Вес тела движущегося с ускорением.

Как правило, в обычной жизни, когда мы говорим о весе, мы подразумеваем массу тела. Кроме того вес покояжегося тела равен силе тяжести, поэтому часто считают, что вес и сила тяжести - это одно и то же, однако, это не так. Вы и сами это наверняка чувствовали, поднимаясь или опускаясь в лифте. Рассмотрим случаи, когда вес тела не равен силе тяжести. Если дернуть динамометр вверх, то его показания увеличатся. Но показания динамометра - это вес тела. Во время рывка груз, подвешенный к динамометру, движется с ускорением, так как его скорость изменяется. Если динамометр резко опускать вниз, то груз будет также двигаться с ускорением, только его ускорение будет направлено в другую сторону

 

Когда тело движется с ускорением, направленным вверх, его вес больше силы тяжести		Когда тело движется с ускорением, направленным вниз, его вес меньше силы тяжести

Невесомость и перегрузки.

Невесомость и перегрузка

Я рассказал ряд эпизодов, связанных с совершенствованием основных летных качеств боевого самолета. Но круг летных испытаний широк. Испытания на штопор — падение самолета с самовращением, испытания на прочность, невесомость занимают исключительно важное место в работе летчиков-испытателей.
В летные испытания все больше и больше проникает кинокамера. Возможности пытливого глаза кинообъектива трудно переоценить. Уникальный эксперимент, выполненный всего раз, в просмотровом зале становится повторимым.
Мы смотрим небольшой фильм, он еще не озвучен, его на днях отсняли. Интерес к нему необычайный: человек летает без крыльев! Да, крупным планом с экрана на вас двигается человек. Слегка подпрыгнув, он поднимает ноги и, коснувшись стены, шагает по ней, затем по потолку вниз головой, слегка размахивая свободными руками. Вдруг отделяется от потолка и летит по комнате, раскинув в стороны руки и ноги. Лицо спокойно; улыбаясь, он приглашает зрителей последовать его примеру.
Кинотрюк? Нет. Натурная съемка.
Объяснение всему — невесомость. С легкой руки космонавтов это слово стало довольно популярным. О том, что прикосновение к невесомости испытал каждый человек еще в детстве, никто как-то и не задумывался. Однако это так.
Качели — нехитрое устройство; они могут познакомить вас с ощущением невесомости. На старинной картине фламандской школы художник уловил и запечатлел состояние девушки, взлетающей вверх на качелях. Глаза в испуге расширены. От страха она судорожно вцепилась в канаты... Парень, согнув колени, раскачивает перекладину. Качели взметнулись высоко и здесь застыли на короткое мгновение... Вот она, невесомость! Короткий миг. Это самое острое ощущение, оно и отразилось в глазах девушки.
Но вернемся к фильму. Как он заснят?
Чтобы понять, обратимся к житейскому примеру: представим, что катимся с горы на санках; внизу, у подножья, устроен трамплин. Сани мчатся, развивая большую скорость, ветер бьет в лицо, слезятся глаза. Вот начинается трамплин. Сани взлетают на бугор, и в этот момент ощущаем, как сильно тебя прижимает к саням. Это действует перегрузка. Но вот трамплин, сани отрываются от земли... Наступает невесомость! Всего лишь на мгновение, и опять сани на снегу. Тут только бы удержаться!
Совершенно аналогичное происходит и в воздухе. По подобному профилю выполняется полет на создание искусственной невесомости. В воздухе самолет разгоняется, снижаясь. Крутизну разгона пилот может задать любую. Помогают двигатели, работающие на полном газу.
Когда скорость достигнута, начинается выполнение «трамплина». Пилот берет штурвал на себя, и самолет делает горку. В криволинейном полете действуют перегрузки; летчик и все присутствующие на борту ощущают сильное увеличение собственного веса [1], шея напрягается, чтобы удержать отяжелевшую голову.
Это ощущение тяжести длится недолго, пока самолет описывает дугу, выбираясь на подъем. Дальше самолет набирает высоту, и перегрузка исчезает. Но вдруг пассажиры судорожно хватаются за ремни, которыми они привязаны к креслам. Оказывается, летчик отдал штурвал от себя, и самолет в это время как бы пролетает в воздухе пространство за «трамплином». Тут весь экипаж, все предметы на борту подвергаются действию невесомости. Она может длиться в эксперименте секунд 35—40. А пассажиры, если они не привязаны, могут плавать по салону.
Вот в это время и снимался упомянутый фильм. Так впервые исследовалась работоспособность человека в условиях невесомости, что было чрезвычайно важно для подготовки космических полетов.
Летчикам, особенно пилотажникам, давно знакомо кратковременное состояние невесомости. Однако прежде на этом не сосредоточивали внимания. В авиации всегда больше занимались изучением перегрузок. Это и понятно — с ними приходится считаться, оглядываясь на прочность самолета.
Прочностные испытания многогранны. В их числе важнейшее — достижение максимальных эксплуатационных перегрузок в полете.

 

Билет №8

Импульс тела.

Основные законы механики — второй и третий законы Ньютона — заключают в себе возможность решения любой механической задачи. В следующих параграфах мы увидим, что применение законов Ньютона к решению задач часто можно облегчить, применяя следующий вывод из второго закона.

Подействуем на тело массы m постоянной силой f. Тогда ускорение тела также будет постоянно:

(49.1)

Пусть в начальный момент промежутка времени t, в течение которого действовала сила, скорость тела была v₀, а в конечный момент этого промежутка скорость тела стала равна v. Напомним формулу (27.2), применимую для случая постоянного ускорения:

Из этой формулы и из формулы (49.1) следует:

m v —m v₀ = f t. (49.2)

Произведение массы тела на его скорость называют импульсом (или количеством движения) тела. Импульс тела — векторная величина, так как скорость — вектор. Формула (49.2) выражает закон изменения импульса тела: изменение вектора импульса тела под действием постоянной силы равно произведению силы на время ее действия.

Если сила не остается постоянной, то формула (49.2) применима только для таких малых промежутков времени, за которые сила не успевает еще заметно измениться ни по величине, ни по направлению. При большом изменении силы формулой (49.2) также можно пользоваться, но в качестве / следует тогда брать среднее значение силы за рассматриваемый промежуток времени.

В случае прямолинейного движения тела формулу (49.2) можно написать в скалярном виде:

mv — mv₀ = ft. (49.3)

В этой формуле, как обычно, разные знаки величин v, v₀ и f будут обозначать противоположные направления скоростей и сил.

Импульс силы.

Покой и движение тела относительны, скорость движения тела зависит от выбора системы отсчета. По второму закону Ньютона независимо от того, находилось ли тело в покое или двигалось, изменение скорости его движения может происходить только при действии силы, т.е. в результате взаимодействия с другими телами.

Если на тело массой m в течение времени t действует сила F и скорость его движения изменяется от V₀ до V, то ускорение a движения тела равно

На основании второго закона Ньютона для силы F можно написать выражение

Из этого равенства следует, что

 

Из доказанного равенства можно сделать вывод, что физическая величина, равная произведению силы F на время t ее действия, называется импульсом силы.