Условия равновесия тела

1. Первое условие равновесия тела

Выясним, при каких условиях тело, покоящееся относительно некоторой инерциальной системы отсчета, останется в покое.

Если тело покоится, то его ускорение равно нулю. Тогда согласно второму закону Ньютона должна быть равна нулю и равнодействующая приложенных к телу сил. Поэтому первое условие равновесия можно сформулировать так:

Если тело находится в покое, то векторная сумма (равнодействующая) приложенных к нему сил равна нулю:

Движение системы тел

1. Гладкая горка и шайба

Горка с одной вершиной

Пусть на гладком столе покоится гладкая горка массой M и высотой H (рис. 34.1). На нее налетает со скоростью 0 шайба массой m. Двигаясь по горке, шайба не отрывается от нее.

Возможны три варианта развития событий.

1) Шайба не достигнет вершины горки и соскользнет по тому же склону (рис. 34.2).

Неравномерное движение по окружности в вертикальной плоскости

1. Груз, подвешенный на нити и стержне

Шарик массой m подвешен в точке O на нити длиной l (рис. 33.1). Отведем его на угол 90' и отпустим без толчка. Шарик начнет двигаться по окружности.


Обозначим скорость, с которой шарик проходит положение равновесия (рис. 33.2).

Разрывы и столкновения

1. Разрыв летящего снаряда

В этом параграфе мы будем предполагать, что сопротивлением воздуха можно пренебречь.

Закон сохранения энергии в механике

1. Когда механическая энергия сохраняется?

Из курса физики основной школы вы уже знаете, что
сумму кинетической и потенциальной энергий называют полной механической энергией.
Докажем, что
полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих посредством сил упругости и тяготения, сохраняется, то есть ее изменение равно нулю:

∆(Ek + Ep) = 0.     (1)

Потенциальная энергия

1. Определение потенциальной энергии

В предыдущем параграфе мы говорили о работе, которую может совершить тело за счет уменьшения своей скорости, а теперь нас будет интересовать работа, которую может совершить тело или система тел вследствие изменения положения тел.

Рассмотрим примеры.

Работа поднятого груза. Когда подвешенный на тросе груз равномерно движется вниз, он действует на трос силой, направленной тоже вниз (рис. 30.1).

Кинетическая энергия и механическая работа

1. Кинетическая энергия

Пусть на покоящееся вначале тело массой m действуют постоянные силы, равнодействующую которых обозначим (рис. 29.1).


Если перемещение тела равно , работа равнодействующей

Aрд = Fs.     (1)

Индекс «рд» подчеркивает, что речь идет о работе равнодействующей всех приложенных к телу сил.

Механическая работа. Мощность

1. Определение работы

С механической работой (работой силы) вы уже знакомы из курса физики основной школы. Напомним приведенное там определение механической работы для следующих случаев.

Если сила направлена так же, как перемещение тела, то работа силы

A = Fs     (1)


В этом случае работа силы положительна.

Реактивное движение. Освоение космоса

1. Реактивное движение

Из закона сохранения импульса следует: чтобы разогнаться, надо что-то оттолкнуть назад.

Например, когда человек разбегается, он ногами толкает назад дорогу; автомобиль толкает назад дорогу вращающимися ведущими колесами; гребец веслом толкает назад воду.

А что можно оттолкнуть назад, когда вокруг ничего нет – как у ракеты в открытом космосе?

Условия применения закона сохранения импульса

Как мы уже говорили, в точности замкнутых систем тел не существует. Поэтому возникает вопрос: в каких случаях можно применять закон сохранения импульса к незамкнутым системам тел? Рассмотрим эти случаи.

1. Внешние силы уравновешивают друг друга или ими можно пренебречь

С этим случаем мы уже познакомились в предыдущем параграфе на примере двух взаимодействующих тележек.

Pages