Прямолінійний рівноприскорений рух

Рівноприскорений рух - найпростіший вид механічного руху, при якому прискорення залишається сталим. Частковим випадком рівноприскореного руху є рівносповільнений рух, який відбувається тоді, коли напрямки початкової швидкості і прискорення протилежні.

Прикладом рівноприскореного руху може бути рух тіла в полі сталого земного тяжіння при умовах, коли опором повітря можна знехтувати.

Загальна формула:

${\displaystyle a={\frac {v-v_{0}}{t}}}$,

де ${\displaystyle a}$ — прискорення (визначається в м/с²), ${\displaystyle v}$ — кінцева швидкість, ${\displaystyle v_{0}}$ — початкова швидкість, ${\displaystyle t}$ — час.

Формули швидкості та шляху для прискореного руху:

1) при одновимірному рівноприскореному русі швидкість тіла змінюється з часом лінійно за законом:

${\displaystyle v=v_{0}+at\ }$;

2) формула координати тіла:

${\displaystyle x=x_{0}+v_{0}t+{\frac {1}{2}}at^{2}}$;

3) формула шляху:

${\textstyle S=v_{0}\times t+{\frac {1}{2}}at^{2}}$;

4) формула шляху, якщо ${\displaystyle t}$ невідомий:

${\displaystyle S={\frac {v^{2}-v_{0}^{2}}{2a}}}$.

Джерело: https://uk.wikipedia.org/wiki/Рівноприскорений_рух

Часткова інформація про деформацію

Зміна взаємного розташування точок тіла, яке призводить до зміни його форми та розмірів, називають деформацією. Деформації можуть бути спричинені зовнішніми діями (механічними, електричними, магнітними) або змінами температури тіла. Розглянемо деформації, які виникають при дії на тіло сил.

В твердих тілах деформацію називають пружною, якщо після припинення дії сили вона зникає, тобто частинки твердого тіла, змістившись у процесі деформації, повертаються в своє початкове положення рівноваги і відновлюються початкові розміри і об’єм тіла. Якщо ж деформація зберігається і після припинення зовнішньої дії, то її називають пластичною. Проміжний випадок, тобто неповне зникнення деформації, називають пружно–пластичною деформацією.

Виникає запитання: яка природа сил пружності?  

Всі тіла складаються з атомів. Атоми являють собою позитивно заряджені ядра, навколо яких обертаються електрони. За нормальних умов обидва види зарядів в тілі зрівноважені так, що всі тіла є нейтральними. Між атомами всередині тіла існує сильна електрична взаємодія (сили відштовхування і притягування). Модулі цих сил залежать від відстані між атомами. На відстані, що приблизно дорівнюе діаметру молекули, сили притягування між молекулами компенсуються силами відштовхування між ними ж, і рівнодійна сила дорівнює нулю. При розтягуванні тіла відстань між атомами збільшується, і сили притягування стають більшими (за модулем) за сили відштовхування. Сили притягування, які виникли, перешкоджають розтяжінню тіла. При оберненому процесі – стисканні – переважають сили відштовхування між атомами, вони перешкоджають деформації тіла.

Таким чином, при будь-якому з процесів деформації виникають сили, що намагаються відновити початкові розміри тіла. Ці сили називаються силами пружності.

Розглянутий механізм деформації дозволяє зробити висновок про те, що природа сил пружності – електромагнітна.

Для кількісної характеристики деформації тіла слугують наступні фізичні величини:

1)    абсолютна деформація ΔX – якщо при деформації тіла деяка величина, яка характеризує розміри або форму тіла (наприклад, довжина або об’єм), приймає значення Х, то зміна цієї величини під дією прикладеної сили називається абсолютною деформацією:

ΔX = Х–Х₀  ;                                                                                             (1)

2)    відносна деформація ε – показує відношення абсолютної деформації до початкового значення Х₀:

ε = ΔX / Х₀ .                                                                                              (2)

При малих деформаціях (|ΔX |<< Х₀) більшість тіл виявляють пружні властивості;

3)    механічна напруга σ – фізична величина, яка чисельно дорівнює пружній силі dF_пр, яка припадає на одиницю площі перетину тіла dS:

σ = dF_пр /dS                                                 (3)

При лінійному протіканні процесу механічна напруга визначається так:

σ = ΔF_пр /ΔS.                                                       (4)

Якщо напруга постійна по всій площині, то

σ = F_пр /S .                                                 (4а)

Напруга називається нормальною, якщо сила ΔF_пр перпендикулярна до площі перетину ΔS, і дотичною, якщо ΔF_пр спрямована по дотичній до ΔS.

Пружні властивості кісткових тканин

Функціонування опорно-рухового апарату, процеси деформації тканин і клітин, поширення хвиль пружної деформації, скорочення і розслаблення м’язів, рух рідких і газоподібних біологічних середовищ пов’язані з різними механічними явищами. В таких галузях медицини як хірургія і ортопедія, вивчення опорно-рухового апарату людини, протезування, важливим є знання пружних властивостей тканин організму і, в даному випадку, кісткової тканини.

До найбільш важливих механічних властивостей тканини відносять:

­-    пружність – здатність тіл відновлювати розміри (форму та об’єм) після зняття навантаження;

-         еластичність – здатність матеріалу змінювати розміри під дією зовнішніх навантажень;

-         жорсткість – здатність матеріалу протидіяти зовнішнім навантаженням;

-         міцність – здатність тіл протидіяти руйнуванню під дією зовнішніх сил;

-         пластичність – здатність тіл зберігати (повністю або частково) зміну розмірів після зняття навантажень;

-         хрупкість – здатність матеріалу руйнуватися без виникнення помітних залишкових деформацій;

-         в’язкість – динамічна властивість, яка характеризує здатність тіла протидіяти зміні його форми під дією тангенціальних напруг;

-         текучість – динамічна властивість середовища, яка характеризує здатність окремих його шарів переміщуватися з деякою швидкістю в просторі відносно інших шарів цього середовища.

Силою пружності (пружною силою)  називається сила, яка виникає при деформації тіла і спрямована в бік, протилежний напрямку зміщення частинок тіла при деформації.

Поверхневий натяг рідини (формули)

Коефіцієнт поверхневого натягу дорівнює відношенню сили поверхневого натягу F_пов до довжини лінії l, що обмежує поверхню розділу і вздовж якої вона діє по дотичній в кожній точці, перпендикулярно до будь-якого елемента лінії розділу середовищ:

У СІ [s] = Н/м.

Ми розглянули поверхневий натяг з погляду сил, що діють між молекулами поверхневого шару рідини. Але можливою є і енергетична характеристика поверхневого шару рідини. Якщо під дією сил поверхневого натягу зменшується площа поверхневого шару рідини, енергія цього шару теж зменшується. При цьому сили поверхневого натягу виконують роботу, що дорівнює за модулем і протилежна за знаком зміні енергії поверхневого шару DE:

A = - DE = - sDS,                             

де DS - зміна площі поверхневого шару рідини; s - коефіцієнт поверхневого натягу. З рівності (3) знаходимо:

Отже, коефіцієнт поверхневого натягу рідини чисельно дорівнює роботі ізотермічного утворення одиниці поверхні рідини за її незмінного об'єму. За цих умов у СІ [s] = Дж/м².

   Цікавий факт!

Цей коефіцієнт, визначений для всіх рідин і занесений до таблиць, не залежить від довжини контуру, а визначається фізичними властивостями рідини, її станом. Унаслідок підвищення температури коефіцієнт s зменшується. За критичної для певної рідини температури її поверхневий натяг дорівнює нулю. На значення коефіцієнта також впливає наявність у рідині домішок. Речовини, невеликі кількості яких значно зменшують s, називають поверхнево-активними речовинами. Поверхнево-активні речовини входять до складу всіх мийних засобів.

Для води поверхнево-активними речовинами є етиловий спирт, ефір, мило, різні пральні порошки. У процесі прання білизни значення s зменшується як через нагрівання рідини, так і внаслідок введення мийних засобів. Якщо рідина межує з її парою, то взаємодії між молекулами слабкіші і їх можна не враховувати. Коли поверхневий шар рідини межує з твердим тілом, то взаємодію молекул рідини і твердого тіла слід враховувати. У повсякденному житті можна спостерігати, що крапля води розпливається по чистій поверхні скла (рис. 3.3.8, а), але не розпливається по забрудненій жиром поверхні і має при цьому форму майже правильної кулі (рис. 3.3.8, б). У першому випадку говорять, що вода змочує поверхню, у другому - не змочує.

Якщо взаємодія молекул рідини менша, ніж їх взаємодія з молекулами контактного твердого тіла, то маємо випадокзмочування і навпаки, коли ця взаємодія більша - незмочування.

Інтенсивність змочування характеризується кутом змочування Q, який утворюється між дотичною до поверхні рідини і поверхнею твердого тіла. Відлік кута виконують у бік рідини (рис.3.3.9, а, б). Якщо 

 - поверхня тіла змочувана, а якщо  - незмочувана.

Якщо межа розділу вертикальна, поверхня рідини (меніск) у разі змочування має увігнуту форму (рис. 3.3.9, а). Поверхня рідини за вертикального розміщення тіла внаслідок незмочування має опуклу форму (рис. 3.3.9, б)

Явища змочування і незмочування відіграють важливе значення в побуті і техніці, якби вода не змочувала тіло людини, то марним було б купання. Добре змочування потрібне під час фарбування і прання, паяння, збагачення руд цінних порід та інших технічних процесів.

Явище змочування і незмочування виявляється у піднятті і спусканні рідини в тонких трубках (капілярах). Розглянемокапілярні явища.

Опустимо в рідину густиною r капіляр радіусом r  1 мм (рис. 3.3.10).

Нехай рідина змочує стінки капіляра вздовж поверхні розділу "рідина - стінки - пара". По дотичній в кожній її точці будуть діяти сили поверхневого натягу. Рівнодійна цих сил напрямлена вгору і буде піднімати рідину в капілярі. У широких трубках таке явище не спостерігається через мале значення рівнодійної сил поверхневого натягу, які через великий радіус кривизни поверхні напрямлені переважно в площині поверхні рідини. Підняття рідини в капілярі припиниться тоді, коли сила тяжіння піднятого стовпа рідини зрівноважить силу поверхневого натягу:

F_пов = F_тяж.                                      (4)

Сила поверхневого натягу F_пов = 2prs. Сила тяжіння F_т = mg. 

Оскільки m = rV = rpr²h, рівність (4) набуде вигляду:

2prs = rpr²hg.                                 (5)

Із рівності (5) знаходимо висоту підняття рідини для циліндричного капіляра:

    (6)

Джерело: https://disted.edu.vn.ua/courses/learn/272

Поверхневий натяг рідини (початок)

Я спробувала зробити статтю на українській мові. Хоча зазвичай роблю на російській. 

Поверхневий натяг — фізичне явище, суть якого полягає в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі. Завдяки силам поверхневого натягу краплі рідини приймають максимально близьку до сферичної форми, виникає капілярний ефект, деякі комахи можуть ходити по воді.

Рідини, як і гази, не мають певної форми і набувають форми тієї посудини, в якій знаходяться, але газ не має власного об'єму V і займає будь-який наданий йому об'єм. Об'єм рідини - сталий. Газ відносно легко стискається, а рідини майже нестисливі. Можливість вільного переміщення молекул рідини одна відносно одної обумовлює їх плинність.

Найбільш характерною властивістю рідини, що відрізняє її від газу, є те, що на межі з газом рідина утворює вільну поверхню.

На кожну молекулу рідини діють сили притягання сусідніх молекул. Ці сили для молекул, що знаходяться всередині рідини, взаємно скомпенсовані (рис.3.3.7).

Рівнодійна ж сил притягання, що діє на молекули, які знаходяться на поверхні розділу, напрямлена вниз (всередину рідини), тобто молекули поверхні мають так звану надлишкову поверхневу енергію.

На поверхні утворюється дефіцит молекул, через що відстань між молекулами набагато більша від норми, тому поверхневий шар рідини розтягнутий і між молекулами на поверхні діють сили притягання або сили поверхневого натягу. Мінімальну поверхню серед тіл певного об'єму має куля. Тому за відсутності (або дуже малої) дії сил рідина набуває форми кулі.

Джерело: https://disted.edu.vn.ua/courses/learn/272

Законы Ньютона

Законы Ньютона

Первый закон Ньютона. Если на тело не действуют силы или их действие скомпенсировано, то данное тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии действия на него других тел называется инерцией. Масса тела – количественная мера его инертности. В СИ она измеряется в килограммах.

Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называются инерциальными. Системы отсчета, движущиеся относительно инерциальных с ускорением, называются неинерциальными.

Сила – количественная мера взаимодействия тел. Сила – векторная величина и измеряется в ньютонах (Н). Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.

Второй закон Ньютона. Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе:

или

Если два тела взаимодействуют друг с другом, то ускорения этих тел обратно пропорциональны их массам.

Взаимодействие двух тел

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми тела взаимодействуют друг с другом, равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.

Источник:http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/14f807b7-509c-b16a-9d9c-de7994a5789d/00119626146018574.htm

Легенда о яблоке. Ньютон.

Легенду о яблоке Ньютон придумал… для племянницы, занимался оккультизмом и предсказал конец света 😰

Ньютон открыл свой знаменитый закон всемирного тяготения после того, как ему на голову упало яблоко. Сколько в этом правды? 😱

Современные ученые уверяют, что это – вымысел. Благодаря воспоминаниям друга и биографа ученого Уильяма Стакли, яблоня в саду дома Ньютона больше ста лет была музейным экспонатом. К  ней водили экскурсии. Стакли описал, как в 1726 году они с Ньютоном пили чай под яблоней. И Ньютон припомнил, что в такой же обстановке открыл закон притяжения. Дело было в 1666 году, когда Кембриджский университет закрыли из-за эпидемии чумы, и Ньютон уехал в свой дом в графстве Линкольншир.  Сидел в саду под любимой яблоней, размышлял. Тут-то яблоко и упало. Ньютон задумался: почему траектория именно такая — по направлению к центру земли? «Естественно, потому что он притягивает его. Значит, есть сила притяжения», — цитировал ученого биограф.

Историк Ричард Уастлоф придерживается другой версии: в 1726 году Ньютону было уже 83 года, и вряд ли он мог отчетливо помнить собственные умозаключения 60-летней давности. Тем более, в своих сочинениях он представил совсем другую историю.  Сказку о падающем яблоке Ньютон сочинил для своей любимой племянницы Катерины Кондуит, чтобы популярно изложить суть закона. Катерина была единственной из родни, к кому физик относился с особенной теплотой, даже взял в дом на воспитание после смерти ее матери. И единственной женщиной, к которой он когда-либо приближался. Биографы уверяют, что ученый до конца жизни оставался девственником. А философ Вольтер как-то произнес: «В юности я думал, что Ньютон обязан своими успехами собственным заслугам… Ничего подобного: флюксии (используются в решении уравнений) и всемирное тяготение были бы бесполезны без этой прелестной племянницы».

Ньютон и мифы.

Миф №1: Ньютон проделал в двери дома отверстия для двух своих кошек — чтобы могли свободно входить-выходить. А его любимая собака случайно опрокинула лампу, и в пожаре сгорела рукопись последней работы ученого.

Правда: На самом деле он никогда не держал животных.

Миф №2: Исаак Ньютон дважды избирался в парламент от Кембриджского университета. Бытует анекдот о том, что он лишь однажды взял слово. Все замерли, предвкушая, что светило скажет что-то очень умное. А Ньютон просто попросил закрыть окно, боясь простудиться от сквозняка.

Правда: ученый был добросовестным парламентарием, ходил на все заседания. А историю про окно наверняка сочинили завистники.
Источник: http://pl.com.ua/legendu-o-yabloke-nyuton-pridumal-dlya-plemyannitsy-zanimalsya-okkultizmom-i-predskazal-konets-sveta/