Margarita Ginovska, Hristina Spasevska Nevenka Andonovska
Download 4.51 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Centripetalno zabrzuvawe na ma- terijalna toka.
- Pra{awa i zadai
- REZIME Kinematika
- Sl. 3.4.
- 3.3. IMPULS NA TELO I IMPULS NA SILA
Sl. 2.23. Ilustracija za kru`no dvi`ewe 38 Vektorot na agolna brzina na telo {to vr{i kru`no dvi`ewe se definira kako agol na zavrtuvawe podelen so iz- minatoto vreme: vreme izminato zavrtuvawe na agol brzina agolna , t ' ' T Z . Agolot na zavrtuvawe T ' e ednakov na 1 2 T T , a iziminatoto vreme na vrtewe t ' e ednakvo na 1 2 t t . Intenzitetot na agolnata brzina mo`e da se prika`e: 1 2 1 2 t t T T Z . (2.59) Ako T = 0 i t 1 = 0, ovaa ravenka go dobiva oblikot: t T Z (2.60) i mo`e da se sporedi so soodvetnata de- finicija za liniska brzina, t x v / . Agolnata brzina Z soodvetstvuva so liniskata brzina v, a agolnoto pomestu- vawe T soodvetstvuva so liniskoto pome- stuvawe h. Ako T se meri vo radijani i t vo sekundi, agolnata brzina Z }e ima edi- nica radijani vo sekunda (rad/s). Primer 12. Kamen e vrzan na krajot od edno ja`e so dol`ina 0,5 m i se vrti vo horizontalna ramnina taka {to pravi 8 zavrtuvawa vo 2 y. Najdi ja agolnata br- zina so koja se vrti kamenot! Re{enie: Bidej}i 1 zavrtuvawe = 2 S radijani, 8 zavrtuvawa se ekvivalentni na 8·2 S = 50,3 rad. So direktna zamena vo ravenkata (2.60): t T Z se dobiva: s rad 15 , 25 s 2 rad 3 , 50 Z . Za da se najde liniskata brzina na kamenot {to se dvi`i po kru`na pateka, treba da se upotrebi ravenkata (2.58) i od nea da se izrazi liniskoto pomestuva- we h i agolnata brzina Z Re{avaj}i ja ravenkata (2.58) po h, dobivame: r x T . Ovoj izraz se zamenu- va vo ravenkata za liniskata brzina t x v i se dobiva: t r v T . (2.61) Od druga strana, ja zemame vo pred- vid ravenkata t / T Z , pa so zamena vo ravenkata (2.61) se dobiva izraz za lini- skata brzina izrazena preku agolnata brzina: r v Z (2.62) Zabele`uvame deka site ravenki me- |usebno se nadovrzuvaat i deka radijanot kako edinica nema dimenzii. Radijanot e odnos pome|u dve dol`ini i zatoa ima ista vrednost vo site sistemi na merni edinici. Centripetalno zabrzuvawe na ma- terijalna to~ka. Dvi`eweto na mate- rijalna to~ka po krug so brzina so posto- jan intenzitet se narekuva ramnomerno 39 kru`no dvi`ewe. Pritoa goleminata na zabrzuvaweto e konstantna, pa brzinata se menuva samo po pravec. Neka materijalna to~ka pominala pat {to odgovara na lakot s M M ' 2 1 kako del od krugot so radius r za vreme t ' , kako {to e prika`ano na slikata 2.24. Promenata na brzinata samo po pravec }e bide v & ' , zatoa {to brzinite po gole- mina se isti, t.e. 2 1 v v & & . Vektorot v & se zavrtel za agol 2 1 OM M ' M . Od geome- trijata i od ravenkata (2.58) poka`avme deka agolot mo`e da se izrazi preku dol- `inata na lakot i radiusot r s ' ' M . Sl. 2.24. Centripetalno zabrzuvawe Za da go najdeme zabrzuvaweto, treba da ja presmetame promenata na brzinata. Od ramnokrakiot triagolnik M 1 AB so os- nova v & ' za mali agli M ' , t.e. za mala vrednost na t ' , va`i: r s v v v ' ' ' M , (2.63) t s r v t v a ' ' ' ' , (2.64) r v a a r 2 . (2.65) Dobienoto zabrzuvawe e vektor na- so~en normalno na brzinata. Zatoa pri ramnomerno kru`no dvi`ewe ima samo normalno zabrzuvawe koe se narekuva i centripetalno zabrzuvawe. Normalnoto zabrzuvawe go menuva samo pravecot na vektorot na brzinata. Zapomni! Zabrzuvaweto {to e povrzano so promena na pravecot na brzinata na materijalnata to~ka koja{to se dvi`i po kru`nica se vika centripetalno za- brzuvawe. Toa sekoga{ e naso~eno kon centarot na kru`nicata. ; Pra{awa i zada~i 1. Kakvi komponenti ima zabrzuvaweto pri promenlivo krivolinisko dvi`ewe i od {to se opredeleni? 2. [to e agolna brzina? Kakva e nejzinata vr- ska so liniskata brzina? 3. Materijalna to~ka rotira so 120 zavrtuva- wa vo minuta. Za kolkavo vreme }e napravi 8 celi zavrtuvawa? [Odgovor: 4 s.] 4. Kako vlijae normalnoto zabrzuvawe na br- zinata pri ramnomerno kru`no dvi`ewe na materijalna to~ka? 5. Dadena materijalna to~ka rotira na rasto- janie 3 m od oskata na rotacija so 300 zavr- tuvawa vo minuta. Da se opredeli nejzinoto normalno zabrzuvawe! [Odgovor: 2960 m/s 2 .] 6. Ako pribli`no zememe deka Zemjata roti- ra okolu Sonceto po kru`na pateka so ra- dius r = 1,5·10 11 m, so liniska brzina 30 km/s, da se najde agolnata brzina i centri- petalnoto zabrzuvawe na Zemjata! [Odgo- vor: a) 2·10 –7 m/s; b) 6·10 –3 m/s 2 .] 40 REZIME Kinematika e del od mehanikata i go izu~uva dvi`eweto na telata vo zavis- nost od vremeto, bez da gi zema predvid silite {to dejstvuvaat na toa telo. Skalar pretstavuva veli~ina {to se karakterizira samo so numeri~ka vred- nost, pozitivna ili negativna. Vektor pretstavuva veli~ina {to e opredelena so numeri~ka vrednost, pra- vec i nasoka. Skalarni veli~ini so koi naj~esto se sre}avame vo fizikata se: masa, vreme, volumen itn. Vektorski veli~ini koi vo- obi~aeno se koristat vo mehanikata se: pomestuvawe, sila, vektor na brzina, za- brzuvawe, moment na sila, vrtliv mo- ment, vektor na agolna brzina i agolen moment. Nepodvi`no telo vo odnos na koe se razgleduva dvi`eweto na drugo telo se vika referentno telo. Mehani~kata sostojba na teloto vo daden moment se opredeluva od negovata polo`ba i negovata brzina vo odnos na daden referenten sistem. Mehani~koto dvi`ewe se deli na: translatorno ‡ pretstavuva paralelno pomestuvawe na sekoja to~ka od teloto; vrtlivo (rota- ciono) ‡ koga site to~ki od teloto opi- {uvaat kru`nici koi le`at vo paralel- ni ramnini. Centrite na tie kru`nici le`at na edna ista prava nare~ena oska na rotacija. Materijalna to~ka e telo ~ii{to dimenzii i oblik se zanemarlivo mali vo odnos na dimenziite na prostorot vo koj se vr{i dvi`eweto. Polo`bata na sekoja materijalna to~ka M vo prostorot mo`e da se opre- deli so radius-vektor r & , koj pretstavu- va naso~ena otse~ka {to gi svrzuva refe- rentniot po~etok O so polo`bata na ma- terijalnata to~ka vo daden moment od vremeto. Traektorija e zamislena linija {to materijalnata to~ka ja opi{uva vo pro- storot pri svoeto dvi`ewe. Vo zavisnost od formata na traektorijata dvi`eweto mo`e da bide pravolinisko ili krivoli- nisko. Dol`inata na traektorijata me|u dve to~ki {to le`at na nea se vika izmi- nat pat. Patot e skalarna veli~ina. Vektorska razlika me|u dva radius- vektora 1 r * i 2 r & koi ja opredeluvaat po- lo`bata na materijalnata to~ka vo raz- li~ni momenti od vremeto se vika pomes- tuvawe ili vektor na pomestuvawe r & ' . Brzinata se definira kako promena na polo`bata na teloto vo daden vremen- ski interval. Odnosot na patot i vreme- to pri ramnomerno pravolinisko dvi`e- we sekoga{ e konstanten. Konstantna brzina na dvi`ewe zna~i deka teloto izminuva ednakvi po- mestuvawa za ednakvi vremenski inter- vali, sekoga{ vo ista nasoka, po prava linija. Promenliva brzina na dvi`ewe zna- ~i deka za ednakvi vremenski intervali pomestuvaweto na teloto e razli~no. Vo takvi slu~ai treba da zboruvame za sred- na brzina na dvi`ewe. Konstantno zabrzuvawe zna~i ed- nakva promena na brzinata vo ednakvi vremenski intervali. Odnosot pome|u vektorot na prome- nata na brzinata v i vremenskiot inter- 41 val za koj taa promena nastanala go dava srednoto zabrzuvawe. Zabrzuvaweto pri krivolinisko dvi- `ewe e sostaveno od dve komponenti, r a & i . t a * Komponentata r a & se vika normalno ili radijalno zabrzuvawe i nastanuva po- radi promena na brzinata po pravec. Komponentata t a & se vika tangencijalno zabrzuvawe i zavisi od promenata na br- zinata po intenzitet. Komponentata r a & e sekoga{ naso~e- na kon vnatre{nosta na krivinata i go ima pravecot na radiusot na krivinata, pa zatoa e nare~ena radijalno ili cen- tripetalno zabrzuvawe . r a & Da nau~ime pove}e: http://www.physicslessons.com/exp1b.htm 43 3. DINAMIKA 44 3.1. Prv Wutnov zakon ............................................................................................. 45 3.2. Vtor Wutnov zakon ........................................................................................... 47 3.3. Impuls na telo i impuls na sila ................................................................... 48 3.4. Te`ina na telata ............................................................................................... 49 3.5. Tret Wutnov zakon............................................................................................ 51 3.6. Zakon za zapazuvawe na impulsot .................................................................. 54 3.7. Sili na triewe .................................................................................................. 57 3.8. Centrifugalna sila ......................................................................................... 59 3.9. Wutnov zakon za gravitacija .......................................................................... 61 3.10. Dvi`ewe na ve{ta~kite sateliti i kosmi~ki brzini........................... 63 Rezime ......................................................................................................................... 65 45 3.1. PRV WUTNOV ZAKON Vo kinematikata, ~ii zakonitosti gi prou~uvavme vo prethodnata glava, dvi`eweto na telata se opi{uva bez da se zemaat predvid pri~inite koi{to go predizvikuvaat toa dvi`ewe. Vo nea de- finiciite i zakonite se izrazuvaat pre- ku fizi~kite veli~ini rastojanie (po- mestuvawe), vreme, brzina i zabrzuvawe. Vo dinamikata, koja{to isto taka pret- stavuva del od mehanikata, }e gi prou~i- me tokmu pri~inite {to go predizviku- vaat dvi`eweto na telata, a vo zakonito- stite }e gi vovedeme fizi~kite veli~i- ni masa i sila. Isak Wutn (Isaac Newton, 1642–1727) bil prviot fizi~ar {to sistematski gi vovel ovie fizi~ki veli~ini vo mehani- kata i gi formuliral osnovnite zakoni za dvi`eweto na telata. Ovie zakoni se poznati kako Wutnovi zakoni ili dina- mi~ki zakoni. Prviot Wutnov zakon e objaven vo negovata poznata kniga Principia Lex I. Toj glasi: Sekoe telo nastojuva da ostane vo sostojba na miruvawe ili ramnomerno pravolinisko dvi`ewe sè dodeka nekoja nadvore{na sila ne ja promeni taa sos- tojba. Ovoj zakon mo`e da se demonstrira preku niza ednostavni eksperimenti. Eden takov eksperiment e prika`an na sl. 3.1, koga pri naglo izvlekuvawe na pokrivka- ta postavena na masa pod ~iniite i pri- borot za jadewe ne se menuva nivnata po- ~etna polo`ba. Sl. 3.1. Pokrivkata mo`e da se izvle~e bez pomestuvawe na ~iniite Drug eksperiment, na sl. 3.2, prika- `uva mala koli~ka koja mo`e slobodno da se dvi`i po {ina. Sl. 3.2. [inata mo`e da se pomesti bez da se pridvi`i koli~kata Ako {inata naglo se turne nalevo ili nadesno, trkalata na koli~kata }e se zavrtat, no koli~kata }e se stremi da ostane vo sostojba na miruvawe. Streme- `ot sekoe telo da ostane vo sostojba na miruvawe se dol`i na svojstvoto, zaed- ni~ko za site materijalni tela, nare~eno inercija. 46 Zapomni! Inercijata mo`e da se defi- nira kako svojstvo na telata da se spro- tivstavat na promena na nivnata so- stojba na miruvawe ili ramnomerno pra- volinisko dvi`ewe. Inercijata i masata na telata se me- rat so ista edinica, kilogram (kg). Toa zna~i deka mera za inertnosta na telata e vsu{nost nivnata masa. Vo vremeto ko- ga Wutn ja definiral masata kako mera za inertnosta na telata site eksperimen- ti uka`uvale deka taa ima konstantna vrednost i ne zavisi od brzinata na tela- ta. Taka ostanalo sè do postavuvaweto na specijalnata teorija na relativnost od strana na Albert Ajn{tajn (Albert Ein- stein, 1879‡1955), vo koja{to masata na te- loto zavisi od negovata brzina spored ravenkata: 2 2 0 1 c v m m . (3.1) Masata m se narekuva relativisti~- ka masa, masata m 0 e masa na miruvawe, v e brzina na teloto, a c e brzina na svetli- nata vo vakuum (c = 310 8 m/s). Vo prethodnite dva eksperimenta bea razgledani tela {to miruvaat. Vto- riot del na Prviot Wutnov zakon se od- nesuva na tela {to se dvi`at ramnomerno pravoliniski, pa definicijata na zakonot, razgleduvan od toj aspekt, bi bila: Telo {to se dvi`i ramnomerno pravoliniski }e ostane vo taa sostojba sè dodeka vrz nego ne dejstvuva nekoja nadvore{na sila {to }e ja promeni negovata sostojba. Ovaa zakonomernost kaj telata naj- prvo bila zabele`ana od Galileo Gali- lej (Galileo Galilei, 1564‡1642) koga go pro- u~uval zabrzuvaweto na telata {to se ja- vuva kako rezultat na Zemjinata gravita- cija. Toj zabele`al deka top~e {to se tr- kala nadolu po kosa ramnina }e stigne pribli`no do ista viso~ina po druga ko- sa ramnina, nezavisno od nejziniot nak- lon (vidi sl. 3.3). Toa zna~i deka top~eto se stremi da se vrati na koj bilo na~in vo prvobitnata sostojba. I obratno, ako top~eto se pu{ti da se istrkala po hori- zontalna ramnina, toa nikoga{ nema da ja dostigne po~etnata viso~ina, tuku }e se stremi da se trkala i ponatamu sè do- deka ne zapre poradi trieweto pome|u nego i podlogata. Sl. 3.3. Demonstracija na eksperiment za inercija izveden od strana na Galilej Prviot Wutnov zakon ni dava mo`- nost da definirame referenten sistem vrzan za Zemjata. Toga{ dvi`eweto na sekoe telo {to se nao|a na Zemjata mo`e- me da go razgleduvame vo odnos na toj si- stem. Referentnite sistemi koi{to mi- ruvaat ili se dvi`at ramnomerno pravo- liniski, a vo koi va`i Prviot Wutnov zakon, se narekuvaat inercijalni siste- mi. Spored toa mo`eme da smetame deka za telata na Zemjata taa pretstavuva inercijalen referenten sistem {to mi- ruva. Site sistemi {to se dvi`at zabrza- no vo odnos na daden inercijalen refe- renten sistem se narekuvaat neinercijal- ni. Na primer, voz {to se dvi`i so zabr- zuvawe po {ini pretstavuva neinercija- len sistem za patnik {to sedi vo nego, smetano vo odnos na referentniot si- stem na Zemjata. 47 ; Pra{awa i zada~i 1. Koja fizi~ka veli~ina e mera za inertno- sta na telata? 2. Koi sistemi se narekuvaat inercijalni si- stemi? 3. Presmetaj ja relativisti~kata masa na te- lo so masa m 0 = 1 kg {to se dvi`i so brzina v = (3/4)c [Odgovor: 7 / 4 ]. 3.2. VTOR WUTNOV ZAKON Vtoriot Wutnov zakon isto taka e objaven o knigata Principia Lex I. Toj gla- si: Koga edno telo e pod dejstvo na kon- stantna sila, negovoto rezultantno zabrzuvawe e proporcionalno so silata, a obratnoproporcionalno so negovata masa. Vtoriot Wutnov zakon so ravenka mo`e da se prika`e kako: m F a . (3.2). Ovaa ravenka napi{ana vo oblikot: ma F , (3.3) pretstavuva osnovna ravenka na dinami- kata so koja mo`e da se opi{e dvi`ewe- to na telata. Ovoj izraz za Vtoriot Wut- nov zakon poka`uva deka zabrzuvaweto na teloto sekoga{ e vo nasoka na silata {to dejstvuva vrz nego (sl. 3.4). Spored toa, ravenkata za sila mo`eme da ja napi- {eme i vo vektorski oblik: a m F & & . (3.4) Sl. 3.4. Pod dejstvo na konstantna sila F & teloto so masa m se dvi`i so zabrzuvawe a & Primer 1. Kolkava e vrednosta na konstantna sila koja na telo so masa 50 kg mu dadva zabrzuvawe od 5 m/s 2 . Trieweto pome|u teloto i podlogata da se zanema- ri. Re{enie: Poznati se vrednostite za masata m = 50 kg i zabrzuvaweto a = 5 m/s 2 . So direktna zamena vo ravenkata (3.3) za silata dobivame: 2 2 s m kg 250 s m kg·5 50 F . Vo poslednata ravenka edinicata za sila e izrazena preku edinicite na os- novnite fizi~ki veli~ini dol`ina (m), masa (kg) i vreme (s). Spored, toa edini- cata za sila, {to se narekuva wutn vo ~est na Isak Wutn, se definira kako: Eden wutn e sila koja{to primeneta na telo so masa 1 kg mu dava zabrzuvawe od 1 m/s 2 . 2 s m 1 kg 1 N 1 . ; Pra{awa i zada~i 1. Koj zakon pretstavuva osnovna ravenka na dinamikata? 2. Kolkava e vrednosta na horizontalna sila {to dejstvuva na telo so masa 24 kg i mu da- va zabrzuvawe 5 m/s 2 ? [Odgovor: 120 N.] 48 3.3. IMPULS NA TELO I IMPULS NA SILA Proizvodot od masata na telo i ne- govata brzina se narekuva impuls na te- lo i mo`e da se opredeli so ravenkata: v m p & & . (3.5) Soglasno so ovaa definicija, site tela {to se dvi`at imaat impuls, pri {to telo so mala masa m {to se dvi`i so golema brzina v mo`e da ima ist impuls kako i telo so golema masa m {to se dvi- `i vo ist pravec, no so mala brzina v. Primer 2. Telo so masa 50 kg se dvi- `i po prava i ramna pateka so brzina 1,5 m/s. Potoa drugo telo so masa 15 kg se dvi`i po istata pateka, no so brzina 5 m/s. Kolku iznesuva impulsot na sekoe od telata? Re{enie: Poznati se vrednostite za masite i brzinite na dvete tela: kg 50 1 m , m/s ,5 1 1 v , kg 5 1 2 m i m/s 5 2 v . Impulsot 1 p na prvoto telo iznesuva: m/s kg 75 m/s 1,5 kg 50 1 1 1 v m p , a na vtoroto telo toj ima ista vrednost: m/s kg 75 m/s 5 kg 5 1 2 2 2 v p p . Vtoriot Wutnov zakon isto taka mo- `e da se definira i preku impuls na te- loto: Promenata na impulsot p ' na te- loto e proporcionalna so silata F {to dejstvuva na nego vo opredelen vre- menski interval t ' i ima ista nasoka so dejstvoto na silata: t F p ' ' . (3.6) Za da se dobie ravenkata (3.6), po- trebno e desnata strana od ravenkata (3.5) da ja pomno`ime i podelime so zabr- zuvaweto {to }e go dobie teloto pod dejstvo na silata F: t F a v a m p , t F p ' ' . Dejstvoto na sila F vrz telo so masa m predizvikuva zabrzuvawe, t.e. promena na negovata brzina vo daden vremenski interval. Soglasno so Vtoriot Wutnov zakon sleduva deka silata mo`e da se pretstavi so ravenkata: t v v m ma F 1 2 . (3.7) Ovaa ravenka se koristi za re{ava- we na zada~i vo koi se dadeni po~etnata 1 v i krajnata vrednost 2 v na brzinata na teloto. Download 4.51 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling