Тема 2. Динамика поступательного движения твердого тела.
Цель занятия: Обобщить и закрепить имеющиеся у студентов знания по темам «Динамика поступательного движения твердого тела».
Задачи занятия:
- проконтролировать уровень усвоения студентамиосновных понятийи закономерностей по рассматриваемым темам;
- сформировать умения применять полученные теоретические знания для решения задач;
-показать, что моделирование и описание выступают как методы изучения фактов при обобщении явлений на разных уровнях;
-формировать умения выделять признаки сходства в описании изучаемых явлений.
Требования к исходному уровню знаний:
Знать определения следующих физических понятий:
· Динамика, как раздел механики;
· Основная задача динамики: прямая и обратная
· Инерция;
· Инерциальные системы отсчета;
· Принцип относительности Галилея;
· Инертность;
· Принцип сложения сил, равнодействующая;
· Принцип независимости сил;
· Свободное падение;
· Виды взаимодействий в природе;
· Деформация. Деформация упругая и пластическая.
· Виды упругой деформации;
· Невесомость, перегрузка;
· Предел пропорциональности;
· Предел упругости;
· Предел прочности;
· Предел текучести;
· Деформация растяжения (сжатия) и её характеристика;
· Деформация сдвига и её характеристика;
· Деформация кручения и её характеристики;
· Деформация изгиба;
· Внешнее и внутреннее трение;
· Неинерциальные системы отсчета.
Знать определения следующих физических величин, уметь записать формулы, которыми они определяются, указать единицы измерения и направление (для векторных физических величин):
· Масса (определение). Инертная и гравитационная.
· Сила, её характеристики, единица измерения;
· Импульс;
· Сила тяжести;
· Вес тела;
· Напряжение;
· Модуль Юнга;
· Внешнее и внутреннее трение;
· Сила трения покоя
· Сила трения скольжения;
· Сила трения качения:
· Сила инерции, её природа;
· Сила Кориолиса;
· Центробежная сила инерции;
Знать формулировку, уметь записать формулы, определяющие следующие физические законы:
- Законы Ньютона;
- Закон всемирного тяготения;
- Закон Гука для деформации растяжения или сжатия (две формулировки);
- Закон Гука для деформации сдвига;
- Основной закон динамики для неинерциальных систем отсчета.
Краткие сведения по теории
Первый закон Ньютона:
где 
- векторная сумма всех n сил, действующих на тело, 
- i -я сила, являющаяся одной из этих сил от первой до n -ой, при v = const или а = 0,
Второй закон Ньютона
,
где m – масса; 
– ускорение.
Уравнение динамики материальной точки (второй закон Ньютона) в векторной форме
,
где 
– геометрическая сумма сил, действующих на материальную точку; 
– импульс.
В координатной (скалярной) форме
.
Третий закон Ньютона:
.
Знак «-» в этом уравнении указывает на противоположную направленность векторов сил.
Напряжение (Па):
,
где F - модуль силы упругости, направлена по нормали к поверхности, действующей на единицу площади поперечного сечения тела.
Относительное изменение длины стержня (продольная деформация)
;
.
Для малых деформаций выполняется закон Гука:
,
где Е — коэффициент пропорциональности, называемый модулем Юнга.
Сила упругости
,
где k – коэффициент упругости (жесткость); х – абсолютная деформация.
Сила трения
,
где m – коэффициент трения скольжения; N – сила нормального давления.
Сила трения каченияопределяется по закону, установленному Кулоном:
,
где f к — коэффициент трения качения, имеющий размерность длины; r — радиус катящегося тела.
Сила гравитационного взаимодействия
,
где G – гравитационная постоянная; m 1и m 2 – массы взаимодействующих тел, рассматриваемых как материальные точки; r – расстояние между ними.
Сила тяжести
,
где 
- ускорение свободного падения.
Если тело расположено на высоте h от поверхности Земли, тогда
где R 0— радиус Земли, М — масса Земли; m – масса тела; т. е. сила тяжести с удалением от поверхности Земли уменьшается.
