Классическая физика. Задачи на движение, законы Ньютона

Курс лекций и задач по физике
Квантовая физика
Электричество
Физика Ньютона
Ядерная физика
Атомный реактор БРЕСТ
Математика
Курсовая первого семестра
Второй семестр
Контрольная работа
Расчетно-графическая работа по электротехнике
Задачи курсовой работы
Расчет  разветвленной цепи постоянного тока
Расчет электрических цепей однофазного синусоидального тока
Методика расчёта цепей переменного тока
Метод активных и реактивных составляющих токов
Метод контурных токов
Метод узловых и контурных уравнений
Метод упрощения схем
Расчёт трёхфазной цепи
Трехфазный электрический ток
Соединение потребителей звездой
Генератор с параллельным возбуждением
Мощность трехфазной системы
Промышленная электроника
Радиотехнические устройства
Структурные схемы
Электронные усилители
Генераторы, стабилизаторы
Начертательная геометрия
Практическое пособие по курсу
Виды проецирования
Способы преобразования чертежа
Метрические задачи
Определение натуральной величины отрезка
Обобщенные позиционные задачи
Аксонометрические проекции
Прямоугольная изометрия
Методы преобразования комплексного чертежа (эпюра Монжа)
Геометрические основы теории теней
Машиностроительное черчение
Выполнение сборочных чертежей
Спецификация
Основная надпись
Масштаб
Правила нанесения размеров
Примеры построения сопряжений
Выполнение чертежей деталей

Овалы для стандартных аксонометрических проекций окружности

Инженерная графика
Геометрические построения
Построение лекальных кривых
Проецируещие прямые
Позиционные задачи
Многогранники
Методы преобразования проекций.

Решение метрических задач

Курс сопротивления материалов
Примеры выполнения курсовых работ
Мастерская живописи и рисунка
Конструктивный рисунок
Тоновый рисунок
Техника рисунка обнаженной фигуры
Композиция
Живопись акварелью
Перспективы интерьера
Рисунок головы
Живопись маслом
 
 

Задача на классический закон сложения скоростей

Два пловца соревнуются в плавании по следующим правилам: один проплывает дистанцию "вперед и назад" по неподвижной воде озера, а другой - аналогичную дистанцию "вниз и вверх" по течению равномерно текущей реки. Справедливые ли эти соревнования? Если нет, кто находится в более выгодном положении?

Решение: Теория электромагнитного поля Явление электромагнитной индукции Решение задач по физике примеры

1

V - скорость пловца относительно воды

U - скорость реки

S - длина дистанции

Обозначения

2

[Image]  - соревнования заведомо нечестные.

Плывший по реке участник вообще не вернулся к старту.

3

[Image]

Время по озеру.

4

[Image]

Время по реке (при нахождении скорости относительно берега использован закон сложения скоростей). Квантовая физика Задачи по курсу физики

5

[Image]

Соревнования нечестные, пловец по озеру имеет преимущество.


1.4. Классический эффект Доплера

В простейшем случае движения вдоль одной прямой классический (нерелятивистский) эффект Доплера может быть проиллюстрирован с помощью следующей задачи:

Бабушка и внучка собирают яблоки: бабушка кладет на ленту транспортера, движущегося со скоростью u, а стоящая на другом конце внучка их ест. С какой частотой внучка будет получать яблоки, если бабушка кладет их с частотой n0 и при этом движется вдоль конвейера по направлению к внучке со скоростью v?

Решение:

1

[Image]

Время, через которое бабушка кладет яблоки на конвейер.

2

[Image]

Скорость удаления яблок от бабушки

3

[Image]

Расстояние между яблоками

4

[Image]

Время, через которое внучка получает яблоки.

5

[Image]

Частота получения яблок внучкой

Ответ:

[Image],

в случае v=u внучка получит одновременно все яблоки вместе с бабушкой, в случае v>u внучка будет получать яблоки о обратном порядке по отношению к тому, как бабушка их клала на конвейер.

Рассмотренный эффект изменения частоты принимаемого сигнала при движении источника или приемника хорошо известен в акустике и в оптике. В последнем случае выведенная формула оказывается неточной из-за того, что при скоростях, сравнимых со скоростью света, классический закон сложения скоростей перестает выполняться.

Одномерное движение Одномерным называется движение тела, при котором его положение в пространстве может быть полностью охарактеризовано при помощи одной координаты (например, положение поезда можно задать, указав расстояние вдоль железнодорожного полотна до станции отправления).

Ускорение Подобно координате скорость может изменяться во времени.

Равноускоренное прямолинейное движение Равноускоренным прямолинейным движением называют движение вдоль прямой с постоянным во времени ускорением.

Примеры решения задач Покоившийся автомобиль первую треть времени двигался равноускоренно и достиг скорости V.

Железнодорожный вагон имеет скорость v и движется равнозамедленно с ускорением -a в направлении к покоящемуся на расстоянии L от него электровозу. С каким постоянным ускорением А должен начать двигаться электровоз для того, чтобы между ним и вагоном произошла "мягкая" сцепка (т.е. сцепка с нулевой относительной скоростью)?

Основные понятия кинематики Для описания движения (изменения положения тела в пространстве с течением времени) необходимо иметь способ задания пространственного положения тела и измерения интервалов времени.

Движение в пространстве с постоянной скоростью.

Оптимальная траектория перехвата Очень невоспитанный мальчик, возвращаясь домой из школы (плохие мальчики иногда посещают образовательные учреждения) , движется равномерно и прямолинейно со скоростью v. В кустах на расстоянии L от тропинки в кустах сидит папа очень хорошей девочки, портфель который был использован для измерения глубины колодца

Равноускоренное движение в пространстве Подобно тому, как это было продемонстрировано в случае движения с постоянной скоростью, формулы одномерного равноускоренного движения обобщаются в векторные соотношения для движения с постоянным ускорением в пространстве

Расстояние между свободно падающими телами С высокой башни одновременно бросают с одинаковой по величине начальной скоростью два камня. Одни- вертикально, другой - горизонтально. Каково будет расстояние между камнями через время Т после броска.

Утверждения в физике: определения, законы природы и их следствия При формулировке законов Ньютона важно различать два связанных с ним утверждения: определение инерциальной системы отсчета и непосредственно сам закон природы. Определения по своей сути представляют собой утверждения, поясняющие смысл тех или иных терминов и вводятся в результате общепринятых соглашений о их употреблении.

Первый закон Ньютона Для формулировки первого закона Ньютона необходимо дать определение инерциальной системы отсчета.

Второй закон Ньютона Корректная формулировка второго закона Ньютона вызывает определенные трудности не только у учащихся.

Третий закон Ньютона Как уже отмечалось, силы возникают в результате взаимодействий между материальными телами.

Сила тяжести, вес тела Опыт показывает, что вблизи поверхности Земли все лишенные опоры тела, приобретают одинаковые, направленные вниз ускорения g=9.8 м/с2. В соответствии со вторым законом Ньютона, это означает, что вблизи поверхности Земли каждое тело испытывает действие силы тяжести, пропорциональной инертной массе этого тела

Сила Архимеда В неподвижной жидкости (или газе) неподвижное тело испытывает действие выталкивающей силы, величина которой равна весу вытесненной (т.е. занимающей объем тела) жидкости (или газа).

Диссипативные силы. Силы сухого и вязкого трения.

Заклинивание Ящик массой M, покоящийся на шероховатой поверхности ( коэффициент трения m)т пытаются сдвинуть с места, воздействуя на него силой, направленной под углом a к горизонту и прижимающей ящик к поверхности. При каком минимальном значении силы ящик сдвинется с места?

Сила упругости Возникновение сил упругости обусловлено электромагнитными взаимодействиями.

Простейшие задачи на системы тел Основная идея решения задач механики, посвященных расчетам движения системы тел состоит в применении второго закона Ньютона к каждому из тел системы, что приводит к системе уравнений для нахождения неизвестных величин.

Как выдернуть доску из-под груза С какой горизонтально приложенной силой нужно тянуть доску массой M для того, чтобы первоначально покоившийся на ней груз массы m начал проскальзывать? Доска лежит на горизонтальной поверхности. Коэффициенты трения для всех пар соприкасающихся поверхностей равны друг другу и считаются заданными.

Невесомые блоки и идеальные нити Стандартными для школьного курса являются задачи про грузы, подвешенные на невесомых нерастяжимых нитях, перекинутых через способные вращаться без трения невесомые блоки. При решении таких задач важно понимать, где именно используются указанные в условии приближения (равенство нулю масс нитей и блоков и не растяжимость нитей).

Комбинированные задачи Опыт проведения вступительных экзаменов показывает, что наибольшие трудности у абитуриентов вызывают "комбинированные" задачи, решение которых требует знаний из различных разделов физики. На данном этапе на примере механики полезно познакомиться с задачами такого типа, требующих использования различных идей, уже обсуждавшихся в нашем курсе.

Импульсная формулировка второго закона Ньютона Скорость изменения импульса материальной точки равна равнодействующей сил, действующих на эту материальную точку. Приведенное утверждение иногда называют импульсной формулировкой второго закона Ньютона.

Вес кобры Лежавшая на пружинных весах кобра длиной L, масса которой M равномерно распределена по всей длине тела, встает на хвост за время T. Считая подъем кобра на хвост равномерным, определить вес кобры на указанном промежутке времени.

Удачный выстрел Ядро выпущено из пушки под углом a к горизонту с начальной скоростью v0. В верхней точке своей траектории ядро взрывается, раскалываясь на две одинаковые половинки. Одна из них, двигаясь по ядра, возвращается обратно в пушку. На каком расстоянии от того места, где находилась пушка, упал второй осколок.

Прыжки солдат с платформы На неподвижной платформе, способной без трения катиться по горизонтальной поверхности, располагается N одинаковых солдат массой m каждый, способных бегать по платформе с одинаковой скоростью v (скорость относительно платформы!).Солдаты бегут все в одном направлении и спрыгивают с платформы, не изменяя своей скорости в момент прыжка. В каком из двух случаев скорость платформы окажется большей: если солдаты прыгали одновременно или "один за другим"

Механическая работа Подавляющее большинство абитуриентов на вступительных экзаменах дает весьма частное определение механической работы, применимое только в случае прямолинейного движения тела под действием постоянной силы , согласно которому работа силы F на участке прямолинейной траектории длиной L равна произведению величины силы на величину перемещения и на косинус угла между ними.

Потенциальные и непотенциальные силы Все встречающиеся в природе силы можно разбить на две большие группы: силы, работа которых при перемещении тела между двумя заданными точками не зависит от формы траектории (такие силы называют потенциальными) и все остальные силы (их называют непотенциальными).

Лыжник на ровной горке Лыжник стартует без начальной скорости с вершины ровной горы высотой H, составляющей заданный угол с горизонталью. На каком расстоянии от окончания склона он остановится? Коэффициент трения о снег известен и постоянен. Сопротивлением воздуха принебречь. Переход от наклонного участка к горизонтальному происходит без удара.

Потенциальная энергия. Механическая энергия. Теорема о изменении механической энергии .

Мощность Мощностью называется работа, производимая силой за единицу времени (8.26). Единицей измерения мощности в системе единиц Си является ватт (вт) - мощность силы, производящей за 1 с работу, равную 1 Дж.

Закон сохранения механической энергии Из теоремы об изменении механической энергии системы следует, что в случае отсутствия в механической системе непотенциальных сил полная механическая энергия каждого из тел, составляющих систему, сохраняется во времени.

Упругим столкновением называется процесс взаимодействия первоначально удаленных друг от друга тел, в результате которого тела вновь оказываются на большом удалении друг от друга, а полная механическая энергия системы при этом сохраняется.

Очень нетривиальная задача на закон сохранения энергии Подавляющее большинство конкурсных задач по механики подразумевают использование законов сохранения энергии и импульса в сочетании с законами Ньютона или какими-либо другими идеями физики. В качестве примера рассмотрите задачу, предлагавшуюся на письменных вступительных экзаменах по физике в СПбГУ в 80-х годах 20 века.

Вернуться на Главную