26) Кинетическая энергия зависит от массы тела и от скорости его движения. Итак, причиной изменения скорости движения тела в инерциальной системе отсчета всегда является его взаимодействие с другими телами. В механике Ньютона законы взаимодействия тел формулируются для класса инерциальных систем отсчета.

При движении тела его скорость может изменяться по модулю и направлению. Раздел механики, изучающий законы взаимодействия тел, называется динамикой. Законы динамики были открыты в 1687 г. великим ученым И. Ньютоном.

Существуют такие системы отсчета, относительно которых изолированные поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость неизменной по модулю и направлению. Впервые закон инерции был сформулирован Г. Галилеем (1632 г.). Ньютон обобщил выводы Галилея и включил их в число основных законов движения.

Масса – это свойство тела, характеризующее его инертность. При одинаковом воздействии со стороны окружающих тел одно тело может быстро изменять свою скорость, а другое в тех же условиях – значительно медленнее. Принято говорить, что второе из этих двух тел обладает большей инертностью, или, другими словами, второе тело обладает большей массой. Если два тела взаимодействуют друг с другом, то в результате изменяется скорость обоих тел, т. е. в процессе взаимодействия оба тела приобретают ускорения.

1.7. Первый закон Ньютона. Масса. Сила

В физике принято, что массы взаимодействующих тел обратно пропорциональны ускорениям, приобретаемым телами в результате их взаимодействия. В этом соотношении величины и следует рассматривать как проекции векторов и на ось OX (рис. 1.7.2). Знак «минус» в правой части формулы означает, что ускорения взаимодействующих тел направлены в противоположные стороны.

4) Определить скорость и характер движения пузырька воздуха в стеклянной трубке наполненной раствором медного купороса. Пространственные масштабы в природе и технике. Способы измерения массы тела и плотности твердых тел и жидкостей. Сила. Прибор для измерения силы. Сила тяжести и упругости. Давление. Способы измерения давления твердых тел, жидкостей и газов. Примеры различных значений этих величин в живой природе и технике.

Исследовать его зависимость от первоначальных размеров тела и рода вещества. Придумайте опыты, при помощи которых это можно доказать. Наличие массы у элементарных частиц объясняется их взаимодействием с полем Хиггса.

1.16. Импульс тела

Согласно опытам Галилея по наблюдению свободного падения тел, все тела, независимо от их массы и материала, падают с одинаковым ускорением свободного падения. На равенство инертной и гравитационной масс обратил внимание ещё Ньютон, он же впервые доказал, что они отличаются не более чем на 0,1 % (иначе говоря, равны с точностью до 10−3).

Определённая выше масса является релятивистским инвариантом, то есть она одна и та же во всех системах отсчёта. Так называемая релятивистская масса оказывается аддитивной (в отличие от массы покоя системы, зависящей от состояния составляющих её частиц). Однако безмассовые частицы (например, фотоны) в такой терминологии оказываются имеющими переменную массу; кроме того, релятивистская масса ничуть не упрощает формулировку законов динамики частиц.

Законы сохранения в механике

Масса элементарной частицы постоянна, и одинакова у всех частиц данного типа и их античастиц. Однако масса массивных тел, составленных из нескольких элементарных частиц (например, ядра или атома) может зависеть от их внутреннего состояния. Допущение существования отрицательных масс ведёт к определённым сложностям в интерпретации принципа эквивалентности и закона сохранения импульса.

Программа факультатива по физике для 7-го класса «Экспериментальные задачи в физике»

В рамках специальной теории относительности математически возможно существование частиц с мнимой массой, так называемых тахионов. Фактически Ньютон использует только два понимания массы: как меры инерции и источника тяготения. Так, например, суммарная масса двух свободных частиц зависит от угла между их импульсами.

Он является следствием из второго и третьего законов Ньютона. Рассмотрим какие-либо два взаимодействующих тела, входящих в состав замкнутой системы. Это равенство означает, что в результате взаимодействия двух тел их суммарный импульс не изменился. Закон сохранения импульса во многих случаях позволяет находить скорости взаимодействующих тел даже тогда, когда значения действующих сил неизвестны.

Именно в таком общем виде сформулировал второй закон сам Ньютон. Импульс силы F (t) Δt за время Δt будет равен площади заштрихованного столбика. В некоторых случаях среднюю силу Fср можно определить, если известно время ее действия и сообщенный телу импульс.

Сформулированные им закона динамики лежат в основе так называемой классической механики. Свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии действия на него других тел называется инерцией. С высокой степенью точности инерциальной является гелиоцентрическая система отсчета (или система Коперника), начало которой помещено в центр Солнца, а оси направлены на далекие звезды.

Все инерциальные системы отсчета образуют класс систем, которые движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Отношение ускорений двух данных тел оказывается постоянным при любых воздействиях. Масса тела – скалярная величина. Это свойство масс называют аддитивностью. На практике нет необходимости все измеряемые силы сравнивать с эталоном.

При описании движения тел вблизи поверхности Земли системы отсчета, связанные с Землей, приближенно можно считать инерциальными. Если перейти в систему отсчёта, где тело покоится, то — масса определяется энергией покоя (Эквивалентность массы и энергии). Масса известных на сей день частиц является, в общем, неотрицательной величиной, и должна быть равна нулю для тела, движущегося со скоростью света (фотон).

Читайте также: