Проверь себя

1. Известно, что сила векторная величина. Что нужно указать, чтобы описать действующую силу?

2. При каких условиях тело может находиться в состоянии покоя?

3. По каким признакам можно определить, что на тело действует сила?

4. Если известно направление ускорения, можно ли найти направление силы?

5. Сформулируйте правила, с помощью которых можно найти результирующую силу?

6. Почему сила действия никогда не уравновешивает силу противодействия?

7. На тело действует одна единственная сила. Может ли ускорение тела равняться нулю? Может ли при этом тело иметь скорость равную нулю?

8. Когда у человека на руке или ноге наложен гипс, он испытывает сильную усталость. Объясните это на основании первого и второго законов Ньютона.

9. При автомобильных авариях иногда у водителей бывает сотрясение мозга; это имеет место, когда пострадавший автомобиль испытывает толчок сзади. Объясните, почему при этом голова жертвы откидывается назад?

10. Почему при ударе по футбольному мячу вашей ноге бывает больно?

11. Если на предмет действует несколько различных по величине и направлению сил, в каком направлении он будет ускоряться?

12. Как направлен импульс?

13. Чем отличается импульс от импульса силы?

14. Как записать второй закон Ньютона через изменение импульса?

15. Выведите закон сохранения импульса?

16. Есть ли ограничения на применение закона сохранения импульса?

17. Перечислите этапы, которые нужно выполнить, чтобы найти работу переменной силы.

18. Какая физическая величина отразит скорость выполнения работы?

19. Может ли тело одновременно обладать и кинетической и потенциальной энергиями?

20. Какой энергией может обладать покоящееся тело?

21. Зависит ли потенциальная энергия от выбора системы отсчета?

22. Выведите соотношения, позволяющие найти кинетическую энергию тела, потенциальную энергию упругой пружины и поднятого тела над Землей.

23. Почему выражения для потенциальной энергии тела поднятого над Землей и упруго сжатой пружины разные?

24. Выведите закон сохранения энергии.

3 Механические колебания и волны

Многие тела способны колебаться, или осциллировать: груз на конце пружины, камертон, колесико балансира в часах, маятник, пластмассовая линейка, крепко прижатая одним концом к краю стола, струны гитары или фортепиано. Пауки обнаруживают попавшую в их сети добычу по дрожанию паутины, корпус автомобиля колеблется вверх-вниз на рессорах, когда автомобиль проезжает неровности, дома и мосты дрожат при проезде тяжелых грузовиков и даже при сильном ветре. Почти все материальные предметы колеблются (хотя бы недолго), после того как на них подействует импульс силы. На атомном уровне атомы колеблются в молекулах, а в твердом теле атомы совершают колебания относительно своих фиксированных положений в решетке. Колебательное движение имеет огромную важность, поскольку оно широко распространено и встречается во многих разделах физики. Его не следует рассматривать как какой-то «новый» раздел физики, поскольку механика Ньютона дает полное описание колебаний механических систем.

В общем случае колебательными процессами или колебаниями называются процессы, точно или приблизительно повторяющиеся через одинаковые промежутки времени.

В зависимости от характера воздействия на колеблющуюся систему различают свободные колебания, вынужденные колебания, автоколебания и параметрические колебания.

Свободными или собственными называются такие колебания, которые происходят в системе, предоставленной самой себе, под действием внутренних сил самой системы, после того, как система была выведена из положения равновесия. Равнодействующую внутреннюю силу, под действием которой происходит колебательный процесс, называют возвращающей силой, т.к. она стремится тело или материальную точку, отклоненную от положения равновесия, вернуть в это положение. Собственные колебания являются самыми распространенными в теории колебательных процессов.

Вынужденными называются колебания, происходящие под действием внешней периодически изменяющейся силы. Условия возникновения и характер вынужденных колебаний существенно зависят от характера собственных колебаний.