Zasady dynamiki Newtona - Mechanika klasyczna

Prezentacja na temat: "Zasady dynamiki Newtona - Mechanika klasyczna"— Zapis prezentacji:

1 Zasady dynamiki Newtona - Mechanika klasyczna
Opisuje związek między ruchem obiektu i działającymi na niego siłami Mechanika klasyczna nie ma zastosowania dla bardzo małych obiektów (< rozmiary atomów) obiektów poruszających się z prędkością bliską prędkości światła Podstawowe oddziaływania Silne oddziaływania jądrowe Oddziaływania elektromagnetyczne Słabe oddziaływania jądrowe Oddziaływania grawitacyjne

2 Pierwsze zasada: Każde ciało pozostaje w stanie spoczynku lub porusza się ze stałą prędkością po linii prostej dopóki nie zostanie zmuszone przez siłę do zmiany tego stanu. Siły kontaktowe Pola sił

3 Druga zasada: Gdy niezrównoważone siły działają na ciało to powodują one zmianę pędu tego ciała proporcjonalną do sumy wektorowej tych sił. Kierunek zmiany pędu jest jest taki jak kierunek wypadkowej siły. Mechanika klasyczna Bezwładność - określa tendencję obiektu do pozostawania w jego dotychczasowym stanie Miarą bezwładności w ruchu translacyjnym jest masa Masa jest wielkością skalarną Jednostki masy kg (SI), g (CGS)

4 Ciężar Ciężar jest siłą grawitacyjną działającą na ciało o masie m w pobliżu powierzchni Ziemi Q = m g [szczególny przypadek drugiej zasady Newtona] m = 1 kg Jednostki siły Newton (SI) dyna (CGS)

5 Trzecia zasada: Siły, wynikające z oddziaływań cząstek, działają w tak sposób, że siła wywierana przez jedną cząstkę na drugą jest równa i przeciwna do siły wywieranej przez drugą cząstkę na pierwszą i działają wzdłuż linii łączącej obie cząstki. Siły akcji i reakcji mają takie same wartości lecz są przeciwnie skierowane.

6 Równowaga Obiekt pozostający w spoczynku lub poruszający się ze stałą prędkością znajduje się w stanie równowagi Wypadkowa siła działająca na obiekt jest zerowa x y

7 Ruch ze stałym przyspieszeniem
Podobnie jak dla stanu równowagi lecz wypadkowa siła działająca na obiekt jest niezerowa Tylko dla składowej y T Q1 Q2 a a x y

8 Siła tarcia Gdy ciało porusza się po powierzchni lub w lepkim ośrodku to oddziaływanie tego ciała z otoczeniem prowadzi do utrudnienia ruchu Siłą tarcia określamy wszystkie siły przyczyniające się do utrudnienia ruchu Siła tarcia jest proporcjonalna do siły normalnej Siła tarcia statycznego jest generalnie większa niż siła tarcia kinetycznego Współczynnik tarcia (µ) zależy od rodzaju stykających się powierzchni Kierunek siły tarcia jest przeciwny do kierunku ruchu m f v Q N

9 Ciało o masie m na równi pochyłej o kącie pochylenia q
Ciało o masie m na równi pochyłej o kącie pochylenia q. Współczynnik tarcia wynosi m. q Q FD=Q sinq Q cosq f a N x y

10 Praca, energia, moc Praca Stanowi związek między siłą a energia
Praca, W, wykonana przez stałą siłę jest zdefiniowana jako iloczyn skalarny wektora siły i wektora przesunięcia Wielkość skalarna Jednostki pracy Joul (SI) erg (CGS)

11 Praca jest dodatnia przy podnoszeniu ciężaru
Praca jest ujemna przy opuszczaniu ciężaru Przesunięcie jest poziome Siła jest skierowana pionowo DW = 0

12 Energia potencjalna y W=mgy W=0 y W=mgy y W=mgy
Praca wykonana przez siłę przeciw sile grawitacyjnej zależy tylko od położenia początkowego i końcowego Podobnie jest w przypadku pracy wykonanej przez siłę grawitacyjną Siła grawitacyjna - siła zachowawcza

13 Siła grawitacyjna jest potencjalnie zdolna do wykonania pracy nad ciałem
Ciało w polu grawitacyjnym posiada grawitacyjną energię potencjalną EP Dla energii potencjalnej musi być zdefiniowany punkt odniesienia Grawitacyjna energia potencjalna jest własnością układu ciała i Ziemi jest zdefiniowana względem powierzchni Ziemi

14 Praca wykonana przez zmieniającą się siłę
Praca dla siły i przesunięcia w jednym kierunku na odcinku Dx Praca na drodze od punktu xi do xf W ogólnym przypadku, gdy siła i przesunięcie nie mają tego samego kierunku Fx xi xf Dx Fx1 FxN

15 Energia potencjalna w polu grawitacyjnym Ziemi
Prawo powszechnego ciążenia G=6.67 x Nm2/kg2 Siła grawitacyjna na powierzchni Ziemi Rz y r Energia potencjalna względem powierzchni Ziemi

16 Energia kinetyczna Jeśli praca wykonana nad ciałem zmienia stan ruchu tego ciała, a mianowicie jego prędkość, to mówimy, że praca spowodowała zmianę energii kinetycznej EK

17 Zachowanie energii W każdym izolowanym układzie ciał, które oddziaływają poprzez siły zachowawcze całkowita energia mechaniczna układu pozostaje stała Dla układów z energią kinetyczną i grawitacyjną Prawo zachowania energii jest słuszne dla dowolnego układu

18 Koralik o masie 0.4 kg spoczywający w punkcie A porusza się bez tarcia po drucie. Jaką ma prędkość w punktach B i C? A B C

19 Moc Moc - tempo wykonywania pracy (przekazywania energii)
Jednostki mocy Wat (SI) erg/s (CGS) Koń mechaniczny

20 Pęd i zderzenia Pęd ciała o masie m poruszającego się z prędkością v p = m v Wielkość wektorowa o kierunku takim samym jak kierunek prędkości Jednostki pędu kg m/s (SI) g cm/s (CGS)

21 Prawo zachowania pędu Izolowany układ dwóch oddziaływujących cząstek
F12 F21 p1 p2 Pęd całkowity izolowanego układu w każdej chwili jest równy pędowi początkowemu układu

22 Centralne zderzenie idealnie nieelastyczne
Przed zderzeniem Po zderzeniu Po zderzeniu ciała są połączone Spełnione jest tylko prawo zachowania pędu m1 = 0.1 kg v1i = 1 m/s m2 = 0.2 kg v2i = -2 m/s

23 Centralne zderzenie elastyczne
Przed zderzeniem Spełnione jest prawo zachowania pędu Spełnione jest prawo zachowania energii kinetycznej Po zderzeniu

24 Zderzenia niecentralne
Przed zderzeniem Po zderzeniu Spełnione jest prawo zachowania pędu Dla zderzeń elastycznych spełnione jest prawo zachowania energii kinetycznej