Механика

План изложения материала

1. Закон всемирного тяготения.

2. Вращательное движение тел.

3. Неинерциальные системы отсчета.

4. Механические колебания и волны.

1. Закон всемирного тяготения

Вопрос «Постоянная тяготения и её измерение» рассматривается по любому из предложенных информационных источников.

Поле тяготения

Гравитационное поле – особый вид материи, обладающий свойствами: а) порождается всеми объектами, имеющими массу, и действует на все другие материальные объекты; б) скорость распространения равна скорости света (экспериментов, подтверждающих этот вывод СТО, пока выполнить не удалось); в) от поля тяготения пока не найдено «экранов» (для этого необходимо иметь тело с отрицательной массой).

Космические скорости, основы космонавтики

Это скорости, необходимые для того, чтобы тело стало либо искусственным спутником Земли (ИСЗ – 1-я КС = 8 км /с), либо микропланетой Солнечной системы (2-я КС = 11,2 км /с), либо могло бы выйти за пределы этой системы (3-я КС = 16,7 км / с) или нашей Галактики (4-я КС = 285 км / с).

Ускорение свободного падения. Законы равноускоренного движения. – вопрос рассматривается по любому из предложенных информационных источников.

Объяснение двухразового лунного прилива. Сравнение притяжения Луны к Земле и Солнцу, объяснение полученных результатов.

Первую теорию приливов создал Ньютон вскоре после открытия им ЗВТ. Для этого он использовал понятие силы инерции (сила инерции вводится в неинерциальных СО, коей является и вращающаяся вокруг своей оси Земля. Согласно принципу Даламбера, законы классической механики можно применить и в НИСО, добавив к реально действующим силам силу инерции).

Дело в том, что Земля вращается не только вокруг своей оси и вокруг Солнца, но и … вокруг Луны. Учет именно этого вращения и позволил Ньютону построить теорию приливов. Представьте себе двух людей разного веса кружащихся в быстром вальсе, держась за вытянутые руки партнера. Каждый из партнеров при этом движется по окружности своего радиуса, но с общим центром, совпадающим с их общим центром масс. Более массивный партнер вращается по окружности малого радиуса, но он не неподвижен! Точно также Земля и Луна, притягиваясь друг к другу по закону ВТ, вращаются в пространстве вокруг общего центра масс С. Вследствие большей массы Земли этот центр находится внутри земного шара, но он смещен по отношению к центру Земли О. Угловые же скорости ω вращения Земли и Луны вокруг точки С одинаковы. Перейдем в систему отсчета, вращающуюся с угловой скоростью ω. В ней Земля и Луна относительно друг друга неподвижны. Но поскольку эта система НИСО (не инерциальная), то на каждый элемент массы действует не только сила тяготения, но и центробежная сила, которая тем больше, чем дальше отстоит частица от центра вращения С.

Пусть для простоты вода покрывает всю поверхность Земли однородным слоем. При этом вода не может находиться в равновесии, так как появляются дополнительные силы притяжения к Луне и цетробежные силы инерции. У поверхности, обращенной к Луне, сила притяжения F _1тЛ и цетробежная сила F _1цб направлены от центра Земли, в результате чего образуется водяной горб А. Но и у дальней поверхности воды возникает аналогичная ситуация. Только здесь сила инерции F _2цб больше центробежной силы F _1цб (так как больше расстояние от центра вращения С), а сила притяжения к Луне F _2тЛ меньше F _1тЛ из-за большего расстояния до центра Луны. Равнодействующая этих сил также направлена от центра Земли и приводит к возникновению ещё одного горба В. Поэтому равновесию соответствует картина, показанная на рис. 1 пунктиром.

В действительности оказывается, что горбы находятся не на линии, соединяющей центры Земли и Луны, а несколько смещены в сторону. Происходит это по причине того, что Земля, вращаясь вокруг своей оси, увлекает вследствие трения за собой воду в океане. Поэтому по мере поворота Земли в приливные горбы вовлекаются все новые и новые массы воды. Деформация, однако, всегда запаздывает по отношению к вызывающей её силе, поэтому точка максимального поднятия воды (вершина горба) и точка на линии центров, где на воду действует максимальная сила притяжения к Луне, не совпадают. Образование горба происходит с некоторым запаздыванием, о он смещается в сторону вращения Земли. Разность сил притяжения к Луне (F _1тЛ и F _2тЛ) в таком случае будет создавать вращающий момент, тормозящий вращение Земли. Поэтому длительность суток каждодневно увеличивается! В конце концов время обращения Земли вокруг своей оси сравняется со временем обращения Луны вокруг Земли и Земля будет обращена к Луне всегда одной стороной.

2. Вращательное движение тел

---

Дата добавления: 2015-07-17