DataLife Engine > Версия для печати > Рух тіла під дією сили тяжіння

Зміст

Введення

1. Рух тіла під дією сили тяжіння

1.1 Рух тіла по круговій або еліптичнійорбіті навколо планети

1.2 Рух тіла під дією сили тяжінняу вертикальній площині

1.3 Рух тіла, якщо початкова швидкістьспрямована під кутом до сили тяжіння

2. Рух тіла в середовищі з опором

3. Застосування законів руху тіла під дієюсили тяжіння з урахуванням опору середовища в балістиці

Висновок

Список літератури

Введення

За другим законом Ньютонапричиною зміни руху, тобто причиною прискорення тіл, є сила. У механіцірозглядаються сили різної фізичної природи. Багато механічні явища іпроцеси визначаються дією сил тяжіння. Закон всесвітнього тяжіння був відкритийІ. Ньютоном в 1682 році. Ще в 1665 році 23-річний Ньютон висловив припущення,що сили, що утримують Луну на її орбіті, тієї ж природи, що і сили, що змушуютьяблуко падати на Землю. За його гіпотезою між усіма тілами Всесвіту діють силитяжіння (гравітаційні сили), спрямовані по лінії, що з'єднує центри мас.У тіла у вигляді однорідного кулі центр мас збігається з центром кулі.

Рис.1. Гравітаційні сили.

У наступні роки Ньютоннамагався знайти фізичне пояснення законам руху планет, відкритих астрономомІ. Кеплер на початку XVII століття, і дати кількісний вираз для гравітаційнихсил. Знаючи, як рухаються планети, Ньютон хотів визначити, які сили на них діють.Такий шлях має назву зворотного завдання механіки. Якщо основним завданням механікиє визначення координат тіла відомої маси і його швидкості в будь-який моментчасу за відомими силам, чинним на тіло, і заданим початковим умовам (прямазадача механіки), то при рішенні зворотної задачі необхідно визначити діючіна тіло сили, якщо відомо, як воно рухається. Вирішення цього завдання і призвело Ньютонадо відкриття закону всесвітнього тяжіння. Всі тіла притягуються одне до одного із силою,прямо пропорційною їх масам і обернено пропорційною квадрату відстаніміж ними:

Коефіцієнт пропорційностіG однаковий для всіх тіл в природі. Його називають гравітаційною постійною

G = 6,67 В· 10 -11 Н В· м 2 /кг 2

Багато явища в природіпояснюються дією сил всесвітнього тяжіння. Рух планет в Сонячній системі,рух штучних супутників Землі, траєкторії польоту балістичних ракет,рух тіл поблизу поверхні Землі - всі ці явища знаходять пояснення на основізакону всесвітнього тяжіння і законів динаміки. Одним з проявів сили всесвітньоготяжіння є сила тяжіння.

Сила тяжіння - це сила,що діє на тіло з боку Землі і що повідомляє тілу прискорення вільного падіння:

Будь-яке тіло, що знаходитьсяна Землі (або поблизу неї), разом із Землею обертається навколо її осі, тобто тіло рухаєтьсяпо колу радіусом r з постійною за модулем швидкістю.

Рис.2. Рух тіла, що знаходитьсяна поверхні Землі.

На тіло на поверхні Землідіють сила тяжіння і сила з бокуземної поверхні

Їх рівнодіюча

повідомляє тілу доцентровеприскорення

Розкладемо силу тяжінняна дві складові, одна з яких буде, тобто

З рівнянь (1) і (2) бачимо,що

Таким чином, сила тяжіння- Одна зі складовихсили тяжіння, друга складова повідомляє тілу доцентровеприскорення. У точці Оњ на географічній широті П† сила тяжіння спрямованане по радіусу Землі, а під деяким кутом О± до нього. Сила тяжіння спрямованапо, так званій, прямовисній прямий (по вертикалі вниз).

Сила тяжіння дорівнює по модулюі напрямку сили тяжіння тільки на полюсах. На екваторі вони збігаються за напрямком,а по модулю відміну найбільшу.

де П‰ - кутова швидкістьобертання Землі, R - радіус Землі.

рад/с, П‰ = 0,727 В· 10 -4 рад/с.

Так як П‰ дуже мала,то F T в‰€ F. Отже, сила тяжіння мало відрізняється по модулювід сили тяжіння, тому даним розходженням часто можна знехтувати.

Тоді F T в‰€F,

З цієї формули видно, щоприскорення вільного падіння g не залежить від маси падаючого тіла, але залежить відвисоти.

Якщо M - маса Землі, R З -її радіус, m - маса даного тіла, то сила тяжіння дорівнює

де g - прискорення вільногопадіння біля поверхні Землі:

Сила тяжіння спрямованадо центру Землі. У відсутність інших сил тіло вільно падає на Землю з прискореннямвільного падіння. Середнє значення прискорення вільного падіння для різнихточок поверхні Землі одно 9,81 м/с 2 . Знаючи прискорення вільного падінняі радіус Землі

(R З = 6,38 В· 10 6 м), можна обчислити масу Землі M:

При видаленні від поверхніЗемлі сила земного тяжіння і прискорення вільного падіння змінюються обернено пропорційноквадрату відстані r до центру Землі. Малюнок ілюструє зміна сили тяжіння,діючої на космонавта в космічному кораблі при його видаленні від Землі. Сила,з якої космонавт притягується до Землі поблизу її поверхні, прийнята рівною700 Н.

Ріс.3.Ізмененіе сили тяжіння,діючої на космонавта при видаленні від Землі.

Прикладом системи двох взаємодіючихтел може служити система Земля-Місяць. Місяць знаходиться від Землі на відстані r Л = 3,84 В· 10 6 м. Це відстань приблизно в 60 разів перевищує радіусЗемлі R З . Отже, прискорення вільного а л , обумовленеземним притяганням, на орбіті Місяця становить

З таким прискоренням, спрямованимдо центру Землі, Місяць рухається по орбіті. Отже, це прискорення є доцентровимприскоренням. Його можна розрахувати за кінематичною формулою для доцентровогоприскорення:

де T = 27,3 сут. - Періодзвертання Місяця навколо Землі. Збіг результатів розрахунків, виконаних різнимиспособами, підтверджує припущення Ньютона про єдину природу сили, що утримуєМісяць на орбіті, і сили тяжіння. Власне гравітаційне поле Місяця визначаєприскорення вільного падіння g л на її поверхні. Маса Місяця в 81 разівменше маси Землі, а її радіус приблизно в 3,7 рази менше радіуса Землі.Тому прискорення g л визначиться виразом:

В умовах такої слабкоїгравітації виявилися космонавти, що висадилися на Місяці. Людина в таких умовахможе здійснювати гігантські стрибки. Наприклад, якщо людина в земних умовах підстрибуєна висоту 1 м, то на Місяці він міг би підстрибнути на висоту більше 6 м.

1. Рух тіла під дієюсили тяжіння

Якщо на тіло діє тількисила тяжіння, то тіло здійснює вільне падіння. Вид траєкторії руху залежитьвід напрямку та модуля початкової швидкості. При цьому можливі наступні випадки рухутіла:

1. Тіло може рухатисяпо круговій або еліптичній орбіті навколо планети.

2. Якщо початкова швидкістьтіла дорівнює нулю або паралельна силі тяжіння, тіло здійснює прямолінійний вільнепадіння.

3. Якщо початкова швидкістьтіла спрямована під кутом до сили тяжіння, то тіло буде рухатися по параболі, або по гілці параболи.

1.1 Рух тіла по круговійабо еліптичній орбіті навколо планети

Розглянемо тепер питанняпро штучних супутниках Землі. Штучні супутники рухаються за межами земноїатмосфери, і на них діють тільки сили тяжіння з боку Землі. В залежностівід початкової швидкості траєкторія космічного тіла може бути різною. Ми розглянемотут тільки випадок руху штучного супутника по круговій навколоземній орбіті.Такі супутники літають на висотах порядку 200-300 км, і можна наближено прийнятивідстань до центру Землі рівним її радіусу R З . Тоді доцентровеприскорення супутника, сообщаемое йому силами тяжіння, приблизно дорівнює прискореннювільного падіння g. Позначимо швидкість супутника на навколоземній орбіті через П… 1 .Цю швидкість називають першою космічною швидкістю. Використ...овуючи кінематичну формулудля доцентровий прискорення, отримаємо:

Рухаючись з такою швидкістю,супутник облітав би Землю за час

Насправді період обігусупутника по круговій орбіті поблизу Землі кілька перевищує зазначенезначення через відмінності між радіусом реальної орбіти і радіусом Землі. Рухсупутника можна розглядати як вільне падіння, подібне руху снарядів абобалістичних ракет. Різниця полягає лише в тому, що швидкість супутника настількивелика, що радіус кривизни його траєкторії дорівнює радіусу Землі. Для супутників, що рухаютьсяпо кругових траєкторіях на значній відстані від Землі, земне тяжіння слабшаєобернено пропорційно квадрату радіусу r траєкторії. Швидкість супутника П…знаходиться з умови

Таким чином, на високихорбітах швидкість руху супутників менше, ніж на навколоземній орбіті. Період Tзвернення такого супутника дорівнює

Тут T 1 - періодобертання супутника на навколоземній орбіті. Період обертання супутника зростає із збільшеннямрадіуса орбіти. Неважко підрахувати, що при радіусі r орбіти, рівному приблизно6,6 R З , період обертання супутника виявиться рівним 24 годинам. Супутник зтаким періодом обігу, запущений в площині екватора, буде нерухомо висітинад деякою точкою земної поверхні. Такі супутники використовуються в системахкосмічного радіозв'язку. Орбіта з радіусом r = 6,6 R про називається геостаціонарній.

1.2 Рух тіла під дієюсили тяжіння в вертикальної площини

Якщо початкова швидкістьтіла дорівнює нулю або паралельна силі тяжіння, тіло здійснює прямолінійний вільне падіння.

Основним завданням механіки,є визначення положення тіла в будь-який момент часу. Рішенням задачі длячастинок, що рухаються в полі тяжіння Землі, є рівняння, в проекціях на осіOX і OY:

Цих формул достатньо,щоб вирішити будь-яке завдання про рух тіла під дією сили тяжіння.

Тіло кинуто вертикальновгору

У цьому випадку v 0x = 0, g x = 0, v 0y = v 0 , g y =-g.

Рух тіла в цьому випадкубуде відбуватися по прямій лінії, причому спочатку вертикально вгору до точки, вякій швидкість звернеться в нуль, а потім вертикально вниз.

Ріс.4.Двіженіе тіла, кинутоговгору.

При русі тіла з прискореннямв полі тяжіння змінюється вага тіла.

Вагою тіла називається сила,з якою тіло діє на нерухому відносно нього опору або підвіс.

Вага тіла виникає внаслідокйого деформації, викликаної дією сили з боку опори (сили реакції) або підвісу(Сили натягу) Вага істотно відрізняється від сили тяжіння:

Це сили різної природи:сила тяжіння - гравітаційна сила, вага - пружна сила (електромагнітної природи).

Вони прикладені до різних тіл:сила тяжіння - до тіла, вага - до опори.

Рис.5. Точки програмисили тяжіння і маси тіла.

Напрямок ваги тіла необов'язково збігається з прямовисних напрямком.

Сила тяжіння тіла в даномумісці Землі постійна і не залежить від характеру руху тіла; вага залежить від прискорення,з яким рухається тіло.

Розглянемо, як змінюєтьсявага тіла, що рухається у вертикальному напрямку разом з опорою. На тіло діютьсила тяжіння і сила реакції опори.

Рис.5. Зміна ваги тілапри русі з прискоренням.

Основне рівняння динаміки:. У проекції на вісьОу:

а).

За третім законом Ньютонамодулі сил N p1 = P 1 . Отже, вага тіла P 1 = Mg

б)

Значить

, (тіло відчуваєперевантаження).

в)

Отже, вага тіла

Якщо a = g, то P = 0

Таким чином, вага тілапри вертикальному русі може бути в загальному випадку виражений формулою

Подумки розіб'ємо нерухометіло на горизонтальні шари. На кожен з цих шарів діє сила тяжіння і вагавищерозміщеної частини тіла. Ця вага буде ставати тим більше, чим нижче лежить шар.Тому під впливом ваги вищерозміщених частин тіла кожен шар деформується і вньому виникають пружні напруги, які зростають у міру переходу від верхньоїчастини тіла до нижньої.

Ріс.6.Тело, розбите нагоризонтальні шари.

Якщо тіло вільно падає(A = g), то його вага дорівнює нулю, в тілі зникають всякі деформації і, незважаючи насохраняющееся дію сили тяжіння, верхні шари не будуть тиснути на нижні.

Стан, при якому ввільно рухається тілі зникають деформації і взаємні тиску, називається невагомістю.Причина невагомості полягає в тому, що сила всесвітнього тяжіння повідомляє тілуі його опорі однакове прискорення.

1.3 Рух тіла, якщопочаткова швидкість спрямована під кутом до сили тяжіння

Тіло кинуто горизонтально,тобто під прямим кутом до напрямку сили тяжіння.

При цьому v 0x = V 0 , g x = 0, v 0y = 0, g y = - g, х 0 = 0, і, отже,

Щоб визначити вид траєкторії,по якій тіло буде рухатися в цьому випадку, висловимо час t з першого рівнянняі підставимо його в друге рівняння. У результаті ми отримаємо квадратичну залежністьу від х:

Це означає, що тіло прицьому буде рухатися по гілці параболи.

Рис.7. Рух тіла, кинутогопід кутом до горизонту.

Рух тіла, кинутогоз деякою початковою швидкістю П… про під кутом О± до горизонту,теж являє собою складний рух: рівномірний по горизонтальному напрямкуі одночасно відбувається під дією сили тяжіння рівноприскореного рухуу вертикальному напрямку. Так рухається лижник при стрибку з трампліну, струмінь водиз брандспойта і т.д.

Рис.8. Струмінь води з брандспойта.

Вивчення особливостей такогоруху почалося досить давно, ще в XVI столітті і було пов'язане з появою і вдосконаленнямартилерійських знарядь.

Уявлення про траєкторіїруху артилерійських снарядів у ті часи були досить кумедними. Вважалося,що траєкторія ця складається з трьох ділянок: А - насильницького руху, В - змішаногоруху і С - природного руху, при якому ядро вЂ‹вЂ‹падає на солдатів супротивниказверху.

Рис.9. Траєкторія рухуартилерійського снаряду.

Закони польоту метальнихснарядів не залучали особливої вЂ‹вЂ‹уваги вчених до тих пір, поки не були винайденідалекобійні знаряддя, які посилали снаряд через пагорби або дерева - так, щостріляючий не бачив їх польоту.

наддалекого стрільба зтаких знарядь на перших порах використовувалася в основному для деморалізації і залякуваннясупротивника, а точність стрілянини не грала спочатку особливо важливої вЂ‹вЂ‹ролі.

Близько до правильного рішенняпро політ гарматних ядер підійшов італійський математик Тарталья, він зумів показати,що найбільшою дальності польоту снарядів можна досягти при напрямку пострілупід кутом 45 В° до горизонту. У його книзі "Нова наука" були сформульованіправила стрільби, якими артилеристи керувалися до середини ХVII століття.

Однак, повне вирішення проблем,пов'язаних з рухом тіл кинутих горизонтально або під кутом до горизонту, здійсниввсе той же Галілей. У своїх міркуваннях він виходив з двох основних ідей: тіла,рухомі горизонтально і не піддаються впливу інших сил будуть зберігатисвою швидкість; поява зовнішніх впливів змінить швидкість рухомого тіла незалежновід того, покоїлося або рухалося воно до початку їх дії. Галілей показав, щотраєкторії снарядів, якщо знехтувати опором повітря, являють собоюпараболи. Галілей зазначав, що при реальному русі снарядів, внаслідок опоруповітря, їх траєкторія вже не буде нагадувати параболу: спадна гілка траєкторіїбуде йти кілька крутіше, ніж розрахункова крива.

Ньютон та інші вчені розроблялиі вдосконалювали нову теорію стрільби, з урахуванням зрослого впливу на рухартилерійських снарядів сил опору повітря. З'явилася і нова наука - балістика.Минуло багато-багато років, і тепер ...снаряди рухаються настільки швидко, що навіть простепорівняння виду траєкторій їх руху підтверджує зросле вплив опоруповітря.

Рис.10. Ідеальна та дійснатраєкторії руху снаряда.

На нашому малюнку ідеальнатраєкторія руху важкого снаряда, що вилетів зі ствола гармати з великою початковоюшвидкістю, показана пунктиром, а суцільною лінією - дійсна траєкторія польотуснаряда при тих же умовах пострілу.

У сучасній балістицідля вирішення подібних завдань використовується електронно-обчислювальна техніка - комп'ютери,а ми поки обмежимося простим випадком - вивченням такого руху, при якому опоромповітря можна знехтувати. Це дозволить нам повторити міркування Галілея майже безвсяких змін.

Політ куль і снарядів являєсобою приклад руху тіл, кинутих під кутом до горизонту. Точний опис характерутакого руху можливо тільки при розгляді деякої ідеальної ситуації.

Подивимося, як змінюєтьсяшвидкість тіла, кинутого під кутом О± до горизонту, під час відсутності опоруповітря. Протягом всього часу польоту на тіло діє сила тяжіння. На першомуділянці траєкторії за напрямком.

Рис 11. Зміна швидкостівздовж траєкторії.

У найвищій точці траєкторії- В точці С - швидкість руху тіла буде найменшою, вона спрямована горизонтально,під кутом 90 В° до лінії дії сили тяжіння. На другій частині траєкторії політ тілавідбувається аналогічно руху тіла, кинутого горизонтально. Час руху відточки А до точки С буде дорівнює часу руху по другій частині траєкторії в відсутністьсил опору повітря.

Якщо точки "кидання"і "приземлення" лежать на одній горизонталі, що те ж саме можна сказатиі про швидкостях В«киданняВ» і В«приземленняВ».буде менше.

Якщо

будемо мати:

Підставляючи ці значення

отримаємо:

(1)

(2)

(3)

(4)

схемою.

рішення.

положенні.Опір

рівняння.

Вирішення цих

Якщо

Одним з найважливіших завданьЦясила.

Відірвавсябоку.верхностишарів. Дія цих сил виявляється в тому, що з боку шару, що рухається швидше,на шар, який рухається повільніше, діє прискорювальна сила. З боку ж шару, що рухаєтьсяповільніше, на шар, який рухається швидше, діє гальмуюча сила. Сила внутрішньоготертя F тим більше, чим більше розглянута площа S поверхні шару, і залежитьвід того, наскільки швидко змінюється швидкість течії рідини при переході від шарудо шару. Величина надає, як швидкозмінюється швидкість при переході від шару до шару в напрямку x, перпендикулярномунапрямку руху шарів, і називається градієнтом швидкості. Таким чином, модульсили внутрішнього тертя
F =,

де коефіцієнт пропорційностіО·, залежний від природи рідини. називається динамічною в'язкістю.
Чим більше в'язкість, тимсильніше рідина відрізняється від ідеальної, тим більші сили внутрішнього тертя вній виникають. В'язкість залежить від температури, причому характер цієї залежностідля рідин і газів різний (для рідин О· зі збільшенням температури зменшується,у газів, навпаки, збільшується), що вказує на відмінність в них механізмів внутрішньоготертя.

3. Застосування законів рухутіла під дією сили тяжіння з урахуванням опору середовища в балістиці
Основним завданням балістикиє визначення, під яким кутом до горизонту, і з якою початковою швидкістюповинна летіти куля певної маси і форми, щоб вона досягла мети.
Освіта траєкторії.
Під час пострілу куля,отримавши під дією порохових газів при вильоті з каналу ствола деяку початковушвидкість, прагне по інерції зберегти величину і напрямок цієї швидкості, аграната, що має реактивний двигун, рухається за інерцією після закінчення газівз реактивного двигуна. Якби політ кулі (гранати) відбувався в безповітряномупросторі, і на неї не діяла б сила тяжіння, куля (граната) рухаласяб прямолінійно, рівномірно і нескінченно. Однак на кулю (гранату), що летить в повітрянійсередовищі, діють сили, які змінюють швидкість її польоту і напрям руху.Цими силами є сила тяжіння і сила опору повітряного середовища.
Внаслідок спільної діїцих сил куля втрачає швидкість і змінює напрямок свого руху, переміщаючисьв повітряному середовищі по кривій лінії, що проходить нижче напрямку осі каналу ствола.
Крива лінія, яку описуєв просторі центр ваги двигающейся кулі (снаряда) в польоті, називається траєкторією.Зазвичай балістика розглядає траєкторію над (або під) горизонтом зброї - уявноїнескінченної горизонтальною площиною, що проходить через точку вильоту. Рух кулі,а отже, і фігура траєкторії залежать від багатьох умов. Куля при польотів повітрі піддається дії двох сил: сили тяжіння і сили опору повітря.Сила тяжіння змушує кулю поступово знижуватися, а сила опору повітрябезперервно уповільнює рух кулі і прагне перекинути її. В результаті діїцих сил швидкість польоту поступово зменшується, а її траєкторія являє собоюза формою нерівномірно зігнуту криву лінію.
Дія сили тяжіння.
Уявімо собі, що накулю після вильоту її з каналу ствола діє тільки одна сила тяжіння. Тодівона почне падати вертикально вниз, як і всяке вільно падаюче тіло. Якщо припустити,що на кулю при її польоті по інерції в безповітряному просторі діє силатяжкості, то під дією цієї сили куля опуститься нижче від продовження осі каналустовбура: в першу секунду - на 4,9 м, у другу секунду - на 19,6 м і т. д. У цьомувипадку, якщо навести ствол зброї в ціль, куля ніколи в неї не потрапить, оскільки,піддаючись дії сили тяжіння, вона пролетить під метою. Цілком очевидно, що,для того щоб куля пролетіла певну відстань і потрапила в ціль, необхіднонаправити ствол зброї кудись вище мети, з тим щоб траєкторія кулі, вигинаючисьпід впливом сили тяжіння, перетнула центр мети. Для цього потрібно, щоб вісь каналустовбура і площина горизонту зброї становили деякий кут, який називаєтьсякутом піднесення. Траєкторія кулі в безповітряному просторі, на яку дієсила тяжіння, є правильну криву, яка називається параболою.Найвища точка траєкторії над горизонтом зброї називається її вершиною. Частинакривій від точки вильоту до вершини називається висхідною гілкою траєкторії, а відвершини до точки падіння - низхідній гілкою. Така траєкторія кулі характерна тим,що висхідна і спадна гілки абсолютно однакові, а кут кидання і падіннярівні між собою.
Дія сили опоруповітряного середовища.
На перший погляд здаєтьсямалоймовірним, щоб повітря, що володіє такою малою щільністю, міг робити істотнийопір руху кулі і цим значно зменшувати її швидкість. Однак опірповітря робить сильний гальмівну дію на кулю, у зв'язку з чим вона втрачаєсвою швидкість. Опір повітря польоту кулі викликається тим, що повітря являєсобою пружну середу і тому на рух у цьому середовищі витрачається частина енергіїкулі. Сила опору повітря викликається трьома основними причинами: тертям повітря,утворенням завихрень та освітою балістичної хвилі.
Як показують фотознімкикулі, що летить з надзвуковою швидкістю (понад 340 м/сек), перед її головною частиноюутворюється ущільнення повітря. Від цього ущільнення розходиться в усі боки головнийхвиля. Частинки повітря, ковзаючи по поверхні кулі і зриваючись з її бокових стінок,утворюють за донної частиною кулі зону розрідженого простору, внаслідок чого з'являєтьсярізниця тисків на головний і донну частини. Ця різниця створює силу, спрямованув бік, зворотний руху кулі і уменьшающую швидкість її польоту. Частинки повітря,прагнучи заповнити порожнечу, що утворилася за кулею, створюють завихрення, в результатічого за дном кулі тягнеться хвостова хвиля.
Ущільнення повітря попередуголовної частини кулі гальмує її політ; розріджена зона позаду кулі засмоктує їїі цим ще більше підсилює гальмування; до всього цього стінки кулі відчувають тертяпро частки повітря, що також... уповільнює її політ. Рівнодіюча цих трьох силі становить силу опору повітря. Куля (граната) при польоті стикаєтьсяз частинками повітря і змушує їх коливатися. Внаслідок цього перед кулею (гранатою)підвищується щільність повітря, і утворюються звукові хвилі. Тому політ кулі (гранати)супроводжується характерним звуком. При швидкості польоту кулі (гранати), меншою швидкостізвуку, освіта цих хвиль має незначний вплив на її політ, так якхвилі поширюються швидше швидкості польоту кулі (гранати). При швидкості польотукулі, більшою швидкості звуку, від набігання звукових хвиль один на одного створюєтьсяхвиля сильно ущільненого повітря - балістична хвиля, сповільнюються швидкість польотукулі, так як куля витрачає частину своєї енергії на створення цієї хвилі.
Рівнодіюча (сумарна)всіх сил, що утворюються внаслідок впливу повітря на політ кулі (гранати), становитьсилу опору повітря. Точка прикладання сили опору називається центромопору.
Вплив, який чиниться опоромповітря на політ кулі дуже велике - воно викликає зменшення швидкості і дальностіпольоту кулі.
Дія на кулю опоруповітря.
Величина сили опоруповітря залежить від швидкості польоту, форми і калібру кулі, а також від її поверхніі щільності повітря.
Сила опору повітрязростає із збільшенням калібру кулі, швидкості її польоту і щільності повітря. Длятого щоб опір повітря менше гальмувало кулю під час польоту, цілком очевидно,що потрібно зменшити її калібр і збільшити її масу. Ці міркування і привели донеобхідності використання в стрілецькій зброї куль продовгуватої форми, а з урахуваннямнадзвукових швидкостей польоту кулі, коли основною причиною опору повітряє утворення ущільнення повітря перед головною частиною (балістичної хвилі),вигідні кулі з подовженою гостроверхій головною частиною. При дозвукових швидкостяхпольоту гранати, коли основною причиною опору повітря є утвореннярозрідженого простору і завихрень, вигідні гранати з подовженою і звуженоїхвостовою частиною.
Чим гладше поверхню кулі,тим менше сила тертя і сила опору повітря.
Різноманітність форм сучаснихкуль в чому визначається необхідністю зменшити силу опору повітря.
Якби політ кулі відбувавсяв безповітряному просторі, то напрям її поздовжньої осі було б незміннимі куля падала б на землю не головною частиною, а дном.
Однак при дії на кулюсили опору повітря політ її буде зовсім іншим. Під дією початкових збурень(Поштовхів) в момент вильоту кулі з каналу ствола між віссю кулі та дотичною дотраєкторії утворюється кут, і сила опору повітря діє не вздовж осікулі, а під кутом до неї, прагнучи не тільки сповільнити рух кулі, але і перекинутиїї. У перший момент, коли куля вилітає з каналу ствола, опір повітрятільки гальмує її рух. Але як тільки куля починає під дією сили тяжінняопускатися вниз, частинки повітря почнуть тиснути не тільки на головну частину, але йна бічну поверхню її.
Чим більше куля буде опускатися,тим більше вона буде і підставляти опору повітря свою бічну поверхню.А так як частинки повітря надають на головну частину кулі значно більший тиск,ніж на хвостову, вони прагнуть перекинути кулю головною частиною назад.
Отже, сила опоруповітря не тільки гальмує кулю при її польоті, але і прагне перекинути її головнийчастину назад. Чим більше швидкість кулі і чим вона довша, тим сильніше на неї робитьповітря перекидається дію. Цілком зрозуміло, що при такій дії опоруповітря куля під час свого польоту почне перекидатися. При цьому, підставляючи повітрюто одну сторону, то іншу, куля швидко буде втрачати швидкість, у зв'язку, з чим дальністьпольоту буде невеликий, а купчастість бою - незадовільною.

Висновок
У всіх розглянутих прикладахна тіло діяла одна і та ж сила тяжіння. Однак руху при цьому виглядалипо-різному. Пояснюється це тим, що характер руху будь-якого тіла в заданих умовахвизначається його початковим станом. Недарма всі отримані нами рівняння містятьпочаткові координати і початкові швидкості. Міняючи їх, ми можемо змусити тіло підніматисявгору або опускатися вниз по прямій лінії, рухатися по параболі, досягаючи її вершини,або опускатися по ній вниз; дугу параболи ми можемо зігнути сильнішим чи слабшим іт.д. І в той же час все це різноманіття рухів можна виразити однієї простоїформулою:

Список літератури

1. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс загальноїфізики. М.Просвещеніе, 1995.
2. Римкевіч П.А. Курс фізики. М. Просвещение,1975
3. Савельєв І.В. Курс загальної фізики. М. Просвещение,1983.
4. Трофімова Т.І. Курс фізики. М. Просвещение,1997
5. Чортів А.Г., Воробйов А.А. Задачник пофізиці. М. Освіта, 1988.

Вернуться назад