Download
1 / 29
300 likes | 462 Views
Dane INFORMACYJNE. ID grupy: B3 Lokalizacja: Białystok Opiekun: Piotr Chomienia Kompetencja: matematyczno – przyrodnicza Temat projektowy: „Newton górą!”
E N D
Dane INFORMACYJNE • ID grupy: B3 • Lokalizacja: Białystok • Opiekun: Piotr Chomienia • Kompetencja: matematyczno – przyrodnicza • Temat projektowy: „Newton górą!” • Semestr/rok szkolny: semestr II, rok szkolny 2010/2011
Siły i zasady dynamiki „Newton Górą !”
Biografia Isaaca Newtona • Sir Isaac Newton (ur. 4 stycznia 1643, zm. 31 marca 1727) – angielski fizyk, matematyk, astronom, filozof, historyk, badacz Biblii i alchemik. • W swoim słynnym dziele Philosophiae naturalis principia mathematica (1687 r.) przedstawił prawo powszechnego ciążenia, a także prawa ruchu leżące u podstaw mechaniki klasycznej. Niezależnie od Gottfrieda Leibniza przyczynił się do rozwoju rachunku różniczkowego i całkowego. • Jako pierwszy wykazał, że te same prawa rządzą ruchem ciał na Ziemi jak i ruchem ciał niebieskich. Podał matematyczne uzasadnienie dla praw Keplera. Głosił, że światło ma naturę korpuskularną. Był pierwszym, który zdał sobie sprawę, że widmo barw obserwowane podczas padania białego światła na pryzmat jest cechą padającego światła, a nie pryzmatu, jak głosił 400 lat wcześniej Roger Bacon. • Rozwinął prawo stygnięcia. Sformułował twierdzenie o dwumianie i zasady zachowania pędu oraz momentu pędu. Zajmował się też pomiarami prędkości dźwięku w powietrzu i ogłosił teorię pochodzenia gwiazd. Był twórcą rachunku wariacyjnego. Jako pierwszy opisał matematycznie zjawisko pływów morskich (1687).
Siła • Siła jest wielkością wektorową, tzn. ma kierunek, zwrot, wartość i punkt przyłożenia. • Jednostką siły jest niuton [1N= 1kg*1m/s*s] Nazwa tej jednostki pochodzi od nazwiska wybitnego fizyka Isaaca Newtona
Rodzaje sił siła ciężkości- (siła grawitacji przy powierzchni Ziemi) , wyraża się następującym wzorem: Fg= m * g gdzie: m – masa, g– przyspieszenie grawitacyjne (na Ziemi - przyspieszenie ziemskie). Powyższy wzór jest słuszny dla ciał, które znajdują się w pobliżu powierzchni Ziemi ( lub innej planety ).
Rodzaje sił siła sprężystości Fs= -k * x gdzie: k - współczynnik sprężystości x - odkształcenie Siła ta działa zawsze przeciwnie do odkształcenia.
Rodzaje sił siła tarcia posuwistego T = N *f gdzie: N– nacisk na powierzchnię, f – współczynnik tarcia. Współczynnik tarcia może być współczynnikiem tarcia statycznego lub dynamicznego.
Rodzaje sił siła wyporu F = p * g * V gdzie: p– (ro) gęstość płynu, g– przyspieszenie ziemskie, V– objętość ciała.
Dynamika • Dynamika – dział mechaniki zajmujący się ruchem ciał materialnych pod działaniem sił. Do tego służą trzy rodzaje dynamicznych równań ruchu. W zależności od tego, jakim modelem mechanicznym dynamika się zajmuje, wyróżniamy dynamikę punktu materialnego, bryły sztywnej, dynamikę płynów.
Pierwsza zasada dynamiki • W inercjalnym układzie odniesienia, jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
Druga zasada dynamiki • Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się (czyli siła wypadkowa jest różna od zera), to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała.
Trzecia zasada dynamiki • Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia (każda działa na inne ciało).
Oddziaływania • W przyrodzie istnieją cztery oddziaływania. Są to: grawitacja, elektromagnetyzm, oddziaływanie silne oraz słabe. Oddziaływania te często przejawiają się jako siły występujące pomiędzy cząstkami. Na przykład oddziaływanie grawitacyjne odpowiada za siłę przyciągania pomiędzy masami, zaś oddziaływanie elektromagnetyczne za siłę przyciągania lub odpychania pomiędzy ładunkami. • Oddziaływania nazywa się siłami, gdy można podać ich wartość liczbową, będącą miarą oddziaływania. Tak naprawdę siła stanowi tylko szczególny przypadek oddziaływania. Oddziaływania mogą się przejawiać na wiele różnych sposobów, nie tylko jako siły!
Oddziaływanie grawitacyjne • Grawitacja, choć zdecydowanie najsłabsza ze wszystkich, jest dla nas najbardziej znajomym oddziaływaniem. Działa na masy, a ponieważ żyjemy w pobliżu wielkiej masy - Ziemi - jest dla nas bardzo ważna. Grawitacja utrzymuje planety na orbicie wokół Słońca, rządzi zachowaniem się galaktyk oraz odpowiada za zachowanie się Wszechświata w wielkiej skali. • Grawitacja utrzymuje planety na orbitach wokół Słońca, jednak jest najsłabszym ze wszystkich oddziaływań.
Oddziaływanie elektromagnetyczne • Oddziaływanie elektromagnetyczne powoduje, że dociera do nas światło i energia ze Słońca, oraz utrzymuje elektrony na orbitach wokół jąder. Wszędzie tam, gdzie są ładunki elektryczne, występuje elektromagnetyzm - odpowiada za przekaz energii elektrycznej do naszych domów, za powstawanie obrazu na ekranie telewizora, a także za tworzenie się tak potężnych błyskawic jak ta ... • Oddziaływanie elektromagnetyczne jest spoiwem wiążącym ze sobą cząsteczki. Mimo że cząsteczki są obojętne, istnieje szczątkowe oddziaływanie elektromagnetyczne (oddziaływanie van der Waalsa), które utrzymuje je razem.
Oddziaływanie van der Waalsa • Oddziaływanie van der Waalsa utrzymuje cząsteczki wodoru razem. Zjawisko to czasami nazywa się "oddziaływaniem wodorowym".
Oddziaływanie słabe i silne • Oddziaływania słabe i silne różnią się od dwóch pozostałych w bardzo istotny sposób: działają tylko na niewielkich odległościach i są ograniczone do skali jąder atomowych. Oznacza to, że mniej je znamy z życia codziennego, mimo to jednak są bardzo ważne.
Oddziaływanie słabe • Oddziaływanie słabe odpowiada za promieniotwórczy rozpad beta oraz odgrywa decydującą rolę w procesach produkcji energii w gwiazdach, z naszym Słońcem włącznie. • Oddziaływanie słabe odgrywa rolę w procesie syntezy termojądrowej, odpowiedzialnej za produkcję energii w gwiazdach.
Oddziaływanie silne • Oddziaływanie silne wiąże ze sobą kwarki, tworząc protony i neutrony oraz łączy protony i neutrony, tworząc jądra atomowe. "Ładunek" oddziaływania silnego nazywa się kolorem. Występuje w trzech wariantach - czerwonym, niebieskim i zielonym - i jest przenoszony przez kwarki. Wszystkie cząstki zbudowane z kwarków są jednak bezbarwne. Na przykład protony i neutrony zawierają trzy kwarki, po jednym z każdego koloru, i podobnie jak w przypadku prawdziwych kolorów, połączenie ich razem daje kolor biały. Inne cząstki, zwane mezonami, składają się z kwarku i antykwarku. W tym przypadku antykwark niesie "komplementarny" kolor, lub inaczej antykolor, do koloru kwarku, co razem znowu daje biały.
Nie wszystkie cząstki są obdarzone "ładunkami" związanymi ze wszystkimi typami oddziaływań. Oznacza to, że nie wszystkie doznają wszelkich oddziaływań występujących w przyrodzie. Tabela poniżej pokazuje, jakie własności posiadają cząstki należące do najlżejszego pokolenia...
Natężenie oddziaływań • Natężenia oddziaływań są bardzo różne. Oddziaływanie elektromagnetyczne jest około 100 razy słabsze niż oddziaływanie silne, oddziaływanie słabe jest około 10 000 razy słabsze, natomiast grawitacja jest słabsza około stu milionów milionów milionów milionów milionów milionów razy.
