Nieinercjalne układy odniesienia

Содержание

Слайд 2

prędkość punktu P względem układu S prędkość punktu P względem układu

prędkość punktu P
względem układu S

prędkość punktu P
względem układu S’

prędkość

układu S’
(prędkość unoszenia)

Przyspieszenie

Слайд 3

. siły bezwładności działające na punkt materialny – pseudosiły, siły pozorne

.

siły bezwładności działające na punkt materialny – pseudosiły, siły pozorne

Zwrot wektora

sił bezwładności jest przeciwny do zwrotu wektora przyspieszenia

siły rzeczywiście działające na punkt materialny pochodzące od otoczenia

II zasada dynamiki w układzie nieinercjalnym

Слайд 4

układy obracające się: siła odśrodkowa – działa na każde ciało znajdujące

układy obracające się:
siła odśrodkowa – działa na każde ciało znajdujące

się w odległości od osi obrotu
siła Coriolisa – działa na ciało poruszające się z prędkością względem układu obracającego się

.

Слайд 5

Siła Coriolisa na Ziemi Gustave Gaspard de Coriolis 1792 - 1843.

Siła Coriolisa na Ziemi

Gustave Gaspard de Coriolis
1792 - 1843.

Слайд 6

Czy laboratorium znajdujące się na powierzchni Ziemi jest układem inercjalnym? Ziemia

Czy laboratorium znajdujące się na powierzchni Ziemi jest układem inercjalnym?
Ziemia wykonuje

dwa ruchy obrotowe:
wokół własnej osi
przyspieszenie dośrodkowe
b) wokół Słońca
przyspieszenie dośrodkowe

Tak, ale ze względu na niewielkie wartości przyspieszeń tę „nieinercjalność” można pominąć w zjawiskach, które będziemy omawiać.

Слайд 7

Prawo zachowania energii prawa zachowania są niezależne od własności toru, a

Prawo zachowania energii
prawa zachowania są niezależne od własności toru, a

często również od własności danej siły
prawa zachowania mają zastosowanie nawet wtedy, gdy siły są nieznane
prawa zachowania stanowią dogodną pomoc w rozwiązywaniu zagadnienia ruchu cząstki.
Cząstka o masie m nie jest poddana działaniu żadnej siły. W chwili t = 0 do cząstki przyłożono siłę
Слайд 8

Prędkość cząstki Warunki początkowe

Prędkość cząstki

Warunki początkowe

Слайд 9

Z definicji otrzymamy

Z definicji

otrzymamy

Слайд 10

Слайд 11

energia kinetyczna cząstki praca wykonana przez przyłożoną siłę jest równa zmianie

energia kinetyczna cząstki

praca wykonana przez przyłożoną siłę jest równa
zmianie energii

kinetycznej cząstki

praca wykonana na cząstce przez siłę

Слайд 12

Wówczas równanie to jest słuszne w granicy, gdy - toru krzywoliniowego

Wówczas
równanie to jest słuszne w granicy, gdy - toru krzywoliniowego nie

można dokładnie rozłożyć na skończoną liczbę odcinków prostoliniowych.

Praca – iloczyn skalarny wektorów siły i przemieszczenia

x

y

Fp

r1

r2

Δr

Drogę rozkładamy na N odcinków liniowych takich, że na każdym z nich

Слайд 13

Pracę definiujemy jako: a) Stała siła W

Pracę definiujemy jako:

a) Stała siła

W

Слайд 14

b) Siła zmienna, np. rozciągamy sprężynę: W

b) Siła zmienna, np. rozciągamy sprężynę:

W

Слайд 15

Praca wykonana przez dowolną siłę ? praca wykonana przez dowolną siłę = zmiana energii kinetycznej ciała

Praca wykonana przez dowolną siłę

?

praca wykonana przez dowolną siłę = zmiana

energii kinetycznej ciała
Слайд 16

Moc – szybkość przekazywania energii. W granicy, Moc chwilowa = iloczyn

Moc – szybkość przekazywania energii.

W granicy,

Moc chwilowa = iloczyn skalarny

przyłożonej siły i prędkości chwilowej ciała.
Слайд 17

Siły zachowawcze x y A B Praca wykonana przez siłę zachowawczą

Siły zachowawcze

x

y

A

B

Praca wykonana przez siłę zachowawczą po drodze zamkniętej jest

równa zeru.
Praca wykonana przez silę zachowawczą nie zależy od kształtu toru.
Слайд 18

Energia potencjalna Przykładamy do ciała siłę Fp równoważącą wszystkie inne siły

Energia potencjalna

Przykładamy do ciała siłę Fp równoważącą wszystkie inne siły działające

na ciało. Wówczas Ek = const. Praca wykonana przez siłę Fp podczas przenoszenia tego ciała z punktu A do punktu B pola zachowawczego = zmianie energii potencjalnej ciała
Energia potencjalna ciała w danym punkcie pola
wyznaczona jest z dokładnością do stałej addytywnej
Слайд 19

Jeśli siłę przyłożoną zastąpimy siłą rzeczywiście działającą na ciało to energia

Jeśli siłę przyłożoną zastąpimy siłą rzeczywiście działającą na ciało
to energia

potencjalna ciała w danym punkcie pola
lub względem punktu położonego w nieskończoności

Jeśli punkt A  , wówczas i energia potencjalna ciała względem nieskończoności

Слайд 20

Zasada zachowania energii mechanicznej Na cząstkę działa siła suma sił zachowawczych

Zasada zachowania energii mechanicznej

Na cząstkę działa siła

suma sił
zachowawczych

suma sił
niezachowawczych

Praca wykonana przez

siłę
Слайд 21

Praca wykonana przez dowolne siły podczas przenoszenia ciała z punktu A

Praca wykonana przez dowolne siły podczas przenoszenia ciała z punktu A

do B = zmianie energii kinetycznej ciała
Praca wykonana przez siły zachowawcze = zmianie energii potencjalnej ciała
Слайд 22

Zmiana całkowitej energii mechanicznej układu równa jest pracy sił niezachowawczych. Jeśli

Zmiana całkowitej energii mechanicznej układu równa jest pracy sił niezachowawczych.
Jeśli na

ciało (układ ciał) działają tylko siły zachowawcze wówczas energia mechaniczna jest stała.

energia całkowita
w punkcie B pola

energia całkowita
w punkcie A pola

Слайд 23

Prawa zachowania w nieinercjalnych układach odniesienia Odśrodkowa siła bezwładności a praca

Prawa zachowania w nieinercjalnych układach odniesienia

Odśrodkowa siła bezwładności
a praca przez nią

wykonana
przy czym

zmiana promienia

Слайд 24

Praca wykonana przez siłę bezwładności nie zależy od drogi łączącej punkty

Praca wykonana przez siłę bezwładności nie zależy od drogi łączącej punkty

A i B – jest więc siłą zachowawczą. Zmiana energii potencjalnej

Energia potencjalna w dowolnym punkcie:

Слайд 25

Przypadek jednowymiarowy – F = F(x) Przypadek trójwymiarowy – F =

Przypadek jednowymiarowy – F = F(x)

Przypadek trójwymiarowy – F = F(x,y,z)

operator

gradientu

Związek siły z energią potencjalną

Слайд 26

Każdemu punktowi o współrzędnych (x, y, z) przypisana jest wielkość skalarna

Każdemu punktowi o współrzędnych (x, y, z) przypisana jest wielkość
skalarna

ϕ = ϕ(x, y, z), to dane pole jest polem skalarnym
przy przemieszczeniu o odcinek
następuje przyrost funkcji ϕ o wartość

Operator gradientu