Upload
nguyennga
View
270
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
1 FIZYKA - wykład 2
Część I. MECHANIKA
2. KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO
2.1. Względność ruchu. Układy współrzędnych
2.2. Prędkość i przyspieszenie
2.3. Ruch prostoliniowy
2.4. Ruch krzywoliniowy
Wykład 2.
2 FIZYKA - wykład 2
KINEMATYKA zajmuje się opisem ruchu ciał bez rozpatrywania przyczyn, które ten ruch
spowodowały (siła).
Rys. Ruch- jedno z najczęściej obserwowanych
zjawisk fizycznych
POJĘCIA WSTĘPNE
Ruch mechaniczny – zmiana wzajemnego
położenia ciała (punktu materialnego) w przestrzeni
(lub jednych ich części względem drugich) pod
wpływem czasu.
Punkt materialny – punkt geometryczny, w którym
skupiona jest pewna masa, a którego rozmiary
i kształty możemy w danym zagadnieniu pominąć.
Układ odniesienia – nieruchome w czasie
obserwacji ciało lub zbiór ciał, względem którego
opisujemy ruch innych ciała w przestrzeni.
Układ współrzędnych – związany z danym
układem odniesienia zespół wzajemnie prostopadłych
osi umożliwiający jednoznaczne określenie położenia
punktu w przestrzeni.
Równania ruchu – opisują zmiany położenia ciała
w przestrzeni w funkcji czasu.
Trajektoria ruchu – krzywa w przestrzeni, opisująca
zmianę położenia ciała.
KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO
3 FIZYKA - wykład 2
Klasyfikacja ruchów:
A. Ze względu na tor (trajektorię) ruchu:
prostoliniowe (postępowe);
krzywoliniowe (w tym: po okręgu);
B. Ze względu na zależność położenia od czasu:
jednostajne;
jednostajnie zmienne (przyspieszone lub opóźnione);
pozostałe (np. niejednostajnie zmienny itp.).
KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO
4 FIZYKA - wykład 2
2.1. WZGLĘDNOŚĆ RUCHU
Ruch cząstek emitowanych w
zderzeniach jąder atomowych,
trwał ułamki milionowych
części sekundy. (CERN,
Rap.Ann.1986)
Względność ruchu – ruch ciała jest pojęciem względnym; charakter ruchu ciała jest różny
w zależności od układu odniesienia.
Zasada niezależności ruchów (superpozycji) – jeśli jakiś punkt bierze udział jednocześnie
w kilku ruchach, to wypadkowe przesunięcie punktu równe jest sumie wektorowej przesunięć
wykonanych przez ten punkt w tym samym czasie w każdym z tych ruchów oddzielnie.
UKŁADY WSPÓŁRZĘDNYCH:
(1) Trójwymiarowy kartezjański układ
współrzędnych
KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO
5 FIZYKA - wykład 2
(2)
KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO
6 FIZYKA - wykład 2
(3)
KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO
7 FIZYKA - wykład 2
(4)
KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO
8 FIZYKA - wykład 2
2.2. Prędkość i przyspieszenie w kartezjańskim trójwymiarowym układzie współrzędnych
2.2.1. PRĘDKOŚĆ
Wektor prędkości, w każdym punkcie toru poruszającego
się ciała, jego kierunek pokrywa się ze styczną do toru.
Wektor położenia ciała w funkcji czasu:
ktzjtyitxtr ˆ)(ˆ)(ˆ)(
(2.1)
Przemieszczenie
t
(2.2)
Prędkość średnia, zmiana wektora położenia
w przedziale czasu :
kt
zj
t
yi
t
x
t
rvśr
ˆˆˆ.
(2.3)
Prędkość chwilowa- przyrost czasu ( ) dąży do zera: t
vkdt
dzj
dt
dyi
dt
dx
dt
rd
t
r
zyx vvv
t
ˆˆˆlim0
(2.4)
Otrzymujemy wielkość wektorową, która określa
zarówno szybkość ruchu, jak i jego kierunek w danej
chwili, czyli prędkość chwilową.
s
m
dt
rdv 1
Jednostką jest metr na sekundę.
(2.5)
A
B
kzjyixr
rrr
ˆˆˆ
'
r
9 FIZYKA - wykład 2
Wartość wektora prędkości:
Rys. Nachylenie krzywej x(t) w punkcie (w danej chwili)
jest prędkością chwilową
222
zyx vvvvv (2.6)
Szybkość- wskazuje
prędkościomierz w
samochodzie
Prędkość c.d.
10 FIZYKA - wykład 2
Prędkość w innych układach współrzędnych
11 FIZYKA - wykład 2
2.2.1. PRZYSPIESZENIE (ang. acceleration, ), to wielkość wektorowa, która
określa zmiany wektora prędkości w czasie poruszającego się ciała (zarówno wartości,
jak i kierunku).
21.,
s
mjedna
Przyspieszenie -tempo zmian prędkości
Rys. źródło:
http://www.if.pwr.edu.pl/~piosit/we.php
12 FIZYKA - wykład 2
2.2.1. PRZYSPIESZENIE (ang. acceleration, ), to wielkość wektorowa, która
określa zmiany wektora prędkości w czasie poruszającego się ciała (zarówno wartości, jak i kierunku).
21.,
s
mjedna
PRZYSPIESZENIE CHWILOWE jest pochodną wektora prędkości względem czasu.
Składowe wektor przyspieszenia w układzie współrzędnych prostokątnych:
Zauważamy, przyspieszenie jest też drugą pochodną wektora położenia względem czasu.
PRZYSPIESZENIE ŚREDNIE, to zmiana wektora prędkości w przedziale czasu:
21
s
m
t
vaśr
(2.7)
(2.8)
kdt
dvj
dt
dvi
dt
dva
zy
x a
z
a
y
a
x ˆˆˆ
(2.9)
Przyspieszenie –rodzaje
22
2
01
)(lim
s
m
dt
rd
dt
d
dt
vd
t
va dt
rd
t
tor
styczna
13 FIZYKA - wykład 2
Przyspieszenie stałe (a=constant)
• Najczęściej będziemy się spotykać ze stałym przyspieszeniem (opóźnieniem).
• Gdy przyspieszenie chwilowe i średnie są równe, można zapisać:
Przekształcając powyższe, mamy :
Ruch ze stałym przyspieszeniem
,0
0
tt
vvaa
k
kśr
0: 00 tkowejpocząoczątwchwilidkoćoznaczapręvgdzie
atvtv o )(
Rys. 12 a) Położenie cząstki poruszającej się ze stałym przyspieszeniem. b) Prędkość cząstki w ruchu przyspieszonym. c) Przyspieszenie
cząstki w ruchu przyspieszonym jest stałe. Źródło: D. Holliday, R. Resnick, J. Walker, "Podstawy fizyki - tom I", PWN, Warszawa 2005r.
14 FIZYKA - wykład 2
Przyspieszenie ziemskie
Rys. źródło: D. Holliday, R. Resnick, J. Walker, "Podstawy fizyki , tom I”.
Spadek swobodny (rzut pionowy)
Gdy rzucimy ciało w górę lub w dół i w jakiś
sposób wyeliminujemy wpływ powietrza na jego
ruch, to tak podczas wznoszenia jak i opadania
ciało porusza się z przyspieszeniem, które
nazywamy przyspieszeniem ziemskim (g). Nie zależy ono od własności przedmiotu (masa,
kształt, itd.) – gdy zaniedbamy wpływ powietrza.
Wartość g zmienia się nieznacznie w zależności od szerokości geograficznej i wysokości nad poziomem morza. W zadaniach będziemy używać wartości g=9,81 m/s2
Odpowiadającej średniej szerokości geograficznej i poziomowi morza.
15 FIZYKA - wykład 2
Ruch prostoliniowy
Rzut pionowy w górę
RÓWNANIA RUCHU:
2
2
0
gttvty y
gtvdt
dytv y 0
Dla ciała wyrzuconego z prędkością ,0v
Tablica- wyprowadzenie wzorów
(2.10)
(2.11)
(2.13)
(2.12)
16 FIZYKA - wykład 2
Rzut pionowy w dół
Ruch prostoliniowy
Dla ciała wyrzuconego z wysokości H, prędkością : ,0v
RÓWNANIA RUCHU:
2
2
0
gttvHty y
gtvdt
dytv y 0
Czas trwania rzutu.
Wartość prędkości
Końcowej.
(2.14)
(2.15)
(2.16)
(2.17)
17 FIZYKA - wykład 2
Ruch prostoliniowy jednostajnie zmienny (a= const.)
Ruch prostoliniowy- jednowymiarowy
18 FIZYKA - wykład 2
Ruch prostoliniowy- jednowymiarowy
Graficzne wyznaczanie drogi
19 FIZYKA - wykład 2
Ruch w dwóch i trzech wymiarach
Założenia:
• tor ruchu nie musi być linią prostą,
• ciągle interesuje nas sam ruch i jego zmiany a nie ich przyczyny,
• poruszające się ciało traktujemy jak obiekt punktowy, czyli obdarzony masą
lecz bez rozmiaru
Brachistochrona (krzywa najkrótszego czasu) jest to krzywa, po której czas
staczania się ciała o masie m od punktu A do punktu B, pod wpływem stałej siły
ciężkości, jest najkrótszy. Nazwa pochodzi od złożenia greckich słów brachistos -
najkrótszy oraz chronos - czas.
Rys. Brachistochrona, źródło: http://www.fiumsa.edu.bo/olimpiada/DFIS_OBF_OBAA_Noticias_2008_f_files/image010.gif
20 FIZYKA - wykład 2
2.4.1. RZUT UKOŚNY – ruch krzywoliniowy
v0x x
y
z
H
v0
v0y
g
Rzut ukośny jest złożeniem dwóch ruchów :
•ruchu jednostajnego w kierunku poziomym - z prędkością: cos0vvox
•ruchu jednostajnie zmiennego w kierunku pionowym: -z prędkością początkową: sin0vvoy
i przyspieszeniem : g
tvtx x0
2
2
0
gttvty y
r(t):
xx vdt
dxtv 0
gtvdt
dytv yy 0
v(t):
Rys. Rzut ukośny: w czasie ruchu składowa pozioma prędkości przyspieszenie a- takie samo w każdym punkcie toru ;0 constv x
xv0
a(t):
ga
a
y
x
0
RÓWNANIA RUCHU:
Dla ciała wyrzuconego z prędkością
do poziomu: podv ,0
(2.18)
(2.19)
(2.20)
(2.21)
(2.22)
(2.23)
Ruch w dwóch i trzech wymiarach
21 FIZYKA - wykład 2
(2.24)
(2.25)
(2.26)
Rzut ukośny c.d.
Równanie toru dla rzutu ukośnego- trajektoria ruchu:
2
2cos2
xv
gxtgxy
o
Wyznaczając z równania (3.26) czas t i podstawiając do równania (3.27), znajdujemy równanie toru:
• Otrzymane parametry toru:
g
vtxZ c
2sin)(
2
0Zasięg (Z) rzutu:
Maksymalna wysokość wzniesienia Hmax: g
vtyH w
2
sin)(
22
0max
(z warunku: ) 0)( wy tv
Tablica- wyznaczenie parametrów toru:
Tablica- Przykłady
22 FIZYKA - wykład 2
Analiza rzutu ukośnego-opór powietrza
Opór powietrza
Źródło: D. Holliday, R. Resnick, J. Walker, "Podstawy fizyki , tom I”.
23 FIZYKA - wykład 2
(2.28)
(2.29)
(2.31)
Stałe przyspieszenie w innym świetle*
2.4.1. Od przyspieszenia do równania ruchu
Znając przyspieszenie (a =const.) ciała można znaleźć prędkość, przemieszczenie lub drogę tego
ruchu.
Całka po czasie z wektora prędkości wyraża przemieszczenie ciała w przestrzeni.
Z definicji wynika : dt
dva adtdv
t
t
v
v
adtdv
00
Całkując obie strony równania (2.35), otrzymujemy:
a ponieważ a= const, stąd: )( 00 ttavv (2.30)
W przypadku t0=0s, równość (2.37) przyjmuje postać: 0)( vtatv
Z definicji prędkości chwilowej , otrzymujemy: dt
rdv
dtvrd
(2.32)
Całkując obie strony równania (2.39), otrzymujemy: (2.33)
24 FIZYKA - wykład 2
(2.34)
Co wynika z całkowania stałego przyspieszenia…?
Przebytą drogę wyraża całka po czasie, ale z wartości bezwzględnej wektora prędkości:
Jeśli prędkość nie zmienia się, to:
Przykład –ruch ze stałym przyspieszeniem.
Dane są składowe [x, y, z] przyspieszenia, prędkości i położenia ciała w chwili t= 0s,
Zakładając, że , zbadać ruch odpowiadając na pytania:
1. Jak zmienią się te wartości po czasie t? 2. Jaki będzie kształt toru?
(2.35)
25 FIZYKA - wykład 2
Ruch po okręgu
2.5. Ruch jednostajny po okręgu
- ruch cząstki odbywa się po okręgu lub kołowym łuku z prędkością o stałej
wartości bezwzględnej,
- choć wartość prędkości się nie zmienia, ruch cząstki jest ruchem
przyspieszonym .
Uzasadnienie.
Przyspieszenie ( zmiana prędkości) kojarzy się ze
Wzrostem lub zmniejszaniem się wartości bezwzględnej
prędkości . Prędkość jest wektorem, a nie skalarem.
Jeśli zmienia się choćby tylko jej kierunek,
to ruch jest przyspieszony.
Okres-czas potrzebny cząstce na jednokrotny Obieg zamkniętego toru.
(2.36)
26 FIZYKA - wykład 2
Ruch po okręgu
Wielkości kątowe – wektor prędkości kątowej
(2.37)
(2.38)
27 FIZYKA - wykład 2
Ruch po okręgu
Wielkości kątowe – przyspieszenie kątowe
(2.39)
(2.40)
(2.41)
28 FIZYKA - wykład 2
Przyspieszenie dośrodkowe (normalne)
Ruch po okręgu
(2.42)
29 FIZYKA - wykład 2
Zależności między wielkościami liniowymi a kątowymi w ruchu po okręgu
Ruch po okręgu
Występowanie:
30 FIZYKA - wykład 2
PODSTAWY DYNAMIKI
3. DYNAMIKA PUNKTU MATERIALNEGO
3.1. Oddziaływania podstawowe
3.2. Masa, pęd i siła
3.3. Zasady dynamiki Newtona
3.4. Siły kontaktowe i siły tarcia
3.4. Prawo powszechnego ciążenia
(…)
Siła nośna równoważy się z wypadkowym wektorem siły odśrodkowej i ciężaru.
Samolot znajduje się w stanie równowagi.
2. Kinematyka punktu materialnego:
31 FIZYKA - wykład 2
DYNAMIKA to dział mechaniki, w którym zajmiemy się przyczynami ruchu, badaniem
związków między wzajemnymi oddziaływaniami ciał i zmianami ich ruchu.
DYNAMIKA
3.1 CZTERY PODSTAWOWE ODDZIAŁYWANIA (siły)
• Rozważania ograniczymy do przypadku ciał poruszających się z małymi prędkościami ( w porównaniu z prędkością c), tzn. zajmiemy się mechaniką klasyczną.
Żeby móc przewidzieć jaki będzie ruch ciała wywołany siłą na nie działającą, trzeba wiedzieć jakiego
rodzaju jest to siła i skąd się bierze.
Siła grawitacji -siła powszechnego ciążenia lub oddziaływanie grawitacyjne, dotyczy ciał posiadających masę (jest siłą powszechną) ,
ma długi zasięg i najmniejsze względne natężenie .
Powoduje spadanie ciał i rządzi ruchem ciał niebieskich.
32 FIZYKA - wykład 2
ODDZIAŁYWANIA PODSTAWOWE c.d.
Oddziaływanie elektromagnetyczne - są to siły działające między
ładunkami elektrycznymi:
Siły międzyatomowe mają charakter elektromagnetyczny ponieważ atomy zawierają naładowane elektrony i protony. Większość sił z jakimi spotykamy się na co dzień np. tarcie, siła sprężystości jest wynikiem oddziaływania atomów, są to więc siły elektromagnetyczne. Oddziaływanie elektromagnetyczne ma wielokrotnie większe natężenie od grawitacyjnego;
Oddziaływanie to jest dalekozasięgowe.
Przykładowe skutki: uderzenia piorunów, prąd elektryczny, struktura atomów, cząsteczek, ciał stałych.
33 FIZYKA - wykład 2
ODDZIAŁYWANIA FUNDAMENTALNE c.d.
Oddziaływanie jądrowe (silne) - występuje na poziomie jądra atomowego
i cząstek elementarnych. Siła utrzymująca w całości jądra atomowe pomimo
odpychania między protonami (ładunki dodatnie).
Jądro atomowe
Kwarki łączą się w protony i neutrony dzięki gluonom, które przenoszą oddziaływanie silne.
Protony i neutrony noszą wspólną nazwę „nukleony”.
Nukleony łączą się w jądra również przez oddziaływanie silne
Oddziaływanie to ma bardzo krótki zasięg i największe względne natężenie.
34 FIZYKA - wykład 2
ODDZIAŁYWANIA FUNDAMENTALNE c.d.
Oddziaływanie słabe - temu oddziaływaniu podlegają wszystkie cząstki elementarne,
w szczególności oddziaływanie to odpowiada za rozpad niektórych cząstek elementarnych.
np. neutronu
Oddziaływanie to jest również krótkozasięgowe.
Tab. Cztery oddziaływania fundamentalne
35 FIZYKA - wykład 2
(3.1)
3.2. DYNAMIKA -podstawowe pojęcia
Punkt materialny to ciało, którego rozmiary są do zaniedbania w danym zagadnieniu dynamiki.
Zaniedbujemy również rozkład przestrzenny masy tego ciała.
DEFINICJE
Masa m (1 kg)
oJeżeli położymy na podłodze piłkę tenisową i kulę do kręgli i kopniemy je z jednakowa siłą, to…? Bez doświadczenia wiesz jaki będzie wynik
o Zaproponowana metoda postępowania jest jednym ze sposobów definiowania masy.
Opiera się ona na porównaniu nieznanej masy mx z wzorcem masy np. m0 = 1 kg.
x
x
a
a
m
m 0
0
Ale co to właściwie jest masa ciała?
Hipoteza:
a0 ax
x
Stąd , masę mx definiujemy jako:
xx
a
amm 0
0 ( kg)
Masa ciała to wielkość fizyczna, charakteryzująca ciało;miara „liczebności”.
36 FIZYKA - wykład 2
(3.2)
DYNAMIKA -podstawowe pojęcia c.d.
vmp
Siła F (1N),
Jest wielkością wektorową, która jest miarą oddziaływania innych ciał na dane ciało. Może być teraz zdefiniowana jako zmiana pędu w czasie.
dt
Pęd p
Pęd ciała definiujemy jako iloczyn jego masy i jego prędkości (wektorowej).
)(smkg
(3.3)
37 FIZYKA - wykład 2
Jednostka siły.
SIŁA- równanie dynamiczne
Podstawiając wyrażenie (? ) i wykonując różniczkowanie otrzymujemy:
Dla ciała o stałej masie m = const. Uzyskujemy równanie dynamiczne siły:
amdt
dvmF
)11(2s
mkgN Jednostka siły
Siła, która nadaje ciału wzorcowemu o masie 1 kg ,przyspieszenie 1m/s2, ma wartość 1 N
(3.4)
(3.5)
(3.6)
38 FIZYKA - wykład 2
Dynamika punktu materialnego
3.3. ZASADY DYNAMIKI NEWTONA
Sir Isaac Newton, (4 January 1643 - 31 March 1727)
Sformułowane przez Isaaca Newtona w jego pracy „Matematyczne zasady filozofii przyrody” („Phylosophiae Naturalis Principia Mathematica”) w 1687r.
Jeżeli na ciało nie działają siły lub działające się równoważą (siła wypadkowa jest równa zeru), to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
I. ZASADA ( inaczej zasada bezwładności) :
00 aFwyp
(3.7)
Uwagi:
Układ odniesienia, w którym spełniona jest I zasada dynamiki, nazywamy układem inercjalnym. Każdy układ poruszający się względem układu inercjalnego z prędkością o stałej wartości i kierunku jest też układem inercjalnym. Stany spoczynku oraz ruchu jednostajnego, prostoliniowego są równoważne z punktu widzenia zasad dynamiki.
39 FIZYKA - wykład 2
II. ZASADA DYNAMIKI NEWTONA
II. ZASADA DYNAMIKI NEWTONA W POSTACI UOGÓLNIONEJ
Zmiana pędu ciała jest proporcjonalna do siły wypadkowej działającej na to ciało i zachodzi wzdłuż kierunku jej działania:
dt
pdFwyp
(3.8)
Dla ciał o stałej masie: , stąd:
m
Fa
wyp
(3.9)
(3.10)
Jeżeli na ciało działa stała, niezrównoważona siła wypadkowa ,to ciało to porusza się ruchem
jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem proporcjonalnym do tej siły, a odwrotnie
proporcjonalnym do masy – miary bezwładności tego ciała.
wypF
II. ZASADA DYNAMIKI NEWTONA
am
dt
vdm
dt
vmd
dt
40 FIZYKA - wykład 2
III. ZASADA DYNAMIKI NEWTONA
Gdy dwa ciała oddziałują wzajemnie, to siła wywierana przez ciało drugie na pierwsze jest równa
i przeciwnie skierowana do siły, jaką ciało pierwsze działa na drugie ciało;
III. ZASADA DYNAMIKI NEWTONA
ABBA FF
Te siły oddziaływania między ciałami nazywane są siłami reakcji (albo: siłami oddziaływania).
Uwaga: Siły reakcji działają na INNE ciała, więc siły wzajemnego oddziaływania nie równoważą się !
(3.11)
41 FIZYKA - wykład 2
Dynamika punktu materialnego
Masa a ciężar ciała
42 FIZYKA - wykład 2
3.4. SIŁY KONTAKTOWE I SIŁY TARCIA.
Siły kontaktowe:
Siła F jest przyłożona do klocka o masie m1 ale nadaje przyspieszenie a obu klockom, stąd:
Siła kontaktowa Fk z jaką klocek o masie m1 działa na klocek o masie m2 nadaje przyspieszenie klockowi m2. Ponieważ klocek m2 porusza się z przyspieszeniem a, więc siła kontaktowa wynosi :
amFk 2
Gdy dwa ciała są dociskane do siebie, występują miedzy nimi siły kontaktowe, których źródłem jest siła odpychająca między atomami obu ciał.
Oczywiście, zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona klocek o masie m2 działa na
klocek o masie m1 siłą reakcji -Fk.
(3.12)
(3.13)
43 FIZYKA - wykład 2
TARCIE
Podstawy dynamiki
Siły kontaktowe, o których mówiliśmy są normalne (prostopadłe) do powierzchni.
Istnieje jednak składowa siły kontaktowej leżąca w płaszczyźnie powierzchni.
Współczynniki tarcia statycznego i kinetycznego:
N
kst
ksF
F ,
, siła nacisku ciała na drugie ciało
siła tarcia
(3.14)
Tablica- rozwiązywanie zadań.
Z II z. d. Newtona wiemy, że jeżeli ciało porusza się z przyspieszeniem (opóźnieniem) to musi na nie działać siła.
NF
Jeżeli ciało pchniemy wzdłuż stołu to po pewnym czasie ciało zatrzyma się.
Tę siłę, która przeciwstawia się ruchowi nazywamy siłą tarcia. Siła tarcia występuje w konsekwencji istnienia sił kontaktowych. Jest prostopadła do normalnej do powierzchni siły nacisku i może istnieć nawet wówczas, gdy powierzchnie są nieruchome względem siebie.
44 FIZYKA - wykład 2
3.5. Prawo powszechnego ciążenia
Podstawy dynamiki
• W roku 1665 , 23-leni Isaac Newton dokonał wielkiego odkrycia w fizyce- spadanie ciał.
Skoro istnieje siła przyciągania pomiędzy dowolnym ciałem i Ziemią, to musi istnieć siła między każdymi dwoma masami
m1 i m2. Skoro siła jest proporcjonalna do masy ciała to musi być proporcjonalna do każdej z mas m1 i m2 oddzielnie czyli:
F m1m2
Wykazał , że siła utrzymująca księżyc na orbicie to ta sama siła, która sprawia, że jabłko spada z drzewa na Ziemię. Każde ciało we Wszechświecie przyciąga każde inne. Tę skłonność zbliżania się ciał do siebie nazwał ciążeniem
(grawitacją).
2
21~r
mmF
45 FIZYKA - wykład 2
Prawo powszechnego ciążenia
Ostatecznie przyciąganie ciał opisuje prawo powszechnego ciążenia , które mówi
2
21
r
mmGF
każda cząstka przyciąga każdą inną cząstkę siłą ciężkości (siłą grawitacji) o wartości
W równaniu tym m1 i m2, to masy cząstek, r- ich odległość,
a G- stała grawitacyjna.
Uproszczenie na powierzchni Ziemi:
Z
Z
MmmmmgR
mmG 212
21
Z
Z
M
gRG
2
(3.15)
(3.16)
46 FIZYKA - wykład 2
Konsekwencja prawa grawitacyjnego: Prawa Keplera
Konsekwencja prawa grawitacyjnego
• I prawo Keplera
Każda planeta krąży po orbicie eliptycznej, ze Słońcem w jednym z ognisk tej elipsy.
• II prawo Keplera (prawo równych pól)
Linia łącząca Słońce i planetę zakreśla równe pola w równych odstępach czasu.
• III prawo Keplera
Sześciany półosi wielkich orbit dowolnych dwóch planet mają się do siebie jak kwadraty ich okresów obiegu. (Półoś wielka jest połową najdłuższej cięciwy elipsy).
47 FIZYKA - wykład 2
Dziękuję za uwagę !