Б.А. СЛОБОДСКОВ. ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ


© Слободсков Борис Анатольевич
© Автор-составитель: Лопатин Павел Борисович, 2013.
Текст лекции воспроизведён без каких-либо изменений или правок по школьным тетрадям, любезно предоставленным моим одноклассником. Из этих же тетрадей взяты рисунки.


 ДИНАМИКА

§ . Второй закон Ньютона

 
1. Если первый закон утверждает существование в природе инерциальных систем, указывает, что в этих системах тело движется равномерно и прямолинейно при отсутствии сил, называет причину ускорения в инерциальных системах - силу, то второй закон Ньютона устанавливает связь между силой, массой и ускорением и указывает на то, что ускорение зависит от двух причин - массы тела и силы, действующей на тело.
 
2.

Lex:

Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение, которое сообщается телу этой силой.

, поэтому иногда второй закон Ньютона так и читают, что ускорение прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела.

   Обычно на тело действует несколько сил, тогда под силой понимают равнодействующую силу, т.е геометрическую сумму сил.

   Поэтому наиболее обще второй закон Ньютона читается так: сумма всех приложенных к телу сил равна произведению массы и ускорения тела.

   Надо хорошо помнить, что ускорение тела определяется не какой-либо одной силой, приложенной к телу, а всеми силами, действующими на тело. Второй закон Ньютона является количественным, т.к. он позволяет решать задачи. Но нельзя забывать, что без первого закона нельзя сформулировать второго, потому что ньютоновское понятие ускорения и силы относится к инерциальным системам отсчёта, существование которых утверждается первым законом.

3. Силу тяжести можно найти по второму закону Ньютона, учитывая, что она всем телам сообщает ускорение .

4. Второй закон Ньютона также позволяет находить массу тела, если известны модуль силы и модуль ускорения.

   Для одного и того же тела это отношение остаётся постоянным, т.е. с изменением силы во столько же раз изменяется ускорение. Поэтому для одного тела нельзя считать, что его масса прямо пропорциональна силе и обратно пропорциональна ускорению.

5. Опытная проверка второго закона Ньютона (см. Мякишев, § 33).

   Измеряя S и t, по кинематическим формулам найдём . Силу, действующую на тележку, измеряют динамометром. Если не изменять висящий на нити груз, то сила, действующая на тележку, будет постоянна, и можно проверить зависимость модуля ускорения от массы груза на тележке. Опыт показывает, что если массу тела на тележке увеличить в два раза, то модуль ускорения тележки уменьшится в 2 раза, т.е. .
   Если же не изменять массу тел на тележке, а изменять массу подвешенного к нити груза, то при этом будет изменяться сила, действующая на тележку. Измеряя каждый раз силу динамометром, а ускорение вычисляя по формуле , найдём, что при .

6. Объяснение различных видов движения.

   Всегда .

   а) Прямолинейное.

   Если и лежат на одной прямой, то и лежат на той же прямой. Поэтому векторы скорости в любой момент времени , или , будут расположены на той же самой прямой, и движение будет прямолинейным.

   б) Движение будет криволинейным, если сила , действующая на тело, и не будут лежать на одной прямой.

   в) Второй закон Ньютона вводит ещё одно условие образования равномерного прямолинейного движения.

   Тело будет совершать равномерное прямолинейное движение не только тогда, когда на него не действуют никакие силы (первый закон Ньютона), но и тогда, когда сумма приложенных к телу сил равна нулю.

   г) Тело движется с постоянным ускорением тогда, когда на него действует одна постоянная сила, или когда сумма приложенных к телу сил остаётся постоянной.

   д) Если действующая на тело сила сонаправлена с начальной скоростью, то она будет подталкивать тело по направлению скорости, т.е. будет увеличивать скорость, и движение тела будет ускоренным.
   Если же сила будет оставаться постоянной, то и ускорение будет постоянным, и движение будет равноускоренным.

   е) Если сила будет противоположна начальной скорости, то она будет тормозить движение тела, т.е. модуль скорости будет уменьшаться, движение будет прямолинейным и замедленным.
   Если же при этом сила будет оставаться постоянной, то постоянно будет ускорение, и движение будет равнозамедленным.

   ж) Если сила в любой момент времени будет перпендикулярна скорости и постоянна по модулю, то и ускорение будет перпендикулярно скорости и постоянно. Материальные точки в этом случае будут равномерно двигаться по окружности.


Оглавление
 



© Лопатин Павел Борисович, 2013

Никакую часть этого материала ни в каких целях, включая образовательные и научные, нельзя воспроизводить без письменного разрешения владельца авторских прав в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, будь то электронные или механические, включая запись на магнитный или электронный носитель, вывод на печать, фотокопирование.