

Импульс замкнутой системы

не изменяется во времени. Импульс системы тел может быть представлен в виде произведения суммарной массы тел на скорость центра инерции: тогда.

При любых процессах, происходящих в замкнутых системах, скорость центра инерции сохраняется неизменной.

Отсюда

27
28 Силы в механике

Силы в механике

1. Виды и категории сил в природе 2. Сила тяжести и вес тела 3. Упругие силы 4. Силы трения 5. Силы инерции 5.1. Уравнения Ньютона для неинерциальной системы отсчета 5.2. Центростремительная и центробежная силы 5.3. Сила Кориолиса

29 Виды и категории сил в природе

Виды и категории сил в природе

1. Виды и категории сил в природе.

В настоящее время, различают четыре типа сил или взаимодействий: гравитационные; электромагнитные; сильные (ответственное за связь частиц в ядрах) и слабые (ответственное за распад частиц)

30 Гравитационные и электромагнитные силы

Гравитационные и электромагнитные силы

нельзя свести к другим, более простым силам, поэтому их называют фундаментальными.

Где r – расстояние между точками

31
32 Сила тяжести и вес тела

Сила тяжести и вес тела

2. Сила тяжести и вес тела.

Силы тяжести – сила, с которой все тела притягиваются к Земле. Вблизи поверхности Земли все тела падают с одинаковым ускорением – ускорением свободного падения g

33 Сила тяжести

Сила тяжести

Если подвесить тело или положить его на опору, то сила тяжести уравновесится силой – которую называют реакцией опоры или подвеса R.

34 Тело действует на подвес

Тело действует на подвес

По третьему закону Ньютона тело действует на подвес или опору с силой которая называется весом тела.

35 Вес и сила тяжести равны друг другу

Вес и сила тяжести равны друг другу

но приложены к разным точкам: вес к подвесу или опоре, сила тяжести – к самому телу. Это равенство справедливо, если подвес (опора) и тело покоятся относительно Земли (или двигаются равномерно, прямолинейно). Если имеет место движение с ускорением, то справедливо соотношение:

36 Вес тела

Вес тела

может быть больше или меньше силы тяжести:

Находясь внутри закрытой кабины невозможно определить, чем вызвана сила mg, тем, что кабина движется с ускорением или действием притяжения Земли.

Пассажиры космического корабля, вращающегося с частотой всего 9,5 об/мин, находясь на расстоянии 10 м от оси вращения, будут чувствовать себя, как на Земле.

37 Упругие силы

Упругие силы

3. Упругие силы.

Электромагнитные силы проявляют себя как упругие силы и силы трения. Под действием внешних сил возникают деформации (т.е. изменение размеров и формы) тел. Если после прекращения действия внешних сил восстанавливаются прежние форма и размеры тела, то деформация называется упругой.

38 Упругие деформации

Упругие деформации

Рассмотрим упругие деформации. В деформированном теле возникают упругие силы, уравновешивающие внешние силы.

39 Пружина

Пружина

Под действием внешней силы – Fвн. пружина получает удлинение x, в результате в ней возни-кает упругая сила – Fупр, уравновешивающая Fвн.

Упругие силы возникают во всей деформированной пружине. Любая часть пружины действует на другую часть с силой упругости Fупр.

Удлинение пружины пропорционально внешней силе и определяется законом Гука:

K – жесткость пружины.

40 Упругая сила

Упругая сила

Так как упругая сила отличается от внешней только знаком, т.е. то закон Гука можно записать в виде:

41 Потенциальная энергия упругой пружины

Потенциальная энергия упругой пружины

равна работе, совершенной над пружиной. Так как сила не постоянна, то элементарная работа равна.

Тогда полная работа, которая совершена пружиной, равна:

42 Силы трения

Силы трения

4. Силы трения.

Трение подразделяется на внешнее и внутреннее. Внешнее трение возникает при относительном перемещении двух соприкасающихся твердых тел (трение скольжения или трение покоя). Внутреннее трение наблюдается при относительном перемещении частей одного и того же сплошного тела (например, жидкость или газ). Различают сухое и жидкое (или вязкое) трение.

42

43 Трение между твердым телом и жидкой или газообразной средой

Трение между твердым телом и жидкой или газообразной средой

Жидким (вязким) называется трение между твердым телом и жидкой или газообразной средой или ее слоями. Сухое трение, в свою очередь, подразделяется на трение скольжения и трение качения. Рассмотрим законы сухого трения.

43

44 Модуль внешней силы

Модуль внешней силы

Когда модуль внешней силы, а следовательно, и модуль силы трения покоя превысит значение F0, тело начнет скользить по опоре – трение покоя Fтр.пок. сменится трением скольжения Fтр.ск.

Подействуем на тело, внешней силой постепенно увеличивая ее модуль. Вначале брусок будет оставаться неподвижным, значит внешняя сила уравновешивается некоторой силой В этом случае – и есть сила трения покоя.

45 Максимальная сила трения

Максимальная сила трения

Установлено, что максимальная сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения тел и приблизительно пропорциональна модулю силы нормального давления N.

?0 – коэффициент трения покоя – зависит от природы и состояния трущихся поверхностей. Аналогично и для силы трения скольжения:

46 Силы инерции

Силы инерции

5. Силы инерции 5.1. Уравнение Ньютона для неинерциальных систем отсчета.

Законы инерции выполняются в инерциальной системе отсчета. А как описать движение тела в неинерциальной системе? Пример: вы стоите в троллейбусе спокойно. Вдруг троллейбус резко трогается, и вы невольно отклонитесь назад. Что произошло? Кто вас толкнул?

47 Троллейбус

Троллейбус

С точки зрения наблюдателя на Земле (в инерциальной системе отсчета), в тот момент, когда троллейбус тронулся, вы остались стоять на месте – в соответствии с первым законом Ньютона. С точки зрения сидящего в троллейбусе – вы начали двигаться назад, как если бы кто-нибудь вас толкнул. На самом деле, никто не толкнул, просто ваши ноги, связанные силами трения с троллейбусом «поехали» вперед из-под вас и вам пришлось падать назад. Можно описать ваше движение в инерционной системе отсчета. Но это не всегда просто, так как обязательно нужно вводить силы, действующие со стороны связей.

48
49 Силы, действующие со стороны связей

Силы, действующие со стороны связей

могут быть самыми разными и ведут себя по разному – нет единого подхода к их описанию. Силы инерции обусловлены не взаимодействием тел, а свойствами самих неинерциальных систем отсчета. На силы инерции законы Ньютона не распространяются. Можно в неинерциальной системе воспользоваться законами Ньютона, если ввести силы инерции. Силы инерции вводят специально, чтобы воспользоваться уравнениями Ньютона в неинерциальной системе.

50 Силы инерции при поступательном движении

Силы инерции при поступательном движении

неинерциальной системы отсчета. Введем обозначения: – ускорение тела относительно неинерциальной системы; – ускорение неинерциальной системы относительно инерциальной (относительно Земли). Тогда ускорение тела относительно инерциальной системы:

второй закон Ньютона,

Где m – масса движущегося тела.

51 Ускорение в инерциальной системе

Ускорение в инерциальной системе

можно выразить через второй закон Ньютона.

Или

Мы можем и представить в соответствии с законом Ньютона (формально)

52 Сила, направленная в сторону

Сила, направленная в сторону

Где – сила, направленная в сторону, противоположную ускорению неинерциальной системы.

Тогда получим

– уравнение Ньютона для неинерциальной системы отсчета.

Здесь – фиктивная сила, обусловленная свойствами системы отсчета

53 Движения тела

Движения тела

Силы инерции неинвариантны относительно перехода из одной системы отсчета в другую. Они не подчиняются закону действия и противодействия. Движения тела под действием сил инерции аналогично движению во внешнем силовом поле. Силы инерции всегда являются внешним по отношению к любому движению системы материальных тел.

54 Силы инерции при вращательном движении

Силы инерции при вращательном движении

неинерциальной системы отсчета.

55 Центростремительная и центробежная силы

Центростремительная и центробежная силы

5.2. Центростремительная и центробежная силы.

В каждый момент времени камень должен был бы двигаться прямолинейно по касательной к окружности. Однако он связан с осью вращения веревкой. Веревка растягивается, появляется упругая сила, действующая на камень, направленная вдоль веревки к центру вращения. Это и есть центростремительная сила (при вращении Земли вокруг оси в качестве центростремительной силы выступает сила гравитации).

55

56 Динамика материальной точки

Динамика материальной точки

.

57 Центростремительная сила

Центростремительная сила

возникла в результате действия камня на веревку, т.е. это сила, приложенная к телу (сила инерции второго рода). Сила, приложенная к связи и направленная по радиусу от центра, называется центробежной (сила инерции первого рода) Т.о. центростремительная сила приложена к вращающему телу, а центробежная сила – к связи.

58 Угловая скорость

Угловая скорость

Т.К.

(Здесь ? – угловая скорость вращения камня, а ? – линейная), то

59 Сила Кориолиса

Сила Кориолиса

5.3. Сила Кориолиса При движении тела относительно вращающейся системы отсчета, кроме центростремительной и центробежной сил, появляется еще одна сила, называемая силой Кориолиса или кориолисовой силой инерции (Г. Кориолис (1792 – 1843) – французский физик).

60 Тело, движущееся вдоль меридиана

Тело, движущееся вдоль меридиана

Сила Кориолиса, действует на тело, движущееся вдоль меридиана в северном полушарии вправо и в южном – влево.

Это приводит к тому, что у рек подмывается всегда правый берег в севером полушарии и левый – в южном. Эти же причины объясняют неодинаковый износ рельсов железнодорожных путей.

61 Маятник Фуко

Маятник Фуко

Силы Кориолиса проявляются и при качаниях маятника (маятник Фуко). Для простоты предположим, что маятник расположен на полюсе:

62 Уравнение Ньютона

Уравнение Ньютона

С учетом всех сил инерции, уравнение Ньютона для неинерциальной системы отсчета примет вид:

– Сила инерции, обусловленная поступательным движением неинерциальной системы отсчета;

– Две силы инерции, обусловленные вращательным движением системы отсчета;

– Ускорение тела относительно неинерциальной системы.

«Динамика материальной точки»
http://900igr.net/prezentatsii/fizika/Dinamika-materialnoj-tochki/Dinamika-materialnoj-tochki.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

133 темы
Слайды
Презентация: Динамика материальной точки.ppt | Тема: Динамика | Урок: Физика | Вид: Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Динамика > Динамика материальной точки.ppt