Максимальное напряжение, при котором еще не возникают заметные остаточные деформации(относительная остаточная деформация не превышает 0,1%), называют пределом упругости σуп.

Если внешняя нагрузка такова, что напряжение в материале превышает предел упругости, то после снятия нагрузки тело остается деформированным.

При некотором значении напряжения, соответствующем на диаграмме точке С, удлинение нарастает практически без увеличения нагрузки.

Это явление называется текучестью материала (участок CD).

Далее с увеличением деформации кривая напряжений начинает немного возрастать и достигает максимума в точке Е. Затем напряжение резко спадает и тело разрушается.

Разрыв происходит после того, как напряжение достигает максимального значения σпч, называемого пределом прочности.

Начиная с некоторого emax деформация перестает быть упругой, становясь пластической.

Предел упругости – максимальное напряжение в материале, при котором деформация еще является упругой.

(Не возникают заметные остаточные деформации, относительная остаточная деформация не превышает 0,1%)

Пластические материалы – материалы, которые не разрушаются при напряжении, значительно превышающем предел упругости.

(Пример – изгиб металлов, штамповка)

Пластичными называют материалы, у которых незначительные нагрузки вызывают пластические деформации (глина, песок).

Предел прочности – максимальное механическое напряжение, возникающее в теле до его разрушения.

Пределы прочности материалов на растяжение и сжатие различны.

Прочностью материала называется его свойство выдерживать действия внешних сил без разрушения.

Запасом прочности называется число, показывающее, во сколько раз предел прочности больше допускаемого напряжения.

Деление материалов на упругие и пластичные в значительной мере условно. Получение материалов с заданными механическими, магнитными, электрическими и др. свойствами – одно из основных направлений современной физики твердого тела.

СИЛА ТРЕНИЯ (уч.10кл. стр.107-111)

Природа силы трения

Определение силы трения

Трение покоя. Природа. Определение. Направление. Формулы

Максимальная сила трения покоя

Коэффициент трения покоя. Обозначение и единицы измерения. От чего он зависит

Трение скольжения Природа. Определение. Направление. Формулы

Коэффициент трения скольжения. Обозначение и единицы измерения. От чего он зависит

Зависимость силы трения скольжения от относительной скорости соприкасающихся тел (уч.10кл.стр.109 на полях) и ее отличие от силы упругости

Трение качения Природа. Определение. Направление. Формулы

Коэффициент трения качения. Обозначение и единицы измерения. От чего он зависит

Соотношение трения покоя, скольжения и качения. Примеры

Жидкое трение

Сила трения – сила, возникающая при соприкосновении поверхностей тел, препятствующая их относительному перемещению, направленная вдоль поверхности соприкосновения.

Сила трения, как и сила упругости, имеет электромагнитную природу

При контакте твердых тел различают три вида трения:

- трение покоя

- трение скольжения

- трение качения

Трение покоя – трение, возникающее при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел

Сила трения покоя равна по модулю внешней силе, направленной по касательной к поверхности соприкосновения тел и противоположна ей по направлению

Сила трения покоя – сила трения, препятствующая движению одного тела по поверхности другого

При уменьшении внешней силы происходит микроскопическое смещение трущихся поверхностей. Оно продолжается до тех пор, пока силы притяжения между взаимодействующими атомами выступов не скомпенсируют внешнюю силу.

Максимальная сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения поверхностей, а зависит от силы нормального давления F┴

(Fтр.п)max ~ S ~ F┴

По третьему закону Ньютона сила нормального давления равна по модулю силе реакции опоры N. Таким образом максимальная сила трения покоя пропорциональна силе реакции опоры.

Fтр.р max = μпN

μп – коэффициент трения покоя

Коэффициент трения зависит от характера поверхности и от сочетания материалов, из которых состоят соприкасающиеся поверхности.

Максимальное критическое значение силы трения покоя определяется величиной силы взаимодействия поверхностных слоев соприкасающихся тел

Трение скольжения возникает при относительном перемещении соприкасающихся тел.

Сила трения скольжения всегда направлена в сторону, противоположную относительной скорости соприкасающихся тел.

Вектор силы трения скольжения направлен против вектора скорости, поэтому эта сила всегда приводит к уменьшению относительной скорости тела

Сила трения скольжения остается постоянной и несколько меньшей силы трения покоя.

Она пропорциональна силе нормального давления и, следовательно, силу реакции опоры:

Fтр = μN

μ – коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностей

μ< μп

Разрыв атомных (молекулярных) связей – главное отличие механизма возникновения силы трения от механизма возникновения силы упругости. Именно поэтому сила трения скольжения зависит от относительной скорости движения соприкасающихся тел.

Трение качения возникает при качении цилиндрического или шарообразного тела без проскальзывания по плоскости или изогнутой поверхности.

Молекулярные связи при подъеме участков колеса рвутся быстрее, чем при скольжении.

Поэтому сила трения качения много меньше силы трения скольжения.

Сила трения качения пропорциональна силе реакции опоры

Fтр.кач = μкач N

μкач- коэффициент трения качения

Коэффициент трения качения много меньше коэффициента трения скольжения.

μкач< <μ

Для уменьшения сил трения в технике применяются колёса, шариковые и роликовые подшипники.

Жидкое трение возникает при движении тела в жидкости или газе.

Сила жидкого трения много меньше силы сухого трения.

В жидкости и газе нет силы трения покоя (даже самая малая сила, приложенная к телу в жидкости или газе, сообщает ему ускорение)

Сила жидкого трения зависти от направления движения, значения скорости (при небольших скоростях она пропорциональна скорости тела, а при больших – квадрату или кубу скорости).

Сила сопротивления зависит от формы тела.

Форма тела, при которой сопротивление мало называют обтекаемой формой.

Отличительной способностью жидкостей и газов является их текучесть, которая связана с малыми силами трения при относительном движении соприкасающихся слоев.

КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ (уч.10кл. стр.107-111)

См.выше «Сила трения»

ЗАКОН ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ (уч.10кл. стр.107-111, 115-117)

Трение скольжения Природа. Определение. Направление. Формулы

Коэффициент трения скольжения. Обозначение и единицы измерения. От чего он зависит

Зависимость силы трения скольжения от относительной скорости соприкасающихся тел (уч.10кл.стр.109 на полях) и ее отличие от силы упругости

Соотношение трения покоя, скольжения и качения. Примеры

Движение тела по горизонтальной плоскости (уч.10кл.стр.115-117)

Соскальзывание тела с наклонной плоскости (уч.10кл.стр.115-117)

См. выше «Сила трения»

Скольжение тела по горизонтальной поверхности

На рисунке видно уменьшение веса и силы трения скольжения за счет вертикальной составляющей силы, приподнимающей тело

Второй закон Ньютона в векторной форме :

Соскальзывание тела с наклонной плоскости

Второй закон Ньютона в векторной форме:

Вес тела на наклонной опоре меньше силы тяжести.

N = P = mg cos α

Соскальзывание тела с наклонной плоскости происходит, если a > 0, т.е если коэффициент трения скольжения μ < tgα. Если μ > tgα, то тело покоится на наклонной плоскости

ТРЕТИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА (уч.10кл. стр.93-95)

Сила действия и противодействия. Одинаковость природы этих сил.

Пример столкновение тел

Третий закон Ньютона. Формулировка

Пример силы реакции опоры

Пример сил действия и противодействия

Пример реактивного движения (см.ниже уч.10кл.)

Сила, сообщающая телу ускорение, является мерой внешнего воздействия на него другого тела.

Эта сила возникает при взаимодействии между телами.

Тела, как объекты взаимодействия, равноправны. Со стороны второго тела на первое так же действует сила – сила противодействия.

Силы действия и противодействия, возникающие в результате взаимодействия тел, являются силами одной природы.

Третий закон Ньютона:

«Любому действию всегда препятствует равное и противоположное противодействие»

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти тела.

Третий закон Ньютона справедлив для любого соотношения масс взаимодействующих тел при скоростях много меньших скорости света.

Ускорение, приобретаемое телами в результате их взаимодействия, зависит от соотношения масс этих тел.

Третий закон Ньютона связывает между собой силы, с которыми тела действуют друг на друга. Если два тела взаимодействуют друг с другом, то силы, возникающие между ними приложены к разным телам, равны по величине, противоположны по направлению, действуют вдоль одной прямой, имеют одну и ту же природу.

МОМЕНТ СИЛЫ

l - плечо силы- кратчайшее расстояние от точки оси вращения до линии действия силы.

MF1 = - F1l1

Знак момента силы зависит от того какое направление вращения принято за положительное. На плоскости обычно принимают:

MF1 < 0, т.к. вызывает вращение против часовой стрелки.

MF2 > 0, т.к вызывает поворот по часовой стрелке.

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.

Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы.

Длина этого перпендикуляра и будет плечом силы.

Момент силы – произведение модуля силы, вращающей тело, на ее плечо

M = F l

Единицы измерения Н*м  Обозначение: М

За единицу момента силы принимается момент силы в 1Н, плечо которого равно 1М

Момент силы характеризует действие силы и показывает, что оно зависит одновременно и от модуля силы, и от ее плеча.

Правило моментов:

Тело находится в равновесии, если момент сил, вращающих его по часовой стрелке, равен моменту сил, вращающих его против часовой стрелки.

М1 = М2

УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ ТЕЛ

ДОПОЛНИТЬ ИЗ ДРУГОГО ИСТОЧНИКА

Равновесие – это либо состояние покоя, либо равномерное движение.

Если тело не имеет оси вращения, то условие равновесия: сумма всех сил, приложенных к телу равна нулю:

Σ= 0

Дополнительное условие равновесия тел, имеющих ось вращения: сумма моментов сил относительно оси вращения равна нулю:

Σ= 0

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ (уч.10кл. стр.158)

Взаимодействие тел происходит в пространстве и во времени.

Временной характеристикой действие силы является произведение силы на длительность ее действия – импульс силы.

Единица импульса силы – Н*м

Импульс силы определяет изменение импульса тела.

Импульс тела – векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость.

Единица измерения – кг*м/с

Импульс системы тел – векторная сумма импульсов тел, входящих в систему.

Замкнутая система – система тел, для которой равнодействующая внешних сил равна нулю.

Закон сохранения импульса – суммарный импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел системы между собой.

Сохранение импульса отражает один из типов симметрии физического пространства – его однородность.

Закон сохранения импульса – теоретическая основа реактивного движения.

Однородность пространства означает, что параллельный перенос замкнутой системы на некоторое расстояние не влияет на взаимодействие тел системы.

Пространственной характеристикой действия силы является работа силы – произведение проекции силы на ось на перемещение по этой оси.

Единица измерения работы – Дж = кг*м2/с2

Потенциальная сила – сила, работа которой при перемещении тела зависит только от начального и конечного положений тела в пространстве.

Для непотенциальной силы работа зависит от траектории движения тела между начальным и конечным положениями.

Потенциальная энергия – энергия тела в данной точке – скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из этой точки в точку, принятую за начало отсчета потенциальной энергии.

Принцип минимума потенциальной энергии – любая замкнутая система стремиться перейти в такое состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна.

Кинетическая энергия – скалярная величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости.

Теорема о кинетической энергии – изменение кинетической энергии тела равно работе всех сил, действующих на тело.

Средняя мощность – скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершена.

Единица мощности – Вт = Дж/с

Мгновенная мощность – равна произведения проекции силы, действующей на тело, и проекции скорости в направлении его перемещения.

Полная механическая энергия – энергия, сумма кинетической и потенциальной энергий.

Кинетическая энергия – энергия, обусловленная движением тела.

Потенциальная энергия – энергия, обусловленная взаимодействием тела с другими телами.

Закон сохранения полной механической энергии – изменение механической энергии системы равно работе всех непотенциальных сил.

Консервативная система – механическая система, в которой действуют только потенциальные силы.

Закон сохранения механической энергии – в замкнутой консервативной системе полная механическая энергия сохраняется (не изменяется со временем)

Кинетическая энергия может переходит в потенциальную и обратно в равных количествах

Сохранение механической энергии является следствием однородности времени

Однородность времени означает, что одинаковые физические эксперименты, поставленные в различные моменты времени, дают одинаковые результаты.

Абсолютно неупругий удар – столкновение, при котором тела в результате взаимодействия движутся как единое целое. При таком ударе кинетическая энергия системы не сохраняется.

Абсолютно упругий удар – столкновение, при котором деформация тел оказывается обратимой, т.е. тела восстанавливают свою форму.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА (уч.10кл. стр.121-128, 153-157)

Импульс силы и импульс тела (см.выше уч.10кл.) Определения и единицы измерения.

Уравнения движения тела.

Определение замкнутой системы

Определение внутренних сил замкнутой системы

Пример столкновения двух шаров.

Закон сохранения импульса. Формулировка (уч.10кл.стр.126)

Области применения закона сохранения импульса

Неоднородное пространство (уч.10кл.стр.127 на полях)

Понятие системы замкнутой вдоль определенного направления. Пример винтовка-пуля

Упругий и неупругий удар. Определения. Примеры. Импульсы и переход энергии при таких ударах. (уч.10кл.стр.153-157)

Импульс силы и импульс тела (см.выше уч.10 кл.121)

Замкнутая система – система тел, для которых равнодействующая внешних сил равна нулю.

Система называется замкнутой вдоль определенного направления, если проекция равнодействующей внешних сил на это направление равна нулю.

Силы взаимодействия между телами системы называются внутренними силами

Силы взаимодействия между телами системы и телами, не входящими в систему – внешними силами

При столкновении шаров:

согласно третьего закона ньютона

согласно второму закону Ньютона ,

,

m1+ m2 = m1+ m2

Закон сохранения импульса

Суммарный импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел системы между собой

Закон сохранения импульса:

Геометрическая сумма импульсов тел, со­ставляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой си­стемы между собой.

= const

Импульс сохраняется и для систем микрочастиц, для которых законы Ньютона не применимы.

Закон сохранения импульса является следствием однородности пространства.

Примером проявления закона сохранения им­пульса является реактивное движение. Оно наблю­дается в природе (движение осьминога) и очень ши­роко в технике (водометный катер, огнестрельное оружие, движение ракет и маневрирование космиче­ских кораблей)

Импульсом системы тел называется векторная сумма импульсов тел, входящих в систему.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54