Тема 5. Закони ньютона

• Механічний рух тіл або частин тіла змінюється під час їхньої взаємодії один з одним. Унаслідок взаємодії тіла можуть набувати прискорень або деформуватись.

• Сила— векторна фізична величина, що є мірою взаємодії тіл. Одиниця вимірювання модуля сили в—ньютон (Н): 1 Н =. Модуль сили вимірюютьдинамометром.

Якщо до матеріальної точки прикладені кілька сил , то їхню дію можна замінити дією однієї сили,що дорівнює векторній сумі всіх прикладених силі яку називаютьрівнодійною.

• Інертність — це властивість тіла, яка характеризує його здатність набувати прискорення під дією певної : сили. Більш інертні тіла під дією тієї самої сили набувають менших прискорень.

• Маса тіла т — скалярна фізична величина, що є мірою інертності тіл. Одиницею вимірювання маси у СІ є 1 кг. Масу однорідного тіла можна обчислити за формулою, де— густина речовини, з якої виготовлене тіло (у СІ густину вимірюють у кг/м ).

Масу тіла можна виміряти зважуванням або при взаємодії з тілом відомої маси.

• І закон Ньютона (закон інерції). Існують системи відліку, відносно яких тіло, що рухається поступально, зберігає свою швидкість (перебуває в спокої або рухається прямолінійно і рівномірно), коли рівнодійна всіх прикладених до тіла сил дорівнює нулю. Тобто в деяких системах відліку, якщо

• Системи відліку, в яких тіло зберігає свою швидкість при умові, що , називають інерціальними.

Для розрахунку практично всіх рухів поблизу земної поверхні (автомобілів, літаків, деталей машин) можна як інерціальну систему відліку вибирати систему, зв'язану із Землею. Системи відліку, що рухаються без прискорення І відносно інерціальної системи, теж є інерціальними.

• Усі інерціальні системи відліку рівноправні: в усіх цих системах усі механічні явища протікають однаково. Це твердження називають принципом відносності Галілея.

• II закон Ньютона. Прискорення, якого набуває тіло при взаємодії, прямо пропорційне до рівнодійної прикладених сил, обернено пропорційне до маси тіла і має напрям рівнодійної:

Для розв'язування задач ІІ закон Ньютона зручно записувати у вигляді:

Це рівняння називають динамічним рівнянням руху. ІІ закон Ньютона справедливий лише в інерціальних і системах відліку та для тіл, що рухаються з невеликими, порівняно зі швидкістю світла, швидкостями. ІІ закон Ньютона також не можна застосовувати для опису руху елементарних частинок.

• ІІІ закон Ньютона. Сили, що виникають при взаємодії двох тіл, рівні за величиною і протилежні за напрямком:Ці сили прикладені до різних тіл і мають однакову фізичну природу.

Тема 6. Закон всесвітнього тяжіння. Супутники.

• Гравітація — це явище притягання всіх тіл у Всесвіті.

• Закон всесвітнього тяжіння(закон гравітації): Дві матеріальні точки, маси якихтаі які перебувають на відстані одна від одної, притягуються із силою, прямо пропорційною до їхніх мас і обернено пропорційною до квадрату відстані між цими матеріальними точками:

, де— гравітаційна стала.

Ця формула справедлива і для однорідних сфер та куль (г — відстань між центрами таких тіл).

Сили гравітаційного притягання діють уздовж прямої, що сполучає центри тіл, і за III законом Ньютона рівні величиною й протилежно напрямлені:

• Сила тяжіння — це сила, з якою Земля притягує тіло масою т (тіло можна вважати матеріальною точкою):

де .— маса Землі;— відстань від тіла до центра Землі;h — відстань від тіла до поверхні Землі . Сила тяжіння напрямлена до центра Землі.

• Прискорення вільного падіння на висоті h над поверхнею Землі дорівнює

На поверхні Земліприскорення вільного падіння дорівнює

• Тіло, що рухається навколо планети чи зорі під дією лише сили тяжіння, називають супутником. Площина орбіти супутника проходить через центр планети чи зорі.

• Перша космічна швидкість—це швидкість, якої слід надати тілу, що перебуває на відстані г = /?₃ + від центра планети чи зорі, щоб воно рухалось по коловій орбіті, центр якої збігається із центром планети чи зорі.

ЗаII законом Ньютона

Доцентрове прискорення дорівнює Тоді

Якщо супутник запускати на висоті R, то . На поверхні Землі

• Друга космічна швидкість — це швидкість, яку необхідно надати тілу для того, щоб воно покину планету:. Дія Землі

• Форма орбіти супутника залежить від його швидкості (див. рис):

• якщо, то тіло падає на планету;

• якщо, то супутник рухається по коловій орбіті;

• якщо , то траєкторією руху супутника є еліпс, в одному з фокусів якого міститься планета чи зоря;

• якщо, то тіло рухається по параболі і покидає планету (чи зорю).