Раздел «Механика» в спецификации НЦТ

Динамика

Главное по теме

Первый закон Ньютона: если на тело не действуют силы или они уравновешены, оно покоится или движется прямолинейно и равномерно (закон инерции).
Второй закон: a = F / m, или F = m · a. Ускорение направлено так же, как равнодействующая сила. Равнодействующая - векторная сумма всех сил.
Третий закон: F₁₂ = -F₂₁. Силы действия и противодействия равны по модулю, противоположны по направлению и приложены к разным телам.
Сила тяжести F = m · g, g = 10 м/с². Вес P - сила, с которой тело давит на опору или тянет подвес; в покое на горизонтальной опоре P = m · g.
Вес в лифте: при ускорении вверх P = m · (g + a), при ускорении вниз P = m · (g - a). При a = g вес равен нулю - невесомость.
Закон Гука: F = k · x, сила упругости пропорциональна удлинению x; k - жёсткость в Н/м. Сила упругости направлена против деформации.
Сила трения скольжения F = μ · N, где N - сила нормальной реакции опоры, μ - коэффициент трения. Трение покоя не больше μ · N и равно внешней силе, пока тело не сдвинулось.
Закон всемирного тяготения: F = G · m₁ · m₂ / r², G = 6,67 · 10⁻¹¹ Н·м²/кг². Расстояние вдвое больше - сила в четыре раза меньше.
Первая космическая скорость v = √g · R ≈ 7,9 км/с у поверхности Земли. Спутник на орбите движется только под действием тяготения, ускорение a = v² / r.
Алгоритм решения: нарисуй силы, выбери оси, запиши второй закон в проекциях (вдоль движения и поперёк), реши систему уравнений.

Задания с разбором

1.Тележка массой 8 кг движется с ускорением 0,5 м/с². Какая сила действует на неё?

1Второй закон Ньютона: F = m · a.
2Подставляем: F = 8 · 0,5.
3F = 4 Н.

Ответ: 4 Н

2.Ящик массой 12 кг скользит по полу, коэффициент трения 0,25 (g = 10 м/с²). Найди силу трения.

1Сила трения F = μ · N, на горизонтальном полу N = m · g = 12 · 10 = 120 Н.
2Подставляем: F = 0,25 · 120.
3F = 30 Н.

Ответ: 30 Н

3.Брусок массой 4 кг тянут по столу горизонтальной силой 30 Н. Коэффициент трения 0,5 (g = 10 м/с²). Найди ускорение.

1Ловушка: нельзя делить 30 на 4, ведь трение тоже тормозит. Сначала найдём его: F тр = 0,5 · 4 · 10 = 20 Н.
2Равнодействующая: 30 − 20 = 10 Н.
3a = F / m = 10 / 4.
4a = 2,5 м/с².

Ответ: 2,5 м/с²

Где теряют баллы

Законы Ньютона и силы: тяжести, трения, упругости, тяготения
Ловушка: Путают массу и вес; в законе тяготения забывают, что расстояние в квадрате.
Как решать: Нарисуй все силы, потом ma = сумма сил по оси движения. Расстояние в 2 раза больше, сила тяготения в 4 раза меньше.

Объяснение простыми словами

Представь, что ты стоишь в автобусе и держишься за поручень. Автобус резко тормозит, и тебя бросает вперёд. Ничто тебя не толкало: просто твоё тело стремилось продолжить движение с прежней скоростью. Это явление называют инерцией. Динамика - раздел механики, который отвечает на вопрос, почему тела движутся именно так. Её основа - три закона Ньютона. Если кинематика только описывает, динамика связывает движение с силами, и почти каждая задача этого раздела на ЕНТ решается через них.

Первый закон Ньютона: тело сохраняет покой или равномерное прямолинейное движение, пока на него не действуют другие тела или их действия не уравновешены. Важная деталь: покой и равномерное движение для физики равноправны. Космический зонд в пустоте летит с постоянной скоростью без двигателя. Системы отсчёта, где первый закон выполняется, называют инерциальными. Автобус, который разгоняется или тормозит, не инерциальная система, поэтому там тебя и бросает.

Дальше в Biik: продолжение объяснения, видеоразбор и проверка из 8 заданий по этой теме.

Доучи тему до конца в Biik

План на каждый день, видеоразборы, проверка из 8 заданий после каждой темы, пробник ЕНТ раз в месяц и ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы. 3 дня бесплатно, без карты.

Начать бесплатно Пройти диагностику

Диагностика покажет, сколько баллов тебе не хватает до гранта и где именно. 30 заданий после короткой бесплатной регистрации.

Термины

Инерция: Свойство тела сохранять свою скорость, пока на него не подействуют другие тела.
Инерциальная система отсчёта: Система отсчёта, в которой выполняется первый закон Ньютона; например, система, связанная с Землёй, если пренебречь её вращением.
Сила: Векторная величина, мера действия одного тела на другое; единица измерения - ньютон (Н).
Ньютон: Единица силы: 1 Н - сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с².
Масса: Мера инертности тела, она же определяет, как сильно тело притягивается к другим телам; единица - килограмм.
Равнодействующая сила: Одна сила, заменяющая действие всех сил на тело; равна их векторной сумме.
Сила тяжести: Сила, с которой Земля притягивает тело: F = m · g, направлена вниз.
Вес тела: Сила, с которой тело из-за притяжения к Земле давит на опору или растягивает подвес; приложена к опоре или подвесу.
Невесомость: Состояние, при котором вес тела равен нулю, потому что тело и опора движутся с ускорением свободного падения.
Перегрузка: Состояние, когда вес тела больше силы тяжести, например при разгоне лифта вверх.
Сила упругости: Сила, возникающая при деформации тела и направленная против деформации.
Закон Гука: Сила упругости пропорциональна удлинению пружины: F = k · x.
Жёсткость: Коэффициент k в законе Гука, показывает, какая сила нужна для удлинения на 1 метр; единица Н/м.
Сила нормальной реакции опоры: Сила упругости опоры, направленная перпендикулярно её поверхности; обозначается N.
Сила трения: Сила, возникающая при соприкосновении тел и мешающая их относительному движению или его началу.
Коэффициент трения: Безразмерная величина μ, зависящая от материалов и состояния поверхностей, в формуле F = μ · N.
Закон всемирного тяготения: Любые два тела притягиваются с силой, пропорциональной произведению масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Гравитационная постоянная: Коэффициент G = 6,67 · 10⁻¹¹ Н·м²/кг² в законе всемирного тяготения.
Первая космическая скорость: Наименьшая скорость, при которой тело становится спутником Земли и движется по круговой орбите: около 7,9 км/с.
Искусственный спутник: Тело, движущееся вокруг планеты по орбите под действием её притяжения.

Все темы: Физика