Что такое время в физике и механике: понятие, формула, как обозначается

Механика Основные формулы

v — скорость,
s — путь, пройденный телом,
t — промежуток времени, за который пройден путь s.

vср — средняя скорость на участке пути,
s — длина участка пути,
t — промежуток времени, за который пройден участок пути s.

vср — средняя скорость для всего пути,
v1, v2, v3, … — средние скорости движения на последовательных участках пути,
t1, t2, t3, … — промежутки времени, в течение которых тело двигалось на соответствующих участках пути.

a — ускорение,
v1 — скорость тела в момент времени t1,
v2 — скорость тела в момент времени t2,
t — промежуток времени от t1 до t2.

v — скорость,
v0 — скорость тела в начальный момент времени,
a — ускорение, если:

  • 1) a > 0, равномерно-ускоренное движение;
  • 2) a < 0, равномерно-замедленное движение;

t — промежуток времени, протекший от начального момента времени.

h — высота, с которой падает тело,
g — ускорение свободного падения,
t — время свободного падения тела до столкновения с землей,
v — скорость тела в момент столкновения с землей.

h — максимальная высота подъема,
g — ускорение свободного падения,
t — продолжительность полета тела,
v0 — начальная скорость тела,
s — расстояние по горизонтали, пройденное телом за все время движения,
 — угол к горизонту, под которым брошено тело.

a — центростремительное ускорение,
v — скорость,
R — радиус кривизны траектории.

 — равнодействующая всех сил, действующих на тело,
m — масса тела,
 — ускорение, получаемое телом под действием силы.

 — импульс тела,
m — масса тела,
 — скорость тела.

m — масса тела,
v — скорость,
v0 — скорость тела в начальный момент времени,
 — сила, действующая на тело,
t — промежуток времени, в течение которого на тело действует сила.

m, M — массы тел,
,  — скорости тел после взаимодействия (соударения),
,  — скорости тел до взаимодействия (соударения).

m1, m2 — массы тел,
r — расстояние между точечными телами,
γ — гравитационная постоянная.

Источник: http://fizikazadachi.ru/mehanika/

Что такое время с точки зрения физики? – Сайт для Всезнаек и Почемучек

На протяжении всей истории человечества люди пытаются понять, как устроен мир, в котором им довелось существовать.

На нынешнем историческом промежутке наиболее авторитетным и популярным способом наблюдения и объяснения феноменов окружающей действительности является научный метод познания.

Основные проблемы, волнующие людей как несколько тысяч лет тому назад, так и в настоящий момент, можно свести к нескольким простым и понятным вопросам: «Кто мы такие?», «Почему и как мы возникли?», «Зачем мы существуем?» и «Что такое пространство и время, в рамках которых происходит наше существование?». В данной статье мы рассмотрим вопрос о том, что такое время.

История понятия «время»

С самых давних пор люди заметили, что происходящие в мире события случаются в определенном порядке и подчиняются некоторой внутренней логике: то, что происходит раньше, имеет необратимое влияние на то, что происходит позднее — как вылупившийся цыпленок не может залезть обратно в яйцо, так и человек не может вернуться во вчерашний день или даже в только что прошедшую секунду.

Эти особенности окружающего мира многократно отражены в длинной череде народных пословиц и поговорок: «Былого не воротишь», «В одну реку не войти два раза» и т.д. Именно эту последовательность течения событий люди стали называть временем.

Понятие времени в физике

С тех пор как научное познание разделилось на самостоятельные, хотя и взаимосвязанные отрасли, понятие времени входит в ту область исследований, которой занимается наука под названием физика.

Практически каждому читателю этой статьи физика известна как минимум в качестве школьного предмета, однако область физических исследований отнюдь не ограничивается рамками школьной программы.

Помимо прочего в задачи физики входит поиск и формулировка внятного и достоверного ответа на один из так называемых «вечных вопросов»: «Что такое время?».

Обратите внимание

Следует сразу сообщить, что однозначного и бесспорного ответа на этот достаточно просто звучащий вопрос получить не удалось до сих пор, хотя лучшие умы человечества пытаются сделать это всеми доступными им способами.

Тем не менее, мы можем несколько успокоить читателя, сообщив ему о том, что ученым удалось разработать несколько достаточно убедительных теорий, описывающих роль времени в тех процессах, которые происходят вокруг и внутри нас.

С точки зрения физики время является одним из измерений.

Измерениями называют некоторые физические величины, такие как длина, ширина, высота и, как мы уже упомянули, время. Другие физические величины, такие как скорость, температура, влажность и т.д., являются как бы вторичными по отношению к перечисленным выше или производными от них.

Длина, ширина и высота отличаются от остальных физических величин тем, что они описывают не свойства материальных объектов, а то пространство, в котором эти объекты располагаются и движутся.

Можно сказать, что сами по себе физические объекты не имеют длины, ширины и высоты — они просто совпадают с высотой, длиной и шириной пространства, которое занимают в данный момент времени. Поэтому длину, ширину, высоту и время называют измерениями и наделяют некоей первичностью по отношению к другим физическим величинам.

Понять это довольно просто, ведь если предмет не имеет положения в пространстве и времени, то он просто не существует в окружающей нас действительности, и как следствие не может иметь каких-либо физических характеристик.

В совокупности с пространственными измерениями время составляет так называемый пространственно-временной континуум, включающий в себя все наблюдаемые нами предметы и события. Сами мы тоже находимся в пространственно-временном континууме, более того, с научной точки зрения мы являемся всего лишь его частью и не можем существовать отдельно от него.

Само существование пространственно-временного континуума можно считать вполне очевидным, ведь даже если окружающее нам только снится, то действие наших снов происходит во времени и пространстве. А вот о сущности и форме этого континуума можно вести споры, которые не утихают с тех пор, как существует наука; можно даже сказать, что именно эти споры и привели к возникновению науки как таковой.

Четырехмерное пространство и этернализм

Существует гипотеза, согласно которой время можно рассматривать как четвертое пространственное измерение, ничем по сути не отличающееся от длины, ширины и высоты. С этой точки зрения события в действительности не происходят в определенном порядке, этот порядок возникает лишь в силу особенностей нашего восприятия. В философии данный подход называется этернализм.

С точки зрения этернализма материальные объекты, в том числе люди и животные, вовсе не движутся во времени, так как никакое движение во времени невозможно в принципе. Этернализм рассматривает прошлое и будущее как объективно существующие состояния реальности, такие же как настоящий момент.

Данный подход не объясняет, почему же мы воспринимаем события именно в той последовательности, в которой мы их воспринимаем, но справедливости ради стоит отметить, что традиционный подход к пространству-времени тоже не дает убедительного и исчерпывающего ответа на данный вопрос, именно поэтому вопрос о сущности времени принято относить к разряду «вечных».

Источник: http://www.vseznaika.org/fizika/chto-takoe-vremya-s-tochki-zreniya-fiziki/

Время и его изучение в физике (стр. 1 из 2)

Реферат

“Время и его изучение в физике”

Введение

Если современному человеку задать вопрос о том, как течет время, то большинство людей уподобит это понятие некой реке, текущей только вперед, из прошлого в будущее. Но, например, древние греки полагали, что время не является бесконечной прямой, а соединяет конец с началом.

Взаимодействие бесконечных пространства и времени, оказывается, делает их не бесконечными, поскольку есть определенный предел.

А когда известному в древности любителю парадоксов Зенону Элейскому задали вопрос о том, как, по его мнению, движется время: по кругу или по прямой, прозвучал интересный ответ: «Никак, поскольку никакого движения нет».

Важно

Конечно, древние во многом ошибались. Но и сейчас современная наука вряд ли точно сможет ответить на все вопросы о времени, ключевой из которых «что такое время?». Но все же современная наука знает о сущности времени немало. Более того, даже известны некоторые виды «машин времени», издавна существующие в природе.

Как же они работают? Что же все-таки такое время? Как оно движется? Существует ли обратимость времени? Возможны ли путешествия во времени? Каково время во Вселенной? Обо всем этом и пойдет речь ниже.

Понятие времени и его измерение

Прежде всего, отметим, что время – понятие физическое, а потому тесно связано с конкретными законами физики. Например, согласно законам физики, период вращения Земли должен оставаться постоянным. Этот факт позволяет определить единицу измерения времени, называемую солнечными сутками.

Или, например, законы физики утверждают, что период колебания кварцевой пластинки в генераторе с кварцевой стабилизацией тоже можно применять для измерения времени, причем очень точно. Можно добиться еще более точного подсчета времени, если использовать частоты колебаний электронов в атомах.

Наиболее точными считаются атомные часы, основанные на частоте излучения атомов цезия-133.

В настоящее время используются три основные системы измерения времени. В основе каждой из них лежит конкретный физический периодический процесс: 1).вращение Земли вокруг своей оси, 2).обращение Земли вокруг Солнца и 3).излучение (или поглощение) электромагнитных волн атомами или молекулами некоторых веществ (например, того же цезия) при определенных условиях.

Чаще всего, в повседневной практике используют такую единицу измерения, как «среднее солнечное время», основой которой являются «средние солнечные сутки», которые, в свою очередь, делятся следующим образом: 1 средние солнечные сутки = 24 средним солнечным часам[1] , 1 средний солнечный час = 60 средним солнечным минутам, 1 средняя солнечная минута = 60 средним солнечным секундам. Одни средние солнечные сутки содержат 86 400 средних солнечных секунд.

В то же время отметим, что основывая понятие времени на физических законах, мы не можем быть точно уверены в их абсолютной правильности.

Взгляды ученых на понятие времени

Время является одним из понятий, которое повсеместно применяется в физике. Развитие взгляда на понятие времени связано с именами нескольких известных ученых: Галилей, Ньютон и Эйнштейн. Начнем с Галилея.

Глубокие размышления о движении тел в природе привели его к принципу относительности, где все зависит от точки отсчета. Например, путешественник, находящийся в каюте плывущего корабля, может точно сказать, что книга на его столе в каюте находится в состоянии покоя.

Но в то же время человек на берегу видит, что корабль плывет, а потому книга внутри корабля также совершает движение вместе с кораблем. Галилею удалось выявить силу инерции, которая объединяет тела в абсолютном и относительном покое. Эта сила не проявляет себя, пока тело находится в состоянии покоя или в равномерном прямолинейном движении.

Совет

Но стоит чуть притормозить его, как начинает проявляться ускорение, а тело по инерции стремится восстановить утраченный покой.

С этой отправной точки отправился дальше Ньютон, родившийся в год смерти Галилея. Ньютон установил, что существует связь между силой и ускорением, но чтобы сделать эту связь полностью определенной пришлось ввести понятие массы тела. Тогда появился второй закон Ньютона, выражаемый формулой F=ma.

Читайте также:  Собеседование на английском на работу и в вуз. рассказ о себе на английском на собеседовании

Первым законом был закон инерции[2] , а третий – сила действия равна силе противодействия. Из этих законов и появилась классическая механика Ньютона. Но чтобы знать скорости и ускорения в этой механике, надо было знать время, в течение которого они действовали.

Механика не может существовать без времени, как геометрия без пространства.

Измерять времени было бы хорошо идеально точными часами, ход которых не зависел бы от какого либо движения, а потому нельзя определить, находятся они в покое или движутся. Такие часы принято называть инерциальными. Они смогли бы показывать некое абсолютное время, одинаковое для всей Вселенной.

Основываясь на трудах Ньютона и Галилея, А. Эйнштейн принялся исследовать Вселенную по своему разумению. Эйнштейн задавался вопросами, течет ли время одинаково везде и кто это контролирует.

Ответ помогла дать созданная им теория относительности, ядром которой стала аксиома о там, что в пустоте скорость света одинакова во всех ИСО. В вакууме же, рассуждал Эйнштейн, скорость света абсолютна, а значит, равна 300 000 км/с [3] .

Кроме того, скорость света является предельно возможной скоростью в природе.

Из логических построений Эйнштейна последовали практические расчеты зависимости течения времени от скорости движения. В движущейся системе координат время замедляется по отношению к неподвижной системе в зависимости от близости скорости движения объекта к скорости света. Отсюда вытекает знаменитый парадокс близнецов.

Этот парадокс выглядит так. Представим себе двух братьев-близнецов.

Если один из близнецов отправится в возрасте, например, 20 лет в космическое путешествие к какой-либо звезде со скоростью света, то, пролетев, скажем, туда и обратно за 40 световых лет, он вернется через примерно 11 лет по корабельному времени.

Обратите внимание

На Земле же за это время пройдет примерно 80 лет! Поэтому тот из братьев, который отправился в путешествие к звезде окажется моложе своего брата почти на 80 лет! Почему, спросите вы? В этом и заключается одна из загадок времени.

Расстояние в космосе не случайно измеряется в световых годах. Световой год – это путь, который световой луч может преодолеть, пока на Земле пройдет год. Исходя из этого, можно точно сказать, что глядя на звезды в ночное небо мы видим их не такими, какие ни есть в настоящий момент, а такими, какими они были 40 и более световых лет назад[4] .

Четырехмерное пространство и время Вселенной

Оказывается, математикам удобно пользоваться понятием четырехмерного пространства, где помимо длины, ширины и высоты присутствует еще одно направление – время. Да и мы сами зачастую прибегаем к этому четвертому направлению в повседневной практике.

Например, когда пешеход переходит дорогу, а мимо него по ней проезжает автомобиль, то три из четырех координат пространства совпадают, когда автомобиль, а затем человек (или наоборот) проходят через одну и ту же точку. Не совпадает лишь четвертая координата – время, поскольку кто-то из них – либо автомобиль, либо пешеход – должны перейти раньше через это место.

Отсюда следует интересный вывод: классическая физика «объединяет» пространство и время при помощи движения.

Есть и другой интересный вывод, исходящий из теории относительности Эйнштейна и знаний о скорости света. Как уже сказано выше, звезды мы можем видеть не такими, какие они есть в данный момент.

Свет распространяется не сразу, а за определенный, пусть и ничтожно малый промежуток времени, и потому воспринимается человеческим глазом тоже не сразу. Свет от лампы распространяется за сотую долю секунды, свет от солнца доходит до нас за восемь минут и т.д.

А ведь именно с помощью света мы можем видеть окружающий нас мир. Выходит, мы видим только то, что уже произошло, поскольку пока световые лучи донесут до глаза какую-то информацию, пройдет определенное время. Стало быть, мы живем в прошлом.

А раз мы видим прошлое, то время как одна из координат пространства может быть отрицательной. По сути, мы живем в прошлом.

А каково же тогда время во Вселенной? И есть ли там вообще время?

Долгое время считалось, что Вселенная статична и неизменна, а все тела в ней находятся в состоянии покоя.

Из созданной теории относительности Эйнштейн составил свою модель Вселенной. Одним из постулатов в его модели был постулат о том, что Вселенная однородна и пребывает в неизменном состоянии. Если, например, где-то погасла звезда, то на смену ей в другом месте появляется новая. Это также соответствовало классической механике Ньютона – Галилея.

Оказалось, однако, что это не так. Вселенная не статична, а наоборот, динамична. Вещество Вселенной, как показали формулы и математические выкладки Фридмана[5] , должно либо расширяться, либо сжиматься.

Важно

Кроме того, не может Вселенная быть статичной и потому, что на все тела во Вселенной действует сила небесного тяготения, ничем не уравновешиваемая[6] , а потому тела во Вселенной находятся в состоянии движения: планеты, звезды, галактики и т.д.

Значит, это движение можно измерять с помощью четырех мерной системы координат.

Таким образом, время во Вселенной есть, но движется оно неспешно. Проходят миллиарды и миллионы лет, пока становятся видны какие-то изменения.

Но если Вселенная имеет тенденцию к расширению (ведь давно установлено, что галактики в космосе отдаляются друг от друга), то где-то в далеком прошлом был момент, когда вся Вселенная была сжата в одну точку (это состояние называется «комической сингулярностью»).

Момент начала расширения Вселенной и есть начало отсчета времени в ней. Есть ли предел этого расширения? Ответ на этот вопрос мы вряд ли когда-нибудь узнаем. Хотя существует предположение, что время само по себе циклично, а значит все события повторяются.

Поэтому вполне вероятно, что в какой-то момент Вселенная начнет сжиматься в точку. Что при этом произойдет с Землей и с человечеством на ней, не знает никто.

Источник: http://MirZnanii.com/a/322890/vremya-i-ego-izuchenie-v-fizike

Как обозначается расстояние в физике? Интересные примеры

Образование 27 марта 2016

Тема посвящена тем учащимся, у кого физика только первый год. Здесь мы поговорим не только о том, как обозначается расстояние в физике, но и о других интересных вещах. Пусть этот предмет будет интересным по всем разделам и темам.

Какое же оно – расстояние?

В физике у каждой физической величины имеется свой символ (обозначение или на латинице, или греческой буквой). Все это сделано для того, чтобы было проще и не путаться. Согласитесь, можно замучиться при написании в тетрадь примерно такой фразы: расстояние = скорость х время. А в физике очень и очень много различных формул с множеством параметров.

Причем встречаются и квадратные, и кубические величины. Так какой буквой обозначается расстояние в физике? Сразу оговоримся, что встречаются двух видов обозначения, так как расстояние и длина имеют одинаковые величины и одни и те же единицы измерения. Итак, «S» – это то самое обозначение. Встретите такую букву в задачках или формулах из раздела «Механика».

Поверьте, в решении задач нет ничего сложного. Но при условии, что вы знаете математику и успеваете по ней. Вам понадобятся знания по операциям с дробями, умение считать, раскрывать скобки, решать уравнения. Без таких навыков по физике будет очень сложно.

Примеры из жизни

Что же такое расстояние? Как обозначается расстояние в физике, мы уже уяснили. Теперь разберемся с понятием.

Представьте себе, что вы сейчас стоите возле своего дома. Ваша задача – дойти до школы. Дорога все время прямая. Идти от силы около двух минут. От дверей подъезда до школьных дверей 200 метров. Это и есть расстояние. Как будет выглядеть описание вашей прогулки от дома до школы?

S=200 м.

Почему мы не написали «метров», а ограничились только буквой? Потому что такое вот сокращенное буквенное обозначение. Чуть позже познакомимся и с другими параметрами, которые связаны с расстоянием.

Совет

А теперь представьте, что путь от дома до магазина извилистый. Если посмотрите на карту своего района, то увидите, что до магазина от дома расстояние такое же, как до школы. Но почему же путь такой длинный? Потому что дорога не прямая.

Приходится переходить у светофора, обходить огромный жилой дом и только уже вы попадаете в магазин. В таком случае фактическое расстояние будет намного больше. В геометрии и физике это обозначает «кривой путь». А прямая линия – это всего лишь чистое расстояние, будто идете сквозь стену большого дома.

Можно еще привести пример и с мужчиной, который едет на работу.

Видео по теме

С чем связано расстояние?

Понятие “расстояние” не может существовать само по себе, оно должно играть какую-то роль. Например, вы едете на велосипеде в школу, а не идете пешком, потому что опаздываете. Как мы говорили ранее, наш путь до школы прямой. Можно спокойно ехать по тротуару. Естественно, если перемещаться пешком, то получится дольше, чем проделать путь на велосипеде.

В чем же здесь дело? Речь, разумеется, идет о скорости, с которой перемещаетесь. Позже мы увидим формулы, которые подскажут, как найти расстояние. Физика – это такая наука, в которой приходится что-то вычислять.

Согласитесь, интересно же, с какой скоростью вы едете на велосипеде? Если вы знаете точно расстояние до школы и время перемещения, то найдете и скорость.

Итак, у нас появились еще два параметра:

t – время,

v – скорость.

Все будет намного интереснее, если научитесь работать с формулами и находить неизвестное с помощью дробей. Напомним лишь только правило из математики: все, что находится рядом с неизвестным, идет в знаменатель (то есть вниз дроби). Например, формула расстояния (физика) – это произведение времени и скорости. А в других случаях – дроби.

Посмотрите на картинку, в которой изображено, как находить расстояние, скорость и время. Обязательно потренируйтесь и разберитесь, как получаются такие формулы. Все следует только из законов математики, ничего выдуманного в этих формулах нет.

Давайте-ка потренируемся (не подглядывайте): какой буквой обозначается расстояние в физике?

В чем измеряются?

Будем надеяться, что вы запомнили обозначение основных величин, их обозначения. Пришла пора изучать единицы измерений. Здесь тоже придется тренировать память, запоминать. Важно знать, не только как обозначается расстояние в физике, но и время, скорость. А ведь это только маленькая тема. Дальше будет сложнее. Давайте приступим:

S – расстояние – метр, километр [м], [км];

v – скорость – метров в секунду, километров в час [м/с], [км/ч] (в случае космических скоростей может применяться километр в секунду;

t – время – секунда, минута, час [с], [мин],[ч].

Читайте также:  Методы убеждения и доказательства: обзор способов и психологии убеждения человека

Обратите внимание, как обозначается скорость. Правильно, дробью. А теперь представьте вот что: S/t=м/с или S/t=км/ч. Вот откуда появились дроби. В системе международных единиц СИ эти параметры имеют величины метр, секунда, метр в секунду.

Мы разобрались, как обозначается расстояние в физике, рассмотрели время и скорость, которые неразрывно связаны с ним.

Источник: fb.ru

Источник: https://monateka.com/article/182973/

I. Механика

Сила – векторная величина. Необходимо знать точку приложения и направление каждой силы. Важно уметь определить какие именно силы действуют на тело и в каком направлении. Сила обозначается как, измеряется в Ньютонах. Для того, чтобы различать силы, их обозначают следующим образом

Ниже представлены основные силы, действующие в природе. Придумывать не существующие силы при решении задач нельзя!

Сил в природе много. Здесь рассмотрены силы, которые рассматриваются в школьном курсе физики при изучении динамики. А также упомянуты другие силы, которые будут рассмотрены в других разделах.

Сила тяжести

На каждое тело, находящееся на планете, действует гравитация Земли. Сила, с которой Земля притягивает каждое тело, определяется по формуле

Точка приложения находится в центре тяжести тела. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз.

Сила трения

Познакомимся с силой трения. Эта сила возникает при движении тел и соприкосновении двух поверхностей. Возникает сила в результате того, что поверхности, если рассмотреть под микроскопом, не являются гладкими, как кажутся. Определяется сила трения по формуле:

Сила приложена в точке соприкосновения двух поверхностей. Направлена в сторону противоположную движению.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила реакции опоры

Представим очень тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол. То есть вверх. Эта сила называется реакцией опоры.

Название силы “говорит” реагирует опора. Эта сила возникает всегда, когда есть воздействие на опору. Природа ее возникновения на молекулярном уровне. Предмет как бы деформировал привычное положение и связи молекул (внутри стола), они, в свою очередь, стремятся вернуться в свое первоначальное состояние, “сопротивляются”.

Абсолютно любое тело, даже очень легкое (например,карандаш, лежащий на столе), на микроуровне деформирует опору. Поэтому возникает реакция опоры.

Обратите внимание

Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой, но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как

Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой. Направлена перпендикулярно опоре.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила упругости

Это сила возникает в результате деформации (изменения первоначального состояния вещества). Например, когда растягиваем пружину, мы увеличиваем расстояние между молекулами материала пружины. Когда сжимаем пружину – уменьшаем. Когда перекручиваем или сдвигаем. Во всех этих примерах возникает сила, которая препятствует деформации – сила упругости.

Закон Гука

Сила упругости направлена противоположно деформации.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

При последовательном соединении, например, пружин жесткость рассчитывается по формуле

https://www.youtube.com/watch?v=fYVwppBSlww

При параллельном соединении жесткость

Жесткость образца. Модуль Юнга.

Модуль Юнга характеризует упругие свойства вещества. Это постоянная величина, зависящая только от материала, его физического состояния. Характеризует способность материала сопротивляться деформации растяжения или сжатия. Значение модуля Юнга табличное.

Подробнее о свойствах твердых тел здесь.

Вес тела

Вес тела – это сила, с которой предмет воздействует на опору. Вы скажете, так это же сила тяжести! Путаница происходит в следующем: действительно часто вес тела равен силе тяжести, но это силы совершенно разные.

Сила тяжести – сила, которая возникает в результате взаимодействия с Землей. Вес – результат взаимодействия с опорой.

Сила тяжести приложена в центре тяжести предмета, вес же – сила, которая приложена на опору (не на предмет)!

Формулы определения веса нет. Обозначается эта силы буквой.

Сила реакции опоры или сила упругости возникает в ответ на воздействие предмета на подвес или опору, поэтому вес тела всегда численно одинаков силе упругости, но имеет противоположное направление.

Сила реакции опоры и вес – силы одной природы, согласно 3 закону Ньютона они равны и противоположно направлены. Вес – это сила, которая действует на опору, а не на тело. Сила тяжести действует на тело.

Вес тела может быть не равен силе тяжести. Может быть как больше, так и меньше, а может быть и такое, что вес равен нулю. Это состояние называется невесомостью. Невесомость – состояние, когда предмет не взаимодействует с опорой, например, состояние полета: сила тяжести есть, а вес равен нулю!

Определить направление ускорения возможно, если определить, куда направлена равнодействующая сила

Важно

Обратите внимание, вес – сила, измеряется в Ньютонах. Как верно ответить на вопрос: “Сколько ты весишь”? Мы отвечаем 50 кг, называя не вес, а свою массу! В этом примере, наш вес равен силе тяжести, то есть примерно 500Н!

Перегрузка – отношение веса к силе тяжести

Сила Архимеда

Сила возникает в результате взаимодействия тела с жидкость (газом), при его погружении в жидкость (или газ). Эта сила выталкивает тело из воды (газа). Поэтому направлена вертикально вверх (выталкивает). Определяется по формуле:

В воздухе силой Архимеда пренебрегаем.

Если сила Архимеда равна силе тяжести, тело плавает. Если сила Архимеда больше, то оно поднимается на поверхность жидкости, если меньше – тонет.

Электрические силы

Существуют силы электрического происхождения. Возникают при наличии электрического заряда. Эти силы, такие как сила Кулона, , , подробно рассмотрены в разделе Электричество.

Схематичное обозначение действующих на тело сил

Часто тело моделируют материальной точкой. Поэтому на схемах различные точки приложения переносят в одну точку – в центр, а тело изображают схематично кругом или прямоугольником.

Для того, чтобы верно обозначить силы, необходимо перечислить все тела, с которыми исследуемое тело взаимодействует. Определить, что происходит в результате взаимодействия с каждым: трение, деформация, притяжение или может быть отталкивание. Определить вид силы, верно обозначить направление. Внимание! Количество сил будет совпадать с числом тел, с которыми происходит взаимодействие.

Главное запомнить

1) Силы и их природа;2) Направление сил;

3) Уметь обозначить действующие силы

Силы трения*

Различают внешнее (сухое) и внутреннее (вязкое) трение. Внешнее трение возникает между соприкасающимися твердыми поверхностями, внутреннее – между слоями жидкости или газа при их относительном движении. Существует три вида внешнего трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения.

Трение качения определяется по формуле

Сила сопротивления возникает при движении тела в жидкости или в газе. Величина силы сопротивления зависит от размеров и формы тела, скорости его движения и свойств жидкости или газа. При небольших скоростях движения сила сопротивления пропорциональна скорости тела

При больших скоростях пропорциональна квадрату скорости

Взаимосвязь силы тяжести, закона гравитации и ускорения свободного падения*

Рассмотрим взаимное притяжение предмета и Земли. Между ними, согласно закону гравитации возникает сила

А сейчас сравним закон гравитации и силу тяжести

Величина ускорения свободного падения зависит от массы Земли и ее радиуса! Таким образом, можно высчитать, с каким ускорением будут падать предметы на Луне или на любой другой планете, используя массу и радиус той планеты.

Расстояние от центра Земли до полюсов меньше, чем до экватора. Поэтому и ускорение свободного падения на экваторе немного меньше, чем на полюсах. Вместе с тем, следует отметить, что основной причиной зависимости ускорения свободного падения от широты местности, является факт вращения Земли вокруг своей оси.

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорения свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Земли.

Источник: http://fizmat.by/kursy/dinamika/sily

Формулы для решения задач по физике – МЕХАНИКА

>

МЕХАНИКА

№п/пНаименование параметраФормулаОбозначения
1.1 Средняя скорость Δr ― перемещение материальной точки за интервал времени Δt.
1.2 Средняя путевая скорость Δs ― путь, пройденный материальной точки за интервал времени Δt.
1.3 Мгновенная скорость x ― координата, t ― время
1.4 Ускорение v ― скорость, t ― время
1.5 Полное ускорение aτ ― тангенциальное ускорение, an ― нормальное ускорение
1.6 Тангенциальное ускорение v ― скорость, t ― время
1.7 Нормальное ускорение v ― скорость тела, r ― радиус кривизны траектории, ω ― угловая скорость
1.8 Уравнение равномерного движения вдоль оси х х0 ― начальная координата, v ― скорость тела, x ― координата в момент времени t
1.9 Кинематическое уравнение равнопеременного движения вдоль оси х v0 ― начальная скорость тела, a ― ускорение тела, v ― скорость тела в момент времени t
1.10 Средняя угловая скорость Δφ ― изменение угла поворота за интервал время Δt
1.11 Мгновенная угловая скорость φ ― угол поворота, t ― время
1.12 Угловое ускорение ω ― угловая скорость, t ― время
1.13 Кинематическое уравнение равномерного вращения φ0 ― начальный угол поворота, ω ― угловая скорость, t ― время
1.14 Частота вращения N ― число оборотов, совершаемых телом за время t, T ― период вращения
1.15 Кинематическое уравнение равнопеременного вращения φ0 ― начальный угол поворота, ω ― угловая скорость, ε ― угловое ускорение, t ― время
1.16 Угловая скорость тела при равномерном вращении ω0 ― угловая скорость, ε ― угловое ускорение, t ― время
1.17 Линейная скорость точки ω ― угловая скорость, r ― радиус кривизны траектории
1.18 Длина пути, пройденного точкой по дуге окружности радиусом r φ ― угол поворота тела, r ― радиус кривизны траектории
1.19 Нормальное ускорение точки ω ― угловая скорость, r ― радиус кривизны траектории
1.20 Тангенциальное ускорение точки ε ― угловое ускорение, r ― радиус кривизны траектории
1.21 Второй закон Ньютона ― геометрическая сумма сил, действующих на материальную точку, m ― масса, a ― ускорение
1.21a Пример применения второго закона Ньютона или в проекции на оси координат:на xна y ― сила трения, f ― коэффициент трения, g = 9,81 м/с2 ― ускорение свободного падения
1.22 Сила упругости k ― коэффициент упругости (жесткость в случае пружины), x ― абсолютная деформация
1.23 Гравитационная сила G = 6,67∙10−11 м3/(кг∙с2) ― гравитационная постоянная, m1 и m2 ― массы взаимодействующих тел, r ― расстояние между ними
1.24 Координаты центра масс системы материальных точек mi ― масса i-й материальной точки; xi, yi, zi ― ее координаты
1.25 Закон сохранения импульса mi ― масса i-й материальной точки, vi ― ее скорость
1.25a Пример. Закон сохранения импульса для ядра, которое распалось на два осколка.Рис. 1 – ядро до разрываРис. 2 – осколки после разрыва ядра или в проекции на оси координат:на xна y m1 ― масса первого осколка, m2 ― масса второго осколка, v ― скорость ядра, v1 и v2 ― скорости осколков после распада ядра, α и β ― углы отклонения направления движения частиц от первоначального направления движения ядра
1.26 Работа, совершаемая постоянной силой α ― угол между направлениями векторов силыи перемещения
1.27 Работа, совершаемая постоянной силой интегрирование ведется вдоль траектории, обозначаемой L
1.28 Средняя мощность за интервал времени Δt ΔA ― работа за время Δt
1.29 Мгновенная мощность dA ― работа за время dt
1.30 Кинетическая энергия материальной точки m ― масса материальной точки, v ― скорость материальной точки, р ― импульс
1.31 Потенциальная энергия П тела и сила F, действующая на тело в данной точке поля, связаны соотношением или ― единичные векторы, x, y, z ― координаты точки поля
1.32 Если поле сил обладает сферической симметрией r ― координата в сферической системе координат
1.33 Потенциальная энергия упруго деформированного тела k ― коэффициент упругости (жесткость в случае пружины), x ― абсолютная деформация
1.34 Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия двух материальных точек массами m1 и m2, находящихся на расстоянии r друг от друга G = 6,67∙10−11 м3/(кг∙с2) ― гравитационная постоянная, m1 и m2 ― массы взаимодействующих тел, r ― расстояние между ними
1.35 Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси М ― момент силы, действующей на тело, ω ― угловая скорость, Jω ― момент импульса, dt ― приращение времени
1.36 Уравнение вращательного движения (при J = const) М ― момент силы, действующей на тело, J ― момент инерции, ε ― угловое ускорение, ω ― угловая скорость, t ― время
1.37 Момент инерции однородного тонкого стержня, ось вращения которого проходит через центр масс стержня перпендикулярно стержню m ― масса стержня, l ― длина стержня
1.38 Момент инерции однородного тонкого стержня, ось вращения которого проходит через конец стержня перпендикулярно стержню m ― масса стержня, l ― длина стержня
1.39 Момент инерции однородного диска, ось вращения которого проходит через центр диска перпендикулярно диску m ― масса диска, R ― радиус диска
1.40 Момент инерции однородного шара, ось вращения которого проходит через центр шара m ― масса шара, R ― радиус шара
1.41 Теорема Штейнера: момент инерции тела относительно произвольной оси равен J0 ― момент инерции этого тела относительно оси, проходящей через центр тяжести тела параллельно заданной оси, а ― расстояние между осями, m ― масса тела
1.42 Закон сохранения момента импульса Li = Jiωi ― момент импульса тела с номером i, входящего в состав системы
1.43 Работа постоянного момента силы М, действующего на вращающееся тело φ ― угол поворота тела
1.44 Мгновенная мощность, развиваемая при вращении тела М ― вращающий момент, ω ― угловая скорость тела
1.45 Кинетическая энергия вращающегося тела J ― момент инерции тела, ω ― угловая скорость тела
1.46 Кинетическая энергия тела, катящегося без скольжения m ― масса тела, v ― скорость центра инерции тела, J ― момент инерции тела, ω ― угловая скорость тела
1.47 Уравнение гармонических колебанийСкорость точки изменяется по законуУскорение точки изменяется по закону A ― амплитуда колебаний, ω ― круговая частота, t ― время, φ ― начальная фаза
1.48 Амплитуда A результирующего колебания, полученного при сложении двух колебаний с одинаковыми частотами, происходящих по одной прямойНачальная фаза φ результирующего колебания A1 и A2 ― амплитуда составляющих колебаний, φ1 и φ2 ― их начальные фазы
1.49 Уравнение затухающих колебаний А0 ― амплитуда колебаний в момент t = 0; δ ― коэффициент затухания; ω ― циклическая частота колебаний; φ0 ― начальная фаза
1.50 Зависимость амплитуды затухающих колебаний от времени А0 ― амплитуда колебаний в момент t = 0; δ ― коэффициент затухания
1.51 Логарифмический декремент колебаний где A(t) и A(t+T) ― амплитуды двух последовательных колебаний, отстоящих по времени друг от друга на период Т
1.52 Акустический эффект Доплера ν ― частота звука, воспринимаемого движущимся прибором (или ухом); с ― скорость звука в среде; uпр ― скорость прибора относительно среды; uист ― скорость источника звука относительно среды; ν0 ― частота звука, испускаемого источником
1.53 Уравнение колебаний волны ξ ― смещение колеблющейся точки на расстоянии l от источника колебаний в момент времени t; T ― период колебаний; λ ― длина волны
1.54 Период колебаний тела, подвешенного на пружине (пружинный маятник) m ― масса тела, k ― жесткость пружины
1.55 Период колебаний математического маятника l ― длина маятника, g ― ускорение свободного падения
1.56 Период колебаний физического маятника J ― момент инерции колеблющегося тела относительно оси колебаний, a ― расстояние центра масс маятника от оси колебаний; L = J/(ma) ― приведенная длина физического маятника
1.57 Период крутильных колебаний тела, подвешенного на упругой нити J ― момент инерции тела относительно оси, совпадающей с упругой нитью; k ― жесткость упругой нити, равная отношению упругого момента, возникающего при закручивании нити, к углу, на который нить закручивается
Читайте также:  Как заработать студенту, если не хватает стипендии
>

Источник: http://reshenie-zadach.com.ua/fizika/formuly-fiziki-1.php

Механика в физике

Изучение физики, как правило, начинается с механики. И это не случайно. Физика возникла в древности из интереса к устройству окружающего мира.

Наблюдая за движением небесных тел — Солнца, Луны, звезд и планет, обращаясь к движению земных предметов, люди задавались вопросом: «Чем определятся установленный в природе всеобщий порядок?», искали закономерности в изменении положения светил с течением времени.

Знание этих скрытых от человека высших законов — единого механизма природы — позволило бы, как полагали в античные времена, использовать силы окружающего мира, во много раз превышающие человеческие, наконец, создать собственные механизмы.

Совет

Это и стало главной целью механики во времена ее зарождения — получение самых важных, определяющих движение законов, которые лежат в основе всей природы.

Таким образом, изучение природы началось со взгляда на нее как на единый механизм, действие которого следует раскрыть.

Термин «механика» происходит от греческого слова, которое переводится дословно: «хитрость», «выдумка», «машина». Древние греки считали, что с помощью механики человек сможет перехитрить природу, используя различные приспособления — механизмы.

Появившись раньше других наук — наравне с математикой, – механика до наших дней сохранила свое значение для практической деятельности людей, а в физике оставила за собой очень важное место. Это произошло благодаря тому, что законы механики, открытые за столетия развития науки, имеют всеобщий, или, как еще говорят, универсальный, характер.

Окружающему нас миру свойственны движение, изменчивость. Поэтому законы движения и взаимодействия тел лежат в основе объяснения многих явлений природы. В этом мы убедимся, когда будем изучать, например, тепловые и электрические явления, строение и свойства вещества, квантовые явления. Без знания механики понять эти разделы физики невозможно.

В наше время законы механики используют практически везде — при проектировании, создании и эксплуатации автомобилей, речных и морских судов, космических аппаратов и самолетов, водных каналов, различных сооружений, зданий и механизмов. Таким образом, механику используют во многих областях жизни. Это и строительство, и транспорт, и машиностроение. В атомной энергетике законы механики используют при создании оборудования для управления ядерными реакциями.

Самые первые и необходимые в будущем сведения по механике и содержит эта книга.

Итоги

Механика возникла в древности из интереса к устройству единого механизма природы и наблюдения за движением небесных тел. Механика стала началом физики как науки о природе и с тех пор является ее основой.

В современном понимании механика — наука о механическом движении тел, изучающая способы описания этого движения и причины его возникновения.

Источник: http://phscs.ru/physics7g/mechanics

Скорость в физике: единицы скорости

То есть мы не только знаем, как двигаются разные объекты, но и можем сравнить их скорости. А что такое скорость в физике? Как найти скорость тела, и что такое единицы измерения скорости?

Скорость в физике: как найти скорость?

В 7 классе на уроках физики вводят понятие скорости. Без сомнения, все школьники к этому моменту уже знакомы с этим словом и представляют, что оно означает.

  • А также знают, что скорость измеряется в км/ч и обозначается буквой V.

Но объяснить, что же такое скорость в физике, каковы единицы скорости, связно вряд ли смогут. Именно потому это простое, казалось бы, понятие требует пояснений и разбора.

В физике быстроту движения Васечкина, Renault и Боинга называют скоростью их движения. И скорость эта характеризует, какой путь преодолевает каждый из участников этого путешествия за единицу времени.

Обратите внимание

И если в полете расстояние в 1350 километров между Москвой и Краснодаром мы преодолеем за два часа, на машине нам потребуется никак не меньше 15 часов, то пешком бесшабашный Васечкин сможет в бодром темпе как раз прошагать весь свой отпуск и прибыть на место лишь для того, чтобы поцеловать тещу, отведать блинов и сесть на самолет до Москвы, дабы успеть на работу в понедельник.

Соответственно, за единицу времени за час самолет пролетит 670 километров, машина проедет 90 километров, а турист Васечкин отмахает аж целых пять километров дороги. И тогда говорят, что скорость самолета 670 километров в час, машины 90 км в час, а пешехода 5 км/ч. То есть, скорость определяется делением пройденного пути на единицу времени на час, на минуту или на секунду.

Единицы измерения скорости

На практике применяются такие единицы, как км/ч, м/с и некоторые другие. Обозначают скорость буквой v, расстояние буквой s, а время буквой t. Формула для нахождения скорости в физике выглядит так:

Где s – пройденный путь
t – время, затраченное на преодоление этого пути 

А если нам надо пересчитать скорость не в километрах в час, а в метрах за секунду, то пересчет происходит следующим образом. Так как 1 км=1000 м, а 1 ч = 60 мин = 3600 с, то можно записать: 1 км/ч=(1000 м)/(3600 с). И тогда скорость самолета будет равна: 670 км/ч=670×(1000 м)/(3600 с)=186м/с

Кроме своего числового значения, скорость имеет еще и направление, поэтому на рисунках скорость обозначают стрелкой и называют векторной величиной.

Средняя скорость в физике

Отметим еще один момент. В нашем примере водитель машины вел машину со скоростью 90 км/ч. По шоссе он мог ехать равномерно с такой скоростью долгое время. А вот проезжая по пути разные города, он то останавливался на светофорах, то полз в пробках, то короткими урывками набирал хорошую скорость.

Т.е. его скорость на разных участках пути была неравномерной. В таком случае вводят понятие средней скорости. Средняя скорость в физике обозначается V_ср  и считается также как и скорость при равномерном движении. Только берут общее расстояние пути и делят на общее время.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Механическое движение: равномерное и неравномерное.
Следующая тема:   Расчет пути, скорости и времени движения: равномерное и неравномерное

Источник: http://www.nado5.ru/e-book/skorost-edinicy-skorosti

Ссылка на основную публикацию