[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Zestw 8Zestaw 10lIII zasada Newtona.Siły kontaktowellruch postępowo-obrotowy ciała sztywnegol1.III zasada dynamiki: Jeżeli ciało A działa na ciało B, to ciało B oddziałuje na ciało A siłą o takim samym kierunku i wartości lecz przeciwnym zwrocie.Trzecia zasada dynamiki zwana jest także zasadą akcji i reakcji.Przejawy trzeciej zasady Newtona spotykamy na każdym kroku.Słońce przyciąga Ziemię, a Ziemia przyciąga Słońce.Podobnie oddziałują między sobą Ziemia i Księżyc oraz wszystkie planety i inne obiekty Układu Słonecznego.Wzajemność oddziaływań obserwujemy oczywiście powszechnie w naszym otoczeniu jak i w mikroświecie.Gdy dwa ciała są dociskane do siebie to występują między nimi siły kontaktowe.Źródłem tych sił jest odpychanie pomiędzy atomami.Przy dostatecznie małej odległości występuje przekrywanie chmur elektronowych i ich odpychanie rosnące wraz z malejącą odległością.To jest siła elektromagnetyczna i może być bardzo duża w porównanie z siłami grawitacyjnymi.Jeżeli siła ciężkości pcha blok w dół siłą Fg to powstaje druga siła - siła kontaktowa F1.Siła wypadkowa Fwyp = 0.We wszystkich przypadkach stosowania drugiej zasady dynamiki Newtona jest bardzo istotne, żeby obliczyć siłę wypadkową.Przykład 1Rozważmy dwa klocki m1 i m2 na gładkiej powierzchni.Do klocka m1 przyłożono siłę F.Czy siła F jest przenoszona poprzez klocek 1 na klocek 2? Gdyby tak było to zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona klocek 2 działałby na klocek 1 siłą równą i przeciwnie skierowaną.Wtedy Fwyp równałaby się zero!!!!, czyli, że nie można by było poruszyć ciała 1 bez względu na to jak duża jest siła F.Zasada Newtona nie mówi, że siła F jest przenoszona przez klocek 1 na klocek 2; powinno się przyjąć siłę kontaktową Fk o dowolnej wartości.Ogólnie: powinno się stosować drugą zasadę dynamiki oddzielnie do każdego ciała.Dla klocka 1 otrzymujemy wtedy F - Fk = m1aDla klocka 2 Fk = m2aStąd przyspieszenie a = F/(m1 + m2)Zauważmy, że ten wynik można otrzymać gdy traktujemy te dwa klocki jak jedną masę m = m1 + m2.2.Rozpatrywaliśmy ruch obrotowy ciała względem osi nieruchomych.Jednakże gdy ciało się toczy to wykonuje zarówno ruch postępowy, jak i obrotowy.Dlatego też toczenie możemy traktować jako złożenie ruchu postępowego i obrotowego tak jak pokazano to na rysunku poniżej dla toczącego się walca.W ruchu postępowym, rysunek (a), wszystkie punkty poruszają się z takimi samymi prędkościami, natomiast w ruchu obrotowym, rysunek (b), przeciwległe punkty poruszają się z przeciwnymi prędkościami, a środek jest nieruchomy.Na rysunku (c) pokazano wynik złożenia (sumowania) odpowiednich wektorów z rysunków (a) i (b).Zwróćmy uwagę, że podstawa walca (punkt P styczności z podłożem na rysunku poniżej) w każdej chwili spoczywa (v = 0).Natomiast prędkość liniowa każdego innego punktu jest w każdej chwili prostopadła do linii łączącej ten punkt z podstawą P i proporcjonalna do odległości tego punktu od P.Oznacza to, że walec obraca się wokół punktu P.Oznacza to, że możemy toczenie opisywać również jako "czysty" ruch obrotowy ale względem osi przechodzącej przez punkt P styczności z powierzchnią, po której toczy się ciało [ Pobierz całość w formacie PDF ]