Есеп мысалдары.

1. Массасы m=100 кг балға h=1,77м биікгіктен төске түсті. Соққы уақыты t=10-2с. Орташа соққы күшін анықтау керек.

2. Бастапқы жылдамдығы 0=20м/с дене мұз үстімен сырғанап t=40с уақыттан соң тоқтады. Үйкеліс коэффиценті қандай ?

3. Массасы 50 кг жүк арқан арқылы 2 с ішінде 10 м биіктікке көтерілген. Жүктің көтерілуі бірқалыпты үдемелі қозғалыс деп есептесек арқанның керілу күшін анықтау керек

4.Ұзындығы 2 м, радиусы 0,8 мм. мыс сымға массасы 80 кг жүк ілгенде сымның созылуына жұмсалатын жұмысты анықтау керек.

5. Мылтық атылғанда газдың ұлғайғандағы қысымы 13300 Дж жүмыс істейді. Оқтың атылу уақыты 1,4710-3с, массасы 9,6г, ұшып шығу жылдамдығы 880 м/с. Атылудың толық және пайдалы қуатын анықтау керек.

6. Массасы 3 кг дене мұнара басынан жерге 2 секунд уақытта еркін түседі. Дененің жолдың дәл орта тұсындағы кинетикалық және потенциалдық энергиясы қандай болады?

7.Биіктігі 22 м мұнара басынан горизонтқа бұрыш жасай тас лақтырылған. Лақтырылғандағы алғашқы жылдамдығы 15 м/с, жерге түсер кезіндегі жылдамдығы 25 м/с болды. Егер ауаның кедергісін жеңуге жұмсалған жұмыс 6 Дж болса тастың массасы қандай болады?

8. Биіктігі 5 м тік тұрған діңгек түбінен қиылып жерге құлатылады. Діңгектің жоғарғы нүктесінің жерге құлау мезетіндегі жылдамдығы қандай болады?

9. Бастапқы жылдамдығы 0-ге тең, массасы m дене түрақты Ғ күштің әсерінен қозғалады. Кинетикалық энергияның уақытқа байланысы қандай болады?

1.4 Тартылыс өрісі

 

Тихо Брагенің планеталардың қозғалысын бақылаудағы мәліметтерін зерттей отырып, Кеплер мынадай заңдарды тағайындайды:

1) Барлық планеталар бір фокусында күн тұратын эллипс бойымен айналады.

2) Күннен планеталарға жүргізілген радиус-векторлар тең уақыт аралығында тең аудандарды сызады.

3) Планеталардың күнді айналу кезіндегі периодтарының квадраттарының қатынасы үлкен жарты осьтерінің кубтарының қатынастарындай болады.

(1.4.1)

Бұл заңдар тағайындалған соң планеталар қандай күштің әсерінен қозғалады деген заңды сұрақтар туады. 1666 жылы Гук аспан денелері бір-бірімен әсерлеседі, бұл әсерлесу денелердің арақашықтығының квадратына кері пропорционал болады деген пікірді айтады. Бірақ Гук бұл айтқан пікірін дәлелдей алмады. Математикаға, механикаға өте жетік Ньютон орасан үлкен физикалық сезіммен, көрегендікпен бүкіл әлемдік тартылыс заңын тағайындады.

Кез келген денелердің арасындағы тартылыс күші денелердің массаларына тура, олардың арақашықтығының квадратына кері пропорционал болады.

(1.4.2)

мұндағы -гравитациялық тұрақты.

Планеталар Күнді шеңбер бойымен айналады, ендеше центрге тартқыш күш

(1.4.3)

мұндағы m- планега массасы; - бұрыштық жылдамдығы.

(1.4.4)

(1.4.1) формуласын ескергенде (1.4.4) формула мына түрде жазылады

(1.4.5)

мұндағы . (1.4.5) формуласын (1.4.3) формулаға қойып центрге тартқыш күшті төмендегідей жазуға болады:

(1.4.6)

Ньютонның III заңы бойынша дәл осындай күшпен планеталар Күнге әсер етеді.

(1.4.7)

мұндағы М – Күннің массасы, - тұрақты коэффициент. Осы формулаларды теңестіріп

мынадай өрнек алуға болады

(1.4.8)

бұдан - коэффициентін анықтауға болады

(1.4.9)

(1.4.9) формуласын (1.4.6)-ға қойып бүкіл әлемдік тартьлыс заңын шығарып алуға болады.

Кез келген денені материяның бір формасы - өріс қоршап тұрады. Ауырлық күші әсер етіп тұратын кеңістікті гравитациялық өріс деп атайды.Гравитациялык өріс кернеулігі

(1.4.10)

өрнегімен есептеледі, мұндағы М - Жердің массасы.

Осы өрісте массасы m денені dR қашықтыққа жылжыту үшін dА істелінетін жұмыс мына формуламен анықталады

(1.4.11)

Минус таңбасы күш және орын ауыстыру векторларының бағыттары қарама-қарсы екендігін көрсетеді. Егер дене - ден кашықтыққа орын ауыстырса, онда істелген жұмыс

(1.4.12)

Бұл формула бойынша ауырлық өрісіндегі жұмыс орын ауыстыру кезіндегі траекторияға байланысты емес, тек дененің бастапқы және соңғы орындарына ғана байланысты екендігі көрінеді. Ендеше ауырлық күш өрісін потенциалдық, ал күштің өзін консервативті күш деп атайды.

Консервативті күштің істейтін жұмыс теріс таңбамен алынған потенциялдық энергияның өзгерісіне тең болады

(1.4.12) формуладан

(1.4.13)

Ауырлық өрісінің потенциалы

(1.4.14)

Өріс кернеулігі пен потенциалы арасындағы байланысты анықтау қажет болсын. Элементер шамаға денені орын ауыстыру үшін істелінетін жұмыс

екінші жағынан

 

Осы екі формуладан өріс кернеулігінің градиентін анықтауға болады

.