10 КЛАСС · ДИНАМИКА

Силы и равновесие

Тяготение, упругость, трение, наклонная плоскость и момент силы.

28 минут33 карточек теории

Открыть интерактивный урок

МАТЕРИАЛ УРОКА

Основные понятия

Всемирное тяготение

Взаимное притяжение любых тел, обладающих массой.

Сила упругости

Сила, возникающая при деформации и направленная к восстановлению исходной формы тела.

Сила трения

Сила, препятствующая относительному движению соприкасающихся поверхностей.

Механическое равновесие

Состояние, при котором тело не получает поступательного и вращательного ускорения.

МАТЕРИАЛ УРОКА

Физические величины

Гравитационная постоянная

G

Коэффициент в законе всемирного тяготения.

Единица: ньютон-квадратный метр на квадратный килограмм · $\frac{\mathrm{Н}\cdot\mathrm{м}^2}{\mathrm{кг}^2}$

Масса планеты

M

Масса небесного тела, создающего гравитационное поле.

Единица: килограмм · $\mathrm{кг}$

Масса первого тела

m_1

Масса первого взаимодействующего тела.

Единица: килограмм · $\mathrm{кг}$

Масса второго тела

m_2

Масса второго взаимодействующего тела.

Единица: килограмм · $\mathrm{кг}$

Расстояние между телами

r

Расстояние между центрами взаимодействующих тел.

Единица: метр · $\mathrm{м}$

Жёсткость пружины

k

Коэффициент сопротивления пружины деформации.

Единица: ньютон на метр · $\frac{\mathrm{Н}}{\mathrm{м}}$

Удлинение

\Delta l

Изменение длины деформированного тела.

Единица: метр · $\mathrm{м}$

Сила реакции опоры

N

Сила действия опоры на тело.

Единица: ньютон · $\mathrm{Н}$

Вес тела

P

Сила, с которой тело действует на опору или подвес.

Единица: ньютон · $\mathrm{Н}$

Сила трения

F_{\text{тр}}

Сила, препятствующая относительному движению поверхностей.

Единица: ньютон · $\mathrm{Н}$

Коэффициент трения

\mu

Безразмерная характеристика трения пары поверхностей.

Единица: безразмерная величина

Угол наклона

\alpha

Угол наклонной плоскости к горизонту.

Единица: радиан · $\mathrm{рад}$

Продольная составляющая силы тяжести

F_{\parallel}

Составляющая силы тяжести вдоль наклонной плоскости.

Единица: ньютон · $\mathrm{Н}$

Момент силы

M

Вращательное действие силы относительно оси.

Единица: ньютон-метр · $\mathrm{Н}\cdot\mathrm{м}$

Плечо силы

l

Кратчайшее расстояние от оси до линии действия силы.

Единица: метр · $\mathrm{м}$

МАТЕРИАЛ УРОКА

Формулы урока

Закон всемирного тяготения

F=G\frac{m_1m_2}{r^2}

Сила притяжения пропорциональна произведению масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Закон Гука

F_{\text{упр}}=k\lvert\Delta l\rvert

Сила упругости пропорциональна модулю деформации.

Вес на горизонтальной опоре

P=N

При отсутствии вертикального ускорения вес равен силе реакции опоры.

Сила трения скольжения

F_{\text{тр}}=\mu N

Сила трения равна коэффициенту трения, умноженному на реакцию опоры.

Трение на горизонтальной поверхности

F_{\text{тр}}=\mu mg

На горизонтальной поверхности без вертикального ускорения реакция опоры равна силе тяжести.

Составляющая силы тяжести вдоль наклонной

F_{\parallel}=mg\sin\alpha

Продольная составляющая силы тяжести направлена вдоль наклонной плоскости.

Реакция наклонной опоры

N=mg\cos\alpha

Нормальная реакция равна перпендикулярной составляющей силы тяжести.

Трение на наклонной плоскости

F_{\text{тр}}=\mu mg\cos\alpha

Сила трения на наклонной плоскости учитывает уменьшенную реакцию опоры.

Ускорение у поверхности планеты

g=G\frac{M}{R^2}

Ускорение свободного падения определяется массой и радиусом планеты.

Значение гравитационной постоянной

G=6{,}67\cdot10^{-11}\,\frac{\mathrm{Н}\cdot\mathrm{м}^2}{\mathrm{кг}^2}

Гравитационная постоянная задаёт масштаб гравитационного взаимодействия.

Условие поступательного равновесия

\sum\vec{F}=0

Векторная сумма сил при поступательном равновесии равна нулю.

Условие вращательного равновесия

\sum M=0

Алгебраическая сумма моментов сил при вращательном равновесии равна нулю.

Момент силы

M=Fl

Момент силы равен произведению силы на её плечо.

Единица момента силы

[M]=1\,\mathrm{Н}\cdot\mathrm{м}

Момент силы измеряют в ньютон-метрах.

СПРАВОЧНИК

Связанные формулы

Вес телаP · Н Жёсткость пружиныk · Н/м Коэффициент тренияμ · безразм.Момент силыM · Н·м Расстояние и путьS, l · м УдлинениеΔl · м

ПРАКТИКА

Задачи по теме

Динамика10 класс · 20 задач