2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Второй закон Ньютона для электрона, движущегося по окружности под
Из данного выражения следует, что при r >>

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Второй закон Ньютона для электрона, движущегося по окружности под действием кулоновской силы, имеет вид Данное уравнение содержит два неизвестных: r и v. Следовательно, существует бесчисленное множество значений радиуса и соответствующих ему значений скорости (а значит, и энергии), удовлетворяющих этому уравнению. Поэтому величины r, v (следовательно, и Е) могут меняться непрерывно, т. е. может испускаться любая, а не вполне определенная порция энергии. Тогда спектры атомов должны быть сплошными. В действительности же опыт показывает, что атомы имеют линейчатый спектр.

Слайд 13 из презентации «Экспериментальное обоснование основных идей квантовой механики»

Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: .jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Экспериментальное обоснование основных идей квантовой механики.pptx» можно в zip-архиве размером 432 КБ.

Видео:Взаимодействие тел. Второй закон Ньютона | Физика 10 класс #10 | ИнфоурокСкачать

Взаимодействие тел.  Второй закон Ньютона | Физика 10 класс #10 | Инфоурок

Школа

«Сфера школа» — Новосибирская Государственная академия водного транспорта, Районный дом культуры. Новосибирский Государственный технический университет. 9 классы. Сфера управления школой. Информационная работа. Химико-биологический. Сферы качества. Сибирская Государственная геодезическая академия. Центр занятости. Курсы по выбору.

«Насилие в школе» — Неразвитые социальные навыки. Конструктивно работайте с родителями. Система психолого-педагогической профилактики. Насилие в школе. Формирование здорового жизненного стиля. Школьный буллинг. Возможность перенять рабочую позицию. Поведение жертвы. Агрессивно-боязливый ребенок. Агрессия. Типичные черты учащихся.

«Преемственность в школе» — Использование тестовых технологий. Обеспечение. Залог успеха. Организация работы по преемственности. Переходный период. Условия жизни ребенка. Совместный анализ работ. Школа. Психологические возможности детей. Административный контроль. Проблемная лаборатория. Первостепенные проблемы. Преемственность.

«Образовательная система школы» — Формирование системы социально-психологической поддержки одаренных и способных детей. Проект «Школа будущего». Создание современной школьной инфраструктуры, включая информатизацию образовательного и управленческого процессов. Модуль IV. Модуль III. Создание системы работы с талантливыми и одаренными детьми.

«Творческая школа» — Для ребят, Воспитание гражданина и патриота (программа «Я — гражданин России», Музей « История школы»). Самоуправление по возрастным Группам (школьные республики Планета «Радужная» (1-4 кл.) «Бригантина» (5-9 кл.) «РОСТ» (10-11 кл.). Оснащаются: учебно- методическая база и материально – техническая база.

«Организация учебного процесса в школе» — Гигиенические критерии рациональной организации урока. БЕГИ НА НОСОЧКАХ Цель: развитие слухового внимания, координации и чувства ритма. Литература. Гуси по небу летят, Гуси ослику гудят: Г-у-у! Приложение. Пчёлку ослик испугал: Й-а-а! Здоровьесберегающая организация учебного процесса . З-з-з! (звук и взгляд направлять по тексту).

Видео:Задачи. Движение по окружности и второй закон НьютонаСкачать

Задачи. Движение по окружности и второй закон Ньютона

Тема: Определение удельного заряда электрона методом магнетрона

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Тема: Определение удельного заряда электрона методом магнетрона.

Цель работы: познакомиться с законами движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях, определить удельный заряд электрона с помощью цилиндрического магнетрона.

Краткие теоретические сведения: магнетроном называется электро-вакуумное устройство, в котором движение электронов происходит во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях. Магнетрон является источником электромагнитного излучения СВЧ диапазона.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности2 закон ньютона для движения электрона по окружностиВ нашей работе магнетрон представляет собой радиолампу — диод прямого накала, электродами которой являются коаксиальные цилиндры. Радиолампа помещена во внешнее магнитное поле, создаваемое соленоидом с током (рис.1).

При этом силовые линии электрического поля имеют радиальное направление, а линии магнитной индукции совпадают с осью электродов (рис.2).

Движение электрона в электромагнитном поле подчиняется второму закону Ньютона:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(1)

где r — радиус-вектор, m — масса электрона, e — абсолютная величина заряда электрона, V — скорость электрона, E — вектор напряженности электрического поля, В — вектор индукции магнитного поля.

Траектория движения заряженной частицы в электромагнитном поле существенно зависит от величины удельного заряда — отношения заряда к массе частицы. Уравнение траектории можно получить из решения уравнения (1), но даже в случае цилиндрической симметрии это уравнение не имеет решения в аналитическом виде.

Рассмотрим на качественном уровне движение электрона в цилиндрическом магнетроне. Для упрощения предположим, что электроны вылетают из катода с нулевой начальной скоростью, их движение происходит в плоскости, перпендикулярной оси электродов, а радиус катода много меньше радиуса анода.

При протекании тока в цепи накала, в результате термоэлектронной эмиссии с катода, в лампе образуются свободные электроны. Эмитированные катодом электроны под действием электрического поля движутся к аноду, и в анодной цепи возникает электрический ток. Постоянный ток в обмотке соленоида создает магнитное поле, искривляющее траекторию движения электронов.

Выясним характер движения электронов в магнетроне. В электрическом поле на электрон действует сила F = eE, вынуждающая его двигаться с ускорением в направлении, противоположном вектору Е. Эта сила совершает работу, которая идет на изменение кинетической энергии электрона. Скорость электронов вблизи анода может быть найдена из закона сохранения энергии:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(2)

где Ua — анодное напряжение лампы.

В магнитном поле сила действует на движущийся электрон F=-e[VB] и направлена перпендикулярно скорости электрона. Эта сила не совершает механической работы над электроном, а только изменяет направление вектора скорости и вынуждает электрон двигаться с центростремительным ускорением по окружности. В нашей модели предполагается, что V^B. Применяя второй закон Ньютона, получим:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(3)

Отсюда выразим радиус окружности:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(4)

2 закон ньютона для движения электрона по окружностиВ магнетроне электрон движется в скрещенных электрическом и магнитном полях. В отсутствии магнитного поля траектории движения электронов приведены на рис. 3а. При наложении “слабого” магнитного поля траектории электронов искривляются, но все электроны долетают до анода, как показано на рис. 3б.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Увеличивая индукцию магнитного поля, можно получить ситуацию, когда электрон, двигаясь по криволинейной траектории, едва не коснется анода и возвратится на катод, как на рис 3в. Криволинейная траектория в этом случае напоминает окружность, радиус которой для электрона вблизи анода приблизительно равен половине радиуса анода

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(5)

где значение скорости в соответствии с формулой (2) равно

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(6)

Анодный ток при этом прекращается.

Таким образом, если известна индукция критического магнитного поля при определенном анодном напряжении, то из формул (5) и (6) можно рассчитать удельный заряд электрона:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(7)

При дальнейшем увеличении магнитного поля электроны, двигаясь по криволинейным замкнутым траекториям, удаляются от катода на меньшие расстояния и не долетают до анода, как показано на рис. 3г.

Для определения удельного заряда электрона по формуле (7) нужно, задавая величину анодного напряжения, найти значение индукции критического магнитного поля, при котором анодный ток уменьшается до нуля. В данной работе измеряется ток соленоида. Индукция магнитного поля соленоида связана с силой тока соотношением

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(8)

где N — число витков, l — длина соленоида. В результате расчетная формула для удельного заряда электрона принимает вид:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(9)

2 закон ньютона для движения электрона по окружностиТеоретическая зависимость анодного тока от силы тока в соленоиде для идеального магнетрона приведена на рис.4 (штриховая линия). Здесь же сплошной линией изображена реальная зависимость. Пологий спад анодного тока обусловлен следующими причинами: влиянием краевых эффектов, неоднородностью магнитного поля, некоаксиальностью электродов, падением напряжения вдоль катода, разбросом по скоростям эмитированных электронов и т. д. Разумно предположить, что критическое значение тока соответствует максимальной скорости изменения анодного тока. Для нахождения этой величины нужно построить график зависимости производной анодного тока по току соленоида DIa/DIc от тока соленоида Ic.

2 закон ньютона для движения электрона по окружностиМаксимум построенной функции соответствует критической силе тока в соленоиде (рис.5).

2 закон ньютона для движения электрона по окружностиОписание лабораторной установки: Установка состоит из магнетрона, представляющего собой соленоид с помещенной внутри радиолампой. Конструктивно анод лампы имеет форму цилиндра, вдоль оси которого расположена нить накала, являющаяся катодом. Электрическая схема установки приведена на рис. 6.

Соленоид подключается к источнику постоянного напряжения, а ток соленоида фиксируется амперметром. Справа изображены источник напряжения и приборы, регистрирующие параметры анодной цепи.

Подаем на лампу анодное напряжение 20В. Получили значение анодного тока Іа=0,5834.

Изменяя силу тока в соленоиде, снимаем зависимость анодного тока от тока соленоида. Данные заносим в таблицу:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

По данным таблицы построим зависимость анодного тока от тока соленоида.

Графически продифференцируем эту зависимость и определим критическое значение тока соленоида. Максимум построенной функции соответствует критической силе тока в соленоиде.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Таким образом, критическое значение тока соленоида составляет Іс(кр)=320А.

По формуле 2 закон ньютона для движения электрона по окружностирассчитаем величину удельного заряда электрона. Взяв длину соленоида 10 см, число витков 1500, радиус анода лампы 5 мм, получаем:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Выводы: в выполненной работе мы познакомились с законами движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях, определили удельный заряд электрона с помощью цилиндрического магнетрона.

1. Что такое магнетрон и как он работает?

Ответ: Магнетроном называется электровакуумное устройство, в котором движение электронов происходит во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях. Магнетрон является источником электромагнитного излучения СВЧ диапазона.

В работе магнетрона используется процесс движения электронов при наличии двух полей — магнитного и электрического, перпендикулярных друг другу. Магнетрон представляет собой двухэлектродную лампу или диод, содержащий накаливаемый катод, испускающий электроны, и холодный анод. Магнетрон помещается во внешнее магнитное поле. Анод (анодный блок) магнетрона имеет довольно сложную монолитную конструкцию с системой резонаторов, необходимых для усложнения структуры электрического поля внутри магнетрона. Магнитное поле создается либо катушками с током (электромагнит), либо постоянным магнитом, между полюсами которого помещается магнетрон. Если бы магнитного поля не было, то электроны, вылетающие из катода практически без начальной скорости, двигались бы в электрическом поле вдоль прямых 2 закон ньютона для движения электрона по окружностилиний, перпендикулярных к катоду, и все попадали бы на анод. При наличии перпендикулярного магнитного поля траектории электронов искривляются силой Лоренца. Траектории движения электронов в магнетроне изображены на рис.1.

Траектория электрона есть циклоида, описываемая точкой, лежащей на окружности круга, равномерно катящегося по катоду. При прохождении циклоидного потока электронов мимо щелей резонаторов анодного блока, в них возбуждаются мощные электромагнитные СВЧ колебания. Высокочастотная энергия из прибора обычно выводится с помощью петли или отверстия связи, помещенных в периферийной части одного из резонаторов анодного блока.

Магнетрон разрабатывался как мощный генератор электромагнитных колебаний СВЧ диапазона для использования в системах РЛС. Эффект нагревания предметов микроволнами нашел применение в микроволновых (СВЧ) печах.

2. Изобразите направление электрического и магнитного полей в магнетроне и траектории движения электронов.

Ответ: В магнетроне электрон движется в скрещенных электрическом и магнитном полях. В отсутствии магнитного поля траектории движения электронов приведены на рис. 3а. При наложении «слабого» магнитного поля траектории электронов искривляются, но все электроны долетают до анода, как показано на рис. 3б.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

3. Какие силы действуют на электрон в магнетроне? Укажите направление сил, действующих на электрон в магнетроне. Запишите второй закон Ньютона для электрона в магнетроне.

2 закон ньютона для движения электрона по окружностиОтвет: в магнетроне силовые линии электрического поля имеют радиальное направление, а линии магнитной индукции совпадают с осью электродов (рис.2).

Движение электрона в электромагнитном поле подчиняется второму закону Ньютона:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

где r — радиус-вектор, m — масса электрона, e — абсолютная величина заряда электрона, V — скорость электрона, E — вектор напряженности электрического поля, В — вектор индукции магнитного поля.

4. Сделайте вывод рабочей формулы.

Ответ: в электрическом поле на электрон действует сила F=eE, вынуждающая его двигаться с ускорением в направлении, противоположном вектору Е. Эта сила совершает работу, которая идет на изменение кинетической энергии электрона. Скорость электронов вблизи анода может быть найдена из закона сохранения энергии:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(1)

где Ua — анодное напряжение лампы. В магнитном поле сила действует на движущийся электрон F=-e[VB] и направлена перпендикулярно скорости электрона. Эта сила не совершает механической работы над электроном, а только изменяет направление вектора скорости и вынуждает электрон двигаться с центростремительным ускорением по окружности. В нашей модели предполагается, что V^B. Применяя второй закон Ньютона, получим:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(2)

Отсюда выразим радиус окружности:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(3)

Увеличивая индукцию магнитного поля, можно получить ситуацию, когда электрон, двигаясь по криволинейной траектории, едва не коснется анода и возвратится на катод. Криволинейная траектория в этом случае напоминает окружность, радиус которой для электрона вблизи анода приблизительно равен половине радиуса анода:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(4)

где значение скорости в соответствии с формулой (1) равно:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(5)

Анодный ток при этом прекращается.

Таким образом, если известна индукция критического магнитного поля при определенном анодном напряжении, то из формул (4) и (5) можно рассчитать удельный заряд электрона

2 закон ньютона для движения электрона по окружности(6)

При дальнейшем увеличении магнитного поля электроны, двигаясь по криволинейным замкнутым траекториям, удаляются от катода на меньшие расстояния и не долетают до анода.

Для определения удельного заряда электрона по формуле (6) нужно, задавая величину анодного напряжения, найти значение индукции критического магнитного поля, при котором анодный ток уменьшается до нуля. В данной работе измеряется ток соленоида. Индукция магнитного поля соленоида связана с силой тока соотношением:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности2 закон ньютона для движения электрона по окружности 2 закон ньютона для движения электрона по окружности(7)

где N-число витков, l-длина соленоида. В результате расчетная формула для удельного заряда электрона принимает вид:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

5. Какие графики нужно построить в данной работе? Поясните ход экспериментальных кривых.

Ответ: в данной лабораторной работе нужно построить график зависимости анодного тока от тока соленоида и график зависимости скорости изменения анодного тока от тока соленоида. Первый график показывает, что при увеличении тока соленоида и соответственно значения вектора магнитной индукции анодный ток прекращается, т. к. радиус движения электронов уменьшается, и они не достигают анода. Второй график позволяет определить ток соленоида, при котором электроны перестают долетать до анода.

1. Савельев общей физики, 1978, т2, §§50,72

Видео:Физика - движение по окружностиСкачать

Физика - движение по окружности

Вывод второго закона Ньютона для вращательного движения + примеры решения задач

Второй закон Ньютона для вращательного движения – главное тождество динамики, помогающее решить основную задачу механики для вращающегося тела: указать угол поворота тела в любой промежуток времени.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Задача механики поступательного движения считается решенной если в любое мгновение легко указать положение материальной точки относительно других тел, при условии, заданной системы отсчета.

Кроме поступательного существует вращательное движение – это такой вид движения при котором каждая точка движется по окружности, центры окружности лежат на одной прямой (оси вращения).

Характеристики вращательного движения:

  • Всякая точка абсолютно твердого тела перемещается по дуге круга;
  • «Ядра» окружностей расположены вдоль одной линии – ось вращения
  • Разные точки передвигаются по разным траекториям;
  • Зависимости перемещения по времени представляют отличные значения, изменяющиеся по направлению;
  • Углы поворота точек – одинаковы.

Видео:ЭТО ОБЯЗАТЕЛЬНО НУЖНО ЗНАТЬ — Второй Закон Ньютона или от чего зависит ускорение телаСкачать

ЭТО ОБЯЗАТЕЛЬНО НУЖНО ЗНАТЬ — Второй Закон Ньютона или от чего зависит ускорение тела

Аналоги характеристик поступательного и вращательного движения

Параметры вращательного перемещения необходимо рассматривать, проводя сравнение с характеристиками поступательного.

Последовательность нахождения координат тела в любой момент времени для поступательного перемещения:

  1. зная силу F находим ускорение a;
  2. из ускорения находи координаты x,y,z.

Пойдем от обратного для вращательного движения:

Найти нам необходимо угла поворота – φ в любой момент времени, для этого используем угловое ускорение ε, а вот аналог силы F мы пока не знаем.

Опишем кинематику вращательного движения.

  • Аналог линейной скорости во вращательном движении это угловая скорость ω — выражается отношением:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности— угол поворота

2 закон ньютона для движения электрона по окружности— незначительный отрезок времени

  • Вспомним формулу линейной скорости υ точки находящейся на вращающемся теле, для этого умножим угловую скорость ω и r — расстояние от оси до искомой точки.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Виды вращательного движения:

Поворот предмета за равные промежутки времени на одинаковые углы говорит о равномерности перемещения. Угловое ускорение отсутствует.

Уравнение движения выглядит:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности— угол поворота в любой момент времени,

2 закон ньютона для движения электрона по окружности— начальный угол поворота

Угловая скорость постоянна, но линейная скорость постоянно изменяет направление, а это означает, что существует центростремительное ускорение, направленное по радиусу к центру окружности.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

  1. Неравномерное вращение

При неравномерном перемещении постоянное угловое ускорение принимает вид:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

При низменном 2 закон ньютона для движения электрона по окружности, закон изменения угловой скорости получается:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Подставляя полученные данные в формулу движения при равномерном вращении получим:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Вспомним как рассчитать угол поворота тела тремя разными способами:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Второй способ (через среднюю скорость).

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Сравнение формул вращательного и поступательного перемещения наглядно представлено таблично.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

При нахождении точки на теле, неравномерно вращающемся на окружности, ускорение приобретает вид суммы:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности— центростремительного и тангенциального

2 закон ньютона для движения электрона по окружности— тангенциального .

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Сумма ускорений равна:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Тангенциальное ускорение вычисляется следующим образом

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Используя связь υ и ω, получается:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Нужно сформулировать ключевые тождества, включая 2 закон сэра Ньютона для вращательного механического движения, сопутствующие обозначения, необходимые в ходе решения задач.

Видео:Алгоритм решения задач на второй закон Ньютона часть 1| Физика TutorOnlineСкачать

Алгоритм решения задач на второй закон Ньютона часть 1| Физика TutorOnline

Вывод второго закона Ньютона для вращательного движения

Пусть тело, характеристиками которого можно пренебречь закреплено на невесомом стержне, 0 – ось вращения, длиной эквивалентной отрезку r.

На материальную точку оказывает воздействие силы 2 закон ньютона для движения электрона по окружности, 2 закон ньютона для движения электрона по окружности– реакция стержня.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности— сила реакции нити;

2 закон ньютона для движения электрона по окружности— сила приводящая тело в движение

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

По II закону английского физика Исаака Ньютона второй закон динамики в векторной форме выглядит:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Выбор системы координат: Y – направляется по радиусу, Х – перпендикулярно.

Переписывая главное правило динамики в проекциях на эти оси:

Для этого на рисунке отобразим угол 2 закон ньютона для движения электрона по окружностии выразим через него все проекции.

OX: 2 закон ньютона для движения электрона по окружности,

OY: 2 закон ньютона для движения электрона по окружности,

Из рисунка видно, что 2 закон ньютона для движения электрона по окружности— тангенциальное ускорение, и 2 закон ньютона для движения электрона по окружности– модуль центростремительного ускорения

Вспомним, что тангенциальное ускорение равно:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Перепишем уравнение проекции на ось x с учетом этого знания:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Вычислим угловое ускорение из полученной формулы:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Умножая на дробь на 2 закон ньютона для движения электрона по окружности:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Далее надо визуально отобразить на рисунке rsinα.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Как видно из полученного рисунка перпендикуляр d – плечо силы F.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Сравнивая с выражением:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

I=mr 2 – мера инертности тела, момент инерции.

Выходит: 2 закон Ньютона представлен для вращательного движения:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Словесная формулировка основного тождества динамики вращательного перемещения:

Алгебраическая сумма моментов сил, действующих на тело тождественно произведению момента инерции тела на его угловое ускорение.

Видео:Второй закон НьютонаСкачать

Второй закон Ньютона

Практическое применение второго закона Ньютона для вращательного движения

Перемещение путем вращения часто находит практическое применение. Яркие примеры:

  • Колеса транспортных средств;
  • Шестеренки;
  • Роторы электродвигателей.

Простые «мозголомки» из школьного курса физики

Задание 1. Велосипедное колесо

Определить меру инертности у велоколеса диаметром 67 см с массой 1,3 кг? Возможно, не учитывать массу ступицы?

Колесо целесообразно разбить на N мельчайших фрагментов размером Δl с массой Δm.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Мера инертности вычисляется из выражения:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружностикг х м 2

Задача 2. Взаимодействие кинематики и динамики

Материальная точка перемещается по окружности, ее радиальное ускорение изменяется пропорционально четвертой степени времени. Найти n из отношения 2 закон ньютона для движения электрона по окружности.

Записывается второй закон Ньютона для вращательного движения:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Выражая угловую скорость:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Учитывая, неизменность расстояния до центра окружности, 2 закон ньютона для движения электрона по окружности:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Упражнение 3. Графическое представление

Одно тело вращается по зависимости 1, потом действие момента сил изменяется согласно графику 2. Нужно сравнить угловые скорости в точках A и B.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Основной закон динамики перемещения путем вращения:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Поскольку тело одно, 1/I неизменно.

Геометрический смысл интеграла – площадь криволинейных трапеций.

Случай 1: 2 закон ньютона для движения электрона по окружности

График 2: 2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Результат: 2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Получается: 2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Задание 4. Шары

Два точечных шарика, обладающие равными массами скреплены тонкой невесомой спицей l. Записать выражение момента инерции системы, относительно оси, перпендикулярно соотносящейся со спицей и центром масс.

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Центр оси расположен между шарами: 2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Мера инертности системы:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Упражнение 5. Гири

Грузы массами 2 и 1 килограмм связаны ниткой, перекинутой через блок, весящий 1 килограмм. Вычислить ускорение перемещения гирь? Рассчитать натяжение нитей?

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Векторный вид поступательного передвижения:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Перемещение диска – вращение:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Первые 2 равенства надо спроектировать на Х, последнее – Y. Записать уравнение кинематической связи. Получается система:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Подставляя 4 тождество в 3:

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Вычитая (2) из (1), переписывается (5):

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Численное значение из выражения (6) подставляется в (1) и (2):

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

2 закон ньютона для движения электрона по окружности

Практическое применение в жизни

Автомобиль

Ускорится автомобиль, если установить шины большего диаметра?

Нет. Чем больше диаметр шин, тем выше линейное ускорение. Каждый автомобиль обладает максимальным угловым ускорением, соответствующее его мощности. Мощность машины ограничена, увеличение диаметра шин приведет к снижению углового ускорения, линейное не изменится.

«Что-то странная какая-то утка, на курицу похожа…»

Домашние птицы: селезень и курица имеют одинаковую длину шага. Почему курица бегает ровно, а селезень перемещается переваливаясь?

Расстановка лап селезня шире, центр тяжести расположен дальше от опоры, поэтому при ходьбе селезень вынужден делать поворот на больший угол. Момент силы тяжести от опоры увеличивается, соответственно становится больше величины угловых ускорения и скорости.

Гонки

Европейские гонки проходят по улицам города, поэтому гонщики не снижая большой скорости совершают резкие повороты. Двигатель гоночных машин расположен посередине авто. Содержание преимущества?

Двигатель посередине авто, обладает меньшей мерой инертности относительно центра масс, поэтому поворот осуществляется при меньшем моменте сил.

Фигурное катание

Зачем фигурист прижимает руки к телу?

Фигурист, вращаясь вокруг вертикальной оси, прижимает руки к корпусу. Момент инерции уменьшается, момент импульса остается неизменным, угловая скорость увеличивается.

Невесомость

Космонавт находится в невесомости. Как ему совершить поворот на 180˚ вокруг продольной оси?

Распутывание Гордиева узла:

Для поворота космонавт поднимает руку над головой, провоцируя поступательные движения в направлении, противоположенному повороту.

О кошках

Эмиль Кроткий утверждал: «Кошка мечтала о крыльях: ей хотелось попробовать летучих мышей». Люди не раз пытались подкидывать животное вверх ногами, при этом приземление всегда осуществляется на лапы. Момент внешних сил равен нулю, момент импульса сохраняется. Как кошке удается переворачиваться?

Момент импульса кошки, находящейся в свободном падении остается постоянным, моменты внешних сил отсутствуют. Вытягивая или прижимая к телу лапы, кошка изменяет меру инертности передней части тела относительно центральной оси от момента инерции задней части тела. Попеременно подтягивая передние или задние лапы, животное совершает поворот, ускоряющийся вращением хвоста.

Освоение 2 закона Исаака Ньютона с учетом кинематических и динамических характеристик для вращательного механического движения на практических примерах – легкое задание: надо запастись терпением, желанием приобретать знания. Изучать физику лучше вооружившись высказыванием Морихэй Уэсибы: «Двигайся, как луч света, летай, как молния, бей, как гром, вращайся вокруг устойчивого центра!»

💥 Видео

Урок 53. Простейшие задачи на законы НьютонаСкачать

Урок 53. Простейшие задачи на законы Ньютона

1.4. Законы Ньютона как уравнение движения | Динамика | Александр Чирцов | ЛекториумСкачать

1.4. Законы Ньютона как уравнение движения | Динамика | Александр Чирцов | Лекториум

Второй закон Ньютона. Опыт по физикеСкачать

Второй закон Ньютона. Опыт по физике

Законы Ньютона🍎Скачать

Законы Ньютона🍎

🔴 ЕГЭ-2024 по физике. Движение зарядов в магнитном полеСкачать

🔴 ЕГЭ-2024 по физике. Движение зарядов в магнитном поле

Второй закон Ньютона | Физика 9 класс #11 | ИнфоурокСкачать

Второй закон Ньютона | Физика 9 класс #11 | Инфоурок

Урок 51. Первый закон Ньютона. Взаимодействие тел и их ускорение.Скачать

Урок 51. Первый закон Ньютона. Взаимодействие тел и их ускорение.

Физика - первый и второй законы НьютонаСкачать

Физика - первый и второй законы Ньютона

Алгоритм решения задач на второй закон Ньютона часть 2| Физика TutorOnlineСкачать

Алгоритм решения задач на второй закон Ньютона часть 2| Физика TutorOnline

Второй закон Ньютона | ЕГЭ по физике | #shortsСкачать

Второй закон Ньютона | ЕГЭ по физике | #shorts

Тест-Драйв | Движение по окружности с постоянной скоростью. Первый и второй закон Ньютона | ЕГЭ 2023Скачать

Тест-Драйв | Движение по окружности с постоянной скоростью. Первый и второй закон Ньютона | ЕГЭ 2023

Урок 52. Масса и ее измерение. Сила. Второй закон Ньютона. Равнодействующая.Скачать

Урок 52. Масса и ее измерение. Сила. Второй закон Ньютона. Равнодействующая.

Движение по горизонтали - 2. Применение законов Ньютона.Скачать

Движение по горизонтали - 2. Применение законов Ньютона.

Три Закона Ньютона. Простое ОбъяснениеСкачать

Три Закона Ньютона. Простое Объяснение
Поделиться или сохранить к себе: