Контрольная
Культура
Электротехника
Лабораторные
Школьный курс
Термех
Курсовая
Атомные станции

Лекции

Черчение
Физика
Реакторы
Интеграл
Выполнение чертежей
Конспект
На главную

Конспект курса лекций по физике. Законы Ньютона

Контактные силы.

 Контактными называются силы, возникающие при соприкосновении тел и действующие со стороны одного тела на другое. При этом, конечно, возникают деформации, но они обычно невелики и тела рассматриваются как абсолютно твердые.

Сила реакции опоры, которую испытывает тело, приведенное в контакт с другим телом, направлена по нормали к поверхности контакта в сторону от тела, являющегося источником реакции опоры. Практически очень важным случаем является состояние тела на наклонной плоскости (рис.5.5).

Рис.5.5. Реакция N наклонной плоскости на тело весом G.

 

По III – ему закону Ньютона

 N = G×cos a.

Силы трения.

Строгая теория сил трения на сегодняшний день не создано, так как при микроскопическом рассмотрении процесса трения одного тела о другое определяющим фактором является геометрический фактор, зачастую непредсказуемо меняющийся от точки к точке (рис.5.6). При этом очень существенную роль играет состояние трущихся поверхностей и наличие там смазывающих веществ, окислов, воды и т.д.

Рис.5.5. К определению сил сухого трения.

Плотный контакт между атомами предполагает возможность установления кратковременных или долговременных межатомных связей, что обеспечивает возникновение «трения покоя».

Приближенное значение силы сухого трения можно найти из выражения

 и не зависит от величины скорости (в первом приближении). Ситуацию можно приблизительно проиллюстрировать рисунком 5.6.

 F 

  V

Рис.5.6. Изменение силы трения в зависимости от изменения скорости взаимного движения тел.

Разрыв в графике означает, что в широком интервале скоростей сила трения не зависит от скорости, но потом круто нарастает, сначала ~v, а затем и ~v2. На начальном участке отмечено наличие сил трения покоя.

Величина коэффициента трения m является функцией очень большого числа параметров: «гладкости» контактирующих поверхностей, наличия на них окислов и т.п.

На тело, движущееся в жидкости или газе, также действуют силы сопротивления, ориентированные против вектора скорости.

При малой скорости движение среды, окружающей тело, ламинарное (рис.5.6) и сила сопротивления подчиняется закону Стокса:

 

 Рис. 5.6. Ламинарное обтекание движущегося тела.

 При высокой скорости – движение турбулентное (рис.5.7) и сила сопротивления движению подчиняется закону Ньютона:

 

 


 

Рис.5.7. Турбулентное обтекание тела, движущегося в газе или жидкости.

Коэффициенты пропорциональности a и b зависят от формы тела и свойств среды и полагаются величинами постоянными для данной системы.

В качестве оного из примеров можно взять машиностроение. Еще не так давно изучение колебаний здесь не придавалось особого значения, и расчеты на прочность велись на основе статических представлений о зависимости деформаций от нагрузок. Однако вместе со стремлением к увеличению числа оборотов и уменьшению габаритов при переходе к скоростному машиностроению пренебрегать ролью колебаний стало уже невозможно. Многочисленные аварии, связанные с увеличением фактических нагрузок из-за возбуждения колебаний, сделали необходимым для конструкторов и инженеров тщательное исследование возможных вибраций узлов машин и оценку их интенсивности. С развитием физики и математики большую роль теория колебаний сыграла в авиации (эффекты шимми), космонавтики и т.д.

Математика

Реакторы