Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне державне автономне освітнє
установа вищої освіти
"Національний дослідницький Томський політехнічний університет"
Напрям підготовки: Мехатроніка та робототехніка
Кафедра: Інтегрованих комп'ютерних систем управління
Виконав: Сергєєв А.С.
Прийняв: доцент каф. ЕФ Кравченко Н.С.
Сучасні досягнення фізики високих енергій все більше зміцнюють уявлення, що різноманіття властивостей Природи обумовлено взаємодіючими елементарними частинками. Дати неформальне визначення елементарної частинки, мабуть, неможливо, оскільки мова йде про самих первинних елементах матерії. На якісному рівні можна говорити, що істинно елементарними частинками називаються фізичні об'єкти, які не мають складових частин.
Очевидно, що питання про елементарності фізичних об'єктів - це в першу чергу питання експериментальний. Наприклад, експериментально встановлено, що молекули, атоми, атомні ядра мають внутрішню структуру, яка вказує на наявність складових частин. Тому їх не можна вважати елементарними частинками. Порівняно недавно відкрито, що такі частинки, як мезони і баріони, також мають внутрішню структуру і, отже, не є елементарними. У той же час у електрона внутрішня структура ніколи не спостерігалася, і, отже, його можна віднести до елементарних частинок. Іншим прикладом елементарної частинки є квант світла - фотон.
Сучасні експериментальні дані свідчать, що існує тільки чотири якісно різних види взаємодій, в яких беруть участь елементарні частинки. Ці взаємодії називаються фундаментальними, тобто самими основними, вихідними, первинними. Якщо взяти до уваги все різноманіття властивостей навколишнього нас Миру, то здається цілком дивним, що в Природі є тільки чотири фундаментальні взаємодії, відповідальних за все явища Природи.
Крім якісних відмінностей, фундаментальні взаємодії відрізняються в кількісному відношенні за силою впливу, яка характеризується терміном інтенсивність. У міру збільшення інтенсивності фундаментальні взаємодії розташовуються в наступному порядку: гравітаційне, слабке, електромагнітне і сильне. Кожне з цих взаємодій характеризується відповідним параметром, званим константою зв'язку, чисельне значення якого визначає інтенсивність взаємодії.
Яким чином фізичні об'єкти здійснюють фундаментальні взаємодії між собою? На якісному рівні відповідь на це питання виглядає наступним чином. Фундаментальні взаємодії переносяться квантами.
При цьому в квантової області фундаментальних взаємодій відповідають відповідні елементарні частинки, звані елементарними частинками - переносниками взаємодій. В процесі взаємодії фізичний об'єкт випускає частки - переносники взаємодії, які поглинаються іншим фізичним об'єктом. Це веде до того, що об'єкти як би відчувають один одного, їх енергія, характер руху, стан змінюються, тобто вони відчувають взаємний вплив.
У сучасній фізиці високих енергій все більшого значення набуває ідея об'єднання фундаментальних взаємодій. Згідно з ідеями об'єднання, в Природі існує тільки одне єдине фундаментальне взаємодія, що проявляє себе в конкретних ситуаціях як гравітаційне, або як слабке, або як електромагнітне, або як сильне, або як їх деяка комбінація. Успішною реалізацією ідей об'єднання послужило створення стала вже стандартною об'єднаної теорії електромагнітних і слабких взаємодій. Йде робота з розвитку єдиної теорії електромагнітних, слабких і сильних взаємодій, що отримала назву теорії великого об'єднання. Робляться спроби знайти принцип об'єднання всіх чотирьох фундаментальних взаємодій.
Швидкість тіла відносно Землі змінюється, коли на нього діють інші тіла. Наприклад:
Людина, коли штовхає вагонетку, призводить її в рух. У цьому випадку швидкість вагонетки буде змінюватися під дією сили руки людини.
Розглянемо ще один приклад:
Коли взаємодіє рука з кулею ми спостерігаємо, що витки пружини починають рухатися, і пружина стискається. Відпустивши її, ми побачимо, як пружина, розпрямляючись, призводить в рух куля. Спочатку чинним тілом тут була рука людини. Потім стала пружина.
У всіх вищенаведених прикладах причиною зміни швидкості тіла було дію, який чиниться на нього іншими тілами. Мірою цієї дії є векторна фізична величина, яка називається силою.
Сила векторна величина, як і інші векторні величини. Сила характеризується не тільки числовим значенням, а й своїм напрямком.
Силу зазвичай позначають буквою F.
Якщо сила до тіла яких не прикладено (F = 0), то це означає, що ніякого дії на нього не виявляється, і тому швидкість такого тіла відносно Землі не змінюється. Якщо ж, навпаки, сила F # 63; 0, то тіло відчуває деякий вплив, і його швидкість змінюється. При цьому, чим більше сила F, то більша змінюється швидкість тіла відносно Землі.
Одиницею сили в СІ є ньютон. H - це сила, яка за 1 секунду змінює швидкість тіла масою 1 кілограм на 1 м / с. Ця одиниця названа на честь великого вченого І. Hьютона.
Розглянемо найбільш відомі сили.
Зазвичай на будь-яке рухоме тіло діє не одна, а відразу кілька навколишніх його тел.
Наприклад: Коли тіло падає, на нього діє не тільки Земля, але і повітря.
Коли на матеріальну точку діє декілька тіл, їх спільна дія характеризується рівнодіюча силою.
Для знаходження рівнодіюча сили є кілька правил.
1) Якщо до тіла прикладено дві сили F (1) і F (2), спрямовані по одній прямій в одну сторону, то їх рівнодіюча F знаходиться за формулою
При цьому напрямок рівнодіючої сили збігається з напрямом прикладених сил
2) Якщо до тіла прикладено дві сили F (1) і F (2), спрямовані по одній прямій в протилежні сторони, то при F
F (1)> F (2) їх рівнодіюча F знаходиться за формулою
Напрямок рівнодіюча сили в цьому випадку збігається з напрямком більшої з прикладених сил. Якщо при цьому F (1) = F (2), то їх рівнодіюча F дорівнюватиме нулю. В цьому випадку покоїться тіло так і буде спочивати, а рух тіло буде здійснювати рівномірний і прямолінійний рух з тією швидкістю, яка у нього була.
Про дві сили, рівні за величиною і спрямовані вздовж однієї прямої в протилежні сторони, кажуть, що вони врівноважують або компенсують один одного. Рівнодіюча F таких сил завжди дорівнює нулю і тому змінити швидкість тіла не може.
Для зміни швидкості тіла відносно Землі необхідно, щоб рівнодіюча всіх прикладених до тіла сил була відмінна від нуля. У тому випадку, коли тіло рухається в напрямку рівнодіючої сили, його швидкість зростає; при русі в протилежному напрямку швидкість тіла зменшується.
Чому тіло, кинуте в горизонтальному напрямку, через кілька секунд виявляється на землі?
Чому тіло, випущене з рук, падає вниз?
У цих явищ одна причина - тяжіння Землі.
Сила тяжіння до Землі називається силою тяжіння. Сила тяжіння спрямована вертикально вниз. Коли тіло під дією тяжіння до Землі падає вниз, на нього діє не тільки Земля, але і інші дії. У тих випадках, коли сила опору повітря дуже мала в порівнянні з силою тяжіння, падіння тіла називають вільним.
Щоб визначити силу тяжіння, треба масу цього тіла помножити на прискорення вільного падіння:
З цієї формули випливає, що g = F (T) / m. Але F (T) вимірюється в ньютонах, a m - в кілограмах. Тому величину g можна вимірювати в ньютонах на кілограм:
g = 9,8 Н / кг # 63; 10 Н / кг.
Зі збільшенням висоти над Землею прискорення вільного падіння поступово зменшується. Зменшення прискорення вільного падіння означає, що і сила тяжіння в міру збільшення висоти над Землею також зменшується. Чим далі тіло знаходиться від Землі, тим слабкіше вона його притягує.
На всі тіла, що знаходяться поблизу Землі, діє її тяжіння. Під дією сили тяжіння падають на Землю краплі дощу, сніжинки.
Але коли краплі лежать на даху, його притягує Земля, однак він не проходить і не провалюється крізь дах, а залишається в спокої. Що перешкоджає його падіння? Дах. Вона діє на краплі з силою, рівною силі тяжіння, але спрямованої в протилежну сторону.
Розглянемо один приклад. Зображена дошка, що лежить на двох підставках. Якщо на її середину помістити тіло, то під дією сили тяжіння тіло почне продавлювати дошку, але через кілька хвилин, зупиниться. При цьому сила тяжіння стане врівноваженою силою, що діє на тіло з боку зігнутої дошки і спрямованої вертикально вгору. Ця сила називається силою пружності.
Сила пружності виникає при деформації. Деформація - це зміна форми або розмірів тіла. Одним з видів деформації є вигин. Чим більше прогинається опора, тим більше сила пружності, що діє з боку цієї опори на тіло. Перед тим як тіло (гирю) поклали на дошку, ця сила була відсутня. У міру руху гирі, яка все сильніше і сильніше прогинатися свою опору, зростала і сила пружності. У момент зупинки гирі сила пружності досягла сили тяжіння, і їх рівнодіюча стала рівною нулю.
Якщо на опору помістити досить легкий предмет, то її деформація може виявитися настільки незначною, що ніякої зміни форми опори ми не помітимо. Але деформація все одно буде! А разом з нею буде діяти і сила пружності, що перешкоджає падінню тіла, що знаходиться на даній опорі. У подібних випадках (коли деформація тіла непомітна і зміною розмірів опори можна знехтувати) силу пружності називають силою реакції опори.
Якщо замість опори використовувати будь-якої підвіс (нитка, мотузку, дріт, стрижень і т. Д.), То прикріплений до нього предмет також може утримуватися в спокої. Сила тяжіння і тут буде врівноважена протилежноспрямованої силою пружності. Сила пружності при цьому виникає через те, що підвіс під дією прикріпленого до нього вантажу розтягується. Розтягування ще один вид деформації.
Великий внесок вніс у вивчення сили пружності вчений Р. Гук. Закон Гука говорить:
Сила пружності. що виникає при розтягуванні або стисканні тіла, пропорційна його подовження.
Якщо подовження тіла, тобто зміна його довжини, позначити через х, а силу пружності - через F (упр), то згідно із законом Гука можна надати наступну математичну форму:
де k - коефіцієнт пропорційності, званий жорсткістю тіла. У кожного тіла своя жорсткість. Чим більше жорсткість тіла (пружини, дроту, стрижня і т. Д.), Тим менше воно змінює свою довжину під дією цієї сили.
Одиницею жорсткості в СІ є ньютон на метр (1 Н / м).
Постійно ми говоримо: "важить 50 кілограм" і т.д. Але ми не знаємо, що допускаємо помилку. Маса це міра інертності тіла, яким чином тіло реагує на прикладена до нього вплив, або ж саме впливає на інші тіла. А вага тіла це сила, з якою тіло діє на горизонтальну опору або вертикальний підвіс під впливом тяжіння Землі.
Маса вимірюється в кілограмах, а вага тіла, як і будь-яка інша сила в ньютонах. Вага тіла має напрямок, як і будь-яка сила, і є величиною векторною. А маса не має ніякого напряму і є величиною скалярної.
Вага тіла як і сила тяжіння спрямована вниз.
Вага тіла зазвичай позначають буквою P.
Формула ваги тіла у фізиці записується в такий спосіб:
де m - маса тіла
Але, незважаючи на збіг з формулою і напрямком сили тяжіння, є серйозне відмінність між силою тяжіння і вагою тіла. Сила тяжіння прикладена до тіла, тобто, грубо кажучи, це вона тисне на тіло, а вага тіла прикладена до опори або підвісу, тобто, тут вже тіло тисне на підвіс або опору.
Але природа існування сили тяжіння і ваги тіла однакова тяжіння Землі. Власне кажучи, вага тіла є наслідком прикладеної до тіла сили тяжіння. І, так само як і сила тяжіння, вага тіла зменшується зі збільшенням висоти.
Якщо ви спробуєте зрушити з місця шафа, то відразу переконаєтеся, що це не так-то просто зробити. Його руху буде заважати взаємодія ніжок з підлогою, на якому він стоїть.
Взаємодія, що виникає в місці зіткнення тіл і перешкоджає їх відносному руху, називають тертям. а що характеризує це взаємодія силу - силою тертя.
Розрізняють три види тертя: тертя спокою, тертя ковзання і тертя кочення.
1) Тертя спокою. Покладемо тіло на похилу площину. При невеликому куті нахилу площини тіло може залишитися на місці. Що буде утримувати його від зісковзування вниз? Тертя спокою. Сила тертя спокою може бути будь-хто.
Вона змінюється разом з силою, яка прагне зрушити тіло з місця. Але для будь-яких двох взаємодіючих тіл вона має деякий максимальне значення, більше якого бути не може.
Приклавши до тіла силу, що перевищує максимальну силу тертя спокою, ми зрушимо його з місця, і тіло почне рухатися. Тертя спокою при цьому зміниться тертям ковзання. тертя сила тяжіння
2) Тертя ковзання. Через що поступово зупиняються санки? Через тертя ковзання. Сила тертя ковзання спрямована завжди в сторону, протилежну напрямку руху тіла.
3) Тертя кочення. Якщо тіло не ковзає по поверхні іншого тіла, а як колесо або циліндр, котиться, то виникає в місці їх контакту тертя називають тертям кочення.
Котиться колесо кілька вдавлюється в полотно дороги, і тому перед ним весь час виявляється невеликий горбок, який необхідно долати. Саме тим, що котиться колесу постійно доводиться підніматися на що з'являється попереду горбок, і обумовлено тертя кочення. При цьому, чим дорога твердіше, тим тертя кочення менше.
Отже, ми зробили огляд найбільш відомих сил. Коротко описали кожну з сил, розглянули приклади з життя.
Підіб'ємо підсумки у вигляді таблиці:
Рух тіла по еліптичній орбіті навколо планети. Рух тіла під дією сили тяжіння у вертикальній площині, в середовищі з опором. Застосування законів руху тіла під дією сили тяжіння з урахуванням опору середовища в балістиці.
Аналіз залежності ваги тіла від прискорення опори, на якій воно стоїть, зміни взаємного положення частинок тіла, пов'язаного з їх переміщенням один щодо одного. Дослідження основних видів деформації: крутіння, зсуву, вигину, розтягування і стиснення.
Вивчення поняття "вага тіла" - сили, з якою це тіло діє на опору або підвіс, внаслідок дії на нього сили тяжіння. Позначення і напрямок ваги тіла. Характеристика принципу роботи і видів динамометрів - приладів для вимірювання сили (ваги).
Гравітаційні, електромагнітні і ядерні сили. Взаємодія елементарних частинок. Поняття сили тяжіння і тяжіння. Визначення сили пружності і основні види деформації. Особливості сил тертя і сили спокою. Прояви тертя в природі і в техніці.
Механічний рух. Відносність руху. Взаємодія тел. Сила. Другий закон Ньютона. Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу в природі і техніці. Закон всесвітнього тяготіння. Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість.
Явище тяжіння і маса тіла, гравітаційне тяжіння Землі. Вимірювання маси за допомогою ваг. Історія відкриття "Закону всесвітнього тяжіння", його формулювання і межі застосування. Розрахунок сили тяжіння і прискорення вільного падіння.
Запис другого закону Ньютона у векторній та скалярною формі. Визначення шляху проходження тіла до зупинки при заданій початковій швидкості. Розрахунок часу руху даного тіла, якщо під дією сили рівної 149 Н тіло пройшло шлях рівний 200 м.
Різниця сили тяжіння і ваги. Момент інерції щодо осі обертання. Рівняння моментів для матеріальної точки. Абсолютно тверде тіло. Умови рівноваги, інерція в природі. Механіка поступального і обертально руху відносно нерухомої осі.
Сутність закону визначення максимальної сили тертя спокою. Залежність модуля сили тертя ковзання від модуля відносної швидкості тіл. Зменшення сили тертя ковзання тіла за допомогою мастила. Явище зменшення сили тертя при появі ковзання.
Закони руху планет Кеплера, їх коротка характеристика. Історія відкриття Закону всесвітнього тяжіння І. Ньютоном. Спроби створення моделі Всесвіту. Рух тіл під дією сили тяжіння. Гравітаційні сили тяжіння. Штучні супутники Землі.
Роботи в архівах красиво оформлені згідно з вимогами ВНЗ і містять малюнки, діаграми, формули і т.д.
PPT, PPTX і PDF-файли представлені тільки в архівах.
Рекомендуємо завантажити роботу.