Правило моментов.

Тело, которое может совершать вращательное движение, находится в равновесии, если сумма моментов сил относительно оси возможного вращения равна нулю.

Условие равновесия тел.

Равновесие- состояние механической системы, в котором тела остаются неподвижными по отношению к выбранной системе отсчета. Существует: устойчивое, неустойчивое и безразличное равновесие.

1)Сумма всех сил, приложенных к телу, равна нулю.

2)Сумма моментов всех сил, приложенных к телу относительно оси вращения (или любой другой оси, параллельной оси вращения) равна нулю.

Центр тяжести тела.

Центр масс (центр тяжести)- точка, через которую должна проходить линия действия силы, чтобы тело двигалось поступательно. Любая сила, линия действия которой не проходит через центр масс, непременно вызывает поворот или вращение тела.

Устойчивое, неустойчивое и безразличное равновесие тел.

Устойчивое равновесие- тело возвращается на исходное место после отклонения от положения равновесия. Неустойчивое равновесие- тело продолжает двигаться в заданном направлении после выведения его из положения равновесия. Безразличное равновесие- где бы тело н находилось, оно находится в состояние равновесия.

1.5.Механика жидкостей и газов.

Давление.

Сила давления- сила, действующая на погружающееся тело со стороны жидкости или газа и направленная вверх. Они возникают в результате сжатия жидкости или газа, то есть силы давления- это силы упругости. Силы давления всегда перпендикулярны поверхности, на которую действуют, и распределены по ней равномерно. Давлением на данный участок называется величина, измеряемая отношением силы давления, действующей на данный участок, к его площади. p=F/S. Давление столба жидкости или газа на глубине h равно p=rgh.

Единицы измерения давления: Паскаль, мм рт. ст.

Паскаль- единица давления, возникающая при равномерном действии силы в 1 Н на поверхность площадью 1 м2. [Па]=[Н/м2]. Миллиметр ртутного столба- давление, создаваемое столбом ртути высотой в 1 мм. Сокращенно- мм рт. ст. Это внесистемная единица. 1 мм рт. ст.»133 Па.

Закон Паскаля.

Жидкость или газ, заключенные в замкнутый сосуд, передают производимое на них поверхностное давление по всем направлениям одинаково.

Гидравлический пресс.

В основе принципа лежи закон Паскаля. Приложим к поршню силу F, она создаст давление p=F1/S1 Þ Большой поршень начнет подниматься и создаст силу F2=pS2 Þ F2/F1=S2/S1. Гидравлический пресс позволяет с помощью малой силы уравновесить большую силу.

Давление жидкости на дно и стенки сосуда.

Пусть дно горизонтально, тогда Р=rgh, F=rghS=rgV. Если дно обладает произвольной формой, но одинаковой площадью S, то F=rgV. m=rV=rSh, mg=rghS=PSÞ P=mg/S. Давление на дно сосуда всегда одинаково, несмотря на его форму. На стенки давление жидкости будет Р=rgh, где h- глубина, на которой измеряется давление на стенки.

Сообщающиеся сосуды.

Сообщающиеся сосуды состоят из двух или нескольких цилиндров различных диаметров и форм, соединенных между собой трубкой. При однородной жидкости высоты столбов будут одинаковы. Закон сообщающихся сосудов: при равновесии различных жидкостей высоты столбов, измеряемых от уровня, разделяющего жидкости, обратно пропорциональны удельным весам жидкостей.

Атмосферное давление.

Так как воздух- газ и обладает весом, то он способен передавать производимое на него давление во все стороны равномерно, Þ существует давление, уменьшающееся кверху и увеличивающееся книзу. Это подтвердил опыт Торричелли. Нормальное атмосферное давление- давление, при котором высота ртутного столба равна 760 мм.

Опыт Торричелли.

В стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заливают ртуть. Затем отверстие трубки закрывают, трубку переворачивают и помещают в сосуд с ртутью. Когда отверстие откроют, то столб ртути немного опустится и установится на определенной высоте (760 мм). В трубке с ртутью образуется безвоздушное пространство («торичеллиева» пустота). Ртуть не вытекает из трубки полностью, так как на нее действует сила тяжести со стороны воздуха на сосуд с ртутью и распределяется равномерно во все стороны.

Изменение атмосферного давления с высотой.

Около поверхности Земли давление больше, чем на некотором расстоянии от нее. Это объясняется тем, что на молекулы воздуха также действуют силы притяжения.

Закон Архимеда для тел, находящихся в жидкости или газе жидкости и газе.

Закон Архимеда: на тело, помещенное в газ или жидкость, действует вертикально вверх сила, равная весу вытесненного телом газа или жидкости. Выталкивающая сила всегда приложена к центру тяжести вытесненного объема жидкости или газа.

Плавание тел.

На тело, погруженное в жидкость, действуют сила тяжести и выталкивающая сила. Если первая сила больше, то тело тонет, если нет, то всплывает. Всплывание происходит до тех пор, пока силы не станут равны.

1.6.Механические колебания и волны. Звук.

Понятие о колебательном движении.

Колебание- движение, при котором тело (материальная точка) поочередно смещается то в одну, то в другую сторону. Условия, необходимые для наличия колебаний:

1)наличие возвращающей силы, возникшей в системе в результате выведения ее из положения равновесия;

2)отсутствие трения в системе (или очень мало);

3)система должна обладать инертностью.

Период и частота колебаний.

Период- время одного полного колебания; T=2pÖm/k¢, T=2pÖl/g¢. Частота- число полных колебаний за единицу времени. 1Герц (Гц)- частота такого колебательного движения, при котором колеблющееся тело совершает одно полное колебание за одну секунду. [Гц]=[1/с]

Гармонические колебания.

Гармонические колебания- колебания, при которых величина смещения тела от положения равновесия с течением времени подчиняется законам: x=Asin(wt+j0), x=Acos(wt+j0).

Закон свободных гармонических колебаний: x=Asin(wt+j0), x=Acos(wt+j0); u=x¢(t)=Аwcos(wt+j0); a=u¢(t)=-Аw2sin(wt+j0).

Гармонические колебания характеризуют:

1)период- время одного полного колебания; T=2pÖm/k¢, T=2pÖl/g¢;

2)амплитуда- максимальное смещение от положения равновесия;

3)частота- число полных колебаний за единицу времени. 1Герц (Гц)- частота такого колебательного движения, при котором колеблющееся тело совершает одно полное колебание за одну секунду.

Смещение, амплитуда и фаза при гармонических колебаниях.

Смещение тела относительно положения равновесия можно определить в любой момент по формуле: x=Asin(wt+j0), x=Acos(wt+j0). Амплитуда- максимальное смещение от положения равновесия. Фаза колебаний- это все, что стоит под знаком синуса или косинуса. Она определяется величиной, измеряемой долей периода, прошедшей от начала колебания.

Свободные колебания.

Свободные колебания- колебания, возникшие в системе под действием внутренних сил этой системы после того, как она была выведена из положения равновесия. Внутренние силы- силы, действующие между телами внутри рассматриваемой системы.