Dans cette leçon, nous examinerons une caractéristique importante d’un mouvement irrégulier : l’accélération. De plus, nous considérerons un mouvement irrégulier avec une accélération constante. Un tel mouvement est également appelé uniformément accéléré ou uniformément décéléré. Enfin, nous expliquerons comment représenter graphiquement la dépendance de la vitesse d'un corps au temps lors d'un mouvement uniformément accéléré.
Devoirs
Après avoir résolu les problèmes de Cette leçon, vous pouvez vous préparer aux questions 1 du GIA et aux questions A1, A2 de l'examen d'État unifié.
1. Problèmes 48, 50, 52, 54 sb. problèmes A.P. Rymkevitch, éd. dix.
2. Notez la dépendance de la vitesse au temps et tracez des graphiques de la dépendance de la vitesse du corps au temps pour les cas illustrés à la Fig. 1, cas b) et d). Marquez les points tournants sur les graphiques, le cas échéant.
3. Considérez les questions suivantes et leurs réponses :
Question. L’accélération due à la gravité est-elle une accélération telle que définie ci-dessus ?
Répondre. Bien sûr que oui. L'accélération de la gravité est l'accélération d'un corps qui tombe librement d'une certaine hauteur (la résistance de l'air doit être négligée).
Question. Que se passera-t-il si l’accélération du corps est dirigée perpendiculairement à la vitesse du corps ?
Répondre. Le corps se déplacera uniformément autour du cercle.
Question. Est-il possible de calculer la tangente d'un angle à l'aide d'un rapporteur et d'une calculatrice ?
Répondre. Non! Parce que l'accélération ainsi obtenue sera sans dimension, et la dimension de l'accélération, comme nous l'avons montré précédemment, devrait avoir la dimension m/s 2.
Question. Que peut-on dire du mouvement si le graphique de la vitesse en fonction du temps n’est pas droit ?
Répondre. On peut dire que l'accélération de ce corps change avec le temps. Un tel mouvement ne sera pas uniformément accéléré.
En mouvement rectiligne uniformément accéléré, le corps
- se déplace le long d'une ligne droite conventionnelle,
- sa vitesse augmente ou diminue progressivement,
- sur des périodes de temps égales, la vitesse change d'une quantité égale.
Par exemple, une voiture commence à se déplacer à partir d'un état de repos sur une route droite et jusqu'à une vitesse de, disons, 72 km/h, elle se déplace uniformément accélérée. Lorsque la vitesse réglée est atteinte, la voiture se déplace sans changer de vitesse, c'est-à-dire de manière uniforme. Avec un mouvement uniformément accéléré, sa vitesse est passée de 0 à 72 km/h. Et laissez la vitesse augmenter de 3,6 km/h pour chaque seconde de mouvement. Ensuite, le temps de mouvement uniformément accéléré de la voiture sera égal à 20 secondes. Étant donné que l'accélération en SI est mesurée en mètres par seconde carrée, une accélération de 3,6 km/h par seconde doit être convertie dans les unités appropriées. Ce sera égal à (3,6 * 1000 m) / (3600 s * 1 s) = 1 m/s 2.
Disons qu'après un certain temps de conduite avec vitesse constante la voiture a commencé à ralentir pour s'arrêter. Le mouvement pendant le freinage était également uniformément accéléré (sur des périodes de temps égales, la vitesse diminuait du même montant). DANS dans ce cas le vecteur accélération sera opposé au vecteur vitesse. On peut dire que l'accélération est négative.
Ainsi, si la vitesse initiale d'un corps est nulle, alors sa vitesse après un temps de t secondes sera égale au produit de l'accélération et de ce temps :
Lorsqu'un corps tombe, l'accélération de la gravité « fonctionne », et la vitesse du corps à la surface même de la terre sera déterminée par la formule :
Si la vitesse actuelle du corps et le temps qu'il a fallu pour développer une telle vitesse à partir d'un état de repos sont connus, alors l'accélération (c'est-à-dire la rapidité avec laquelle la vitesse a changé) peut être déterminée en divisant la vitesse par le temps :
Cependant, le corps pouvait commencer un mouvement uniformément accéléré non pas à partir d'un état de repos, mais possédant déjà une certaine vitesse (ou on lui avait donné une vitesse initiale). Disons que vous jetez une pierre verticalement depuis une tour en utilisant la force. Un tel corps est soumis à une accélération gravitationnelle égale à 9,8 m/s 2 . Cependant, votre force a donné à la pierre encore plus de vitesse. Ainsi, la vitesse finale (au moment du contact avec le sol) sera la somme de la vitesse développée suite à l'accélération et de la vitesse initiale. Ainsi, la vitesse finale sera trouvée selon la formule :
Cependant, si la pierre était lancée vers le haut. Ensuite, sa vitesse initiale est dirigée vers le haut et l'accélération de la chute libre est dirigée vers le bas. Autrement dit, les vecteurs vitesses sont dirigés dans des directions opposées. Dans ce cas (ainsi que lors du freinage), le produit de l'accélération et du temps doit être soustrait à la vitesse initiale :
A partir de ces formules, nous obtenons les formules d'accélération. En cas d'accélération :
à = v – v 0
une = (v – v 0)/t
En cas de freinage :
à = v 0 – v
une = (v 0 – v)/t
Dans le cas où un corps s'arrête avec une accélération uniforme, alors au moment de l'arrêt sa vitesse est de 0. Alors la formule se réduit à cette forme :
Connaissant la vitesse initiale du corps et l'accélération du freinage, le temps au bout duquel le corps s'arrêtera est déterminé :
Maintenant, imprimons formules pour le chemin parcouru par un corps lors d'un mouvement rectiligne uniformément accéléré. Le graphique de la vitesse en fonction du temps pour un mouvement rectiligne uniforme est un segment parallèle à l'axe du temps (généralement l'axe des x est pris). Le chemin est calculé comme l'aire du rectangle sous le segment. Autrement dit, en multipliant la vitesse par le temps (s = vt). Avec un mouvement rectiligne uniformément accéléré, le graphique est une ligne droite, mais non parallèle à l’axe du temps. Cette droite soit augmente en cas d'accélération, soit diminue en cas de freinage. Cependant, le chemin est également défini comme l'aire de la figure sous le graphique.
En mouvement rectiligne uniformément accéléré, cette figure est un trapèze. Ses bases sont un segment sur l'axe y (vitesse) et un segment reliant le point final du graphique à sa projection sur l'axe x. Les côtés sont le graphique de la vitesse en fonction du temps lui-même et sa projection sur l'axe des x (axe du temps). La projection sur l'axe des x n'est pas seulement côté, mais aussi la hauteur du trapèze, puisqu'il est perpendiculaire à ses bases.
Comme vous le savez, l'aire d'un trapèze est égale à la moitié de la somme des bases et de la hauteur. La longueur de la première base est égale à la vitesse initiale (v 0), la longueur de la deuxième base est égale à la vitesse finale (v), la hauteur est égale au temps. On obtient ainsi :
s = ½ * (v 0 + v) * t
Ci-dessus a été donnée la formule pour la dépendance de la vitesse finale sur la vitesse initiale et l'accélération (v = v 0 + at). Par conséquent, dans la formule du chemin, nous pouvons remplacer v :
s = ½ * (v 0 + v 0 + à) * t = ½ * (2v 0 + à) * t = ½ * t * 2v 0 + ½ * t * à = v 0 t + 1/2 à 2
Ainsi, la distance parcourue est déterminée par la formule :
s = v 0 t + à 2 /2
(Cette formule peut être obtenue en considérant non pas l'aire du trapèze, mais en additionnant les aires du rectangle et triangle rectangle, dans lequel le trapèze est divisé.)
Si le corps commence à se déplacer uniformément accéléré à partir d'un état de repos (v 0 = 0), alors la formule du chemin se simplifie en s = à 2/2.
Si le vecteur accélération était opposé à la vitesse, alors le produit à 2/2 doit être soustrait. Il est clair que dans ce cas la différence entre v 0 t et at 2 /2 ne doit pas devenir négative. Lorsqu’il devient nul, le corps s’arrête. Une voie de freinage sera trouvée. Ci-dessus se trouvait la formule pour le temps jusqu'à un arrêt complet (t = v 0 /a). Si nous substituons la valeur t dans la formule de trajectoire, alors la trajectoire de freinage est réduite à la formule suivante.
En général mouvement uniformément accéléré appelé un tel mouvement dans lequel le vecteur d'accélération reste inchangé en ampleur et en direction. Un exemple d'un tel mouvement est le mouvement d'une pierre lancée selon un certain angle par rapport à l'horizon (sans tenir compte de la résistance de l'air). En tout point de la trajectoire, l’accélération de la pierre est égale à l’accélération de la gravité. Pour une description cinématique du mouvement d'une pierre, il convient de choisir un système de coordonnées pour que l'un des axes, par exemple l'axe OY, était dirigé parallèlement au vecteur d’accélération. Alors mouvement curviligne la pierre peut être représentée comme la somme de deux mouvements - mouvement rectiligne uniformément accéléré le long de l'axe OY Et mouvement rectiligne uniforme dans la direction perpendiculaire, c'est-à-dire le long de l'axe BŒUF(Fig. 1.4.1).
Ainsi, l’étude du mouvement uniformément accéléré se réduit à l’étude du mouvement rectiligne uniformément accéléré. Dans le cas d’un mouvement rectiligne, les vecteurs vitesse et accélération sont dirigés le long de la ligne droite du mouvement. Par conséquent, la vitesse υ et l’accélération un dans les projections sur la direction du mouvement peuvent être considérées comme des quantités algébriques.
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Graphique 1.4.1. Projections des vecteurs vitesse et accélération sur axes de coordonnées. unX = 0, unoui = -g |
Dans un mouvement rectiligne uniformément accéléré, la vitesse d'un corps est déterminée par la formule
(*)
Dans cette formule, υ 0 est la vitesse du corps à t = 0 (vitesse de démarrage ), un= const - accélération. Sur le graphique de vitesse υ ( t) cette dépendance ressemble à une ligne droite (Fig. 1.4.2).
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Graphique 1.4.2. Graphiques de vitesse d'un mouvement uniformément accéléré |
L'accélération peut être déterminée à partir de la pente du graphique de vitesse un corps. Les constructions correspondantes sont représentées sur la Fig. 1.4.2 pour le graphique I. L'accélération est numériquement égale au rapport des côtés du triangle abc:
Plus l'angle β que forme le graphique de vitesse avec l'axe du temps est grand, c'est-à-dire plus la pente du graphique est grande ( raideur), plus l'accélération du corps est grande.
Pour le graphique I : υ 0 = -2 m/s, un= 1/2 m/s2.
Pour l'horaire II : υ 0 = 3 m/s, un= -1/3m/s2
Le graphique de vitesse vous permet également de déterminer la projection du mouvement s corps depuis un certain temps t. Sélectionnons sur l'axe du temps une certaine petite période de temps Δ t. Si cette période de temps est suffisamment courte, alors le changement de vitesse sur cette période est faible, c'est-à-dire le mouvement pendant cette période de temps peut être considéré comme uniforme avec une certaine vitesse moyenne, qui est égale à la vitesse instantanée υ du corps dans le milieu de l'intervalle Δ t. Par conséquent, le déplacement Δ s dans le temps Δ t sera égal à Δ s = υΔ t. Ce mouvement est égal à l'aire de la bande ombrée (Fig. 1.4.2). Décomposer la période de temps de 0 à un certain point t pour de petits intervalles Δ t, on constate que le mouvement s pour un temps donné t avec un mouvement rectiligne uniformément accéléré est égal à l'aire du trapèze ODEF. Les constructions correspondantes ont été réalisées pour le graphique II de la Fig. 1.4.2. Temps t pris égal à 5,5 s.
Puisque υ - υ 0 = à, la formule finale pour déplacer s corps avec un mouvement uniformément accéléré sur un intervalle de temps de 0 à t s'écrira sous la forme :
(**)
Pour trouver les coordonnées oui corps à tout moment t besoin de la coordonnée de départ oui 0 ajouter du mouvement dans le temps t:
(***)
Cette expression s'appelle loi du mouvement uniformément accéléré .
Lors de l'analyse d'un mouvement uniformément accéléré, le problème se pose parfois de déterminer le mouvement d'un corps le long de valeurs données vitesses et accélérations initiales υ 0 et finales υ un. Ce problème peut être résolu en utilisant les équations écrites ci-dessus en éliminant le temps t. Le résultat s'écrit sous la forme
A partir de cette formule, nous pouvons obtenir une expression pour déterminer la vitesse finale υ d'un corps si la vitesse initiale υ 0 et l'accélération sont connues un et en mouvement s:
Si la vitesse initiale υ 0 est nulle, ces formules prennent la forme
Il convient de noter encore une fois que les quantités υ 0, υ, incluses dans les formules du mouvement rectiligne uniformément accéléré s, un, oui 0 sont des quantités algébriques. Selon le type de mouvement spécifique, chacune de ces quantités peut prendre des valeurs positives et négatives.
Dans ce sujet, nous examinerons un type très particulier de mouvement irrégulier. Basé sur l’opposition au mouvement uniforme, le mouvement irrégulier est un mouvement à vitesse inégale le long d’une trajectoire. Quelle est la particularité du mouvement uniformément accéléré ? Il s'agit d'un mouvement inégal, mais qui "tout aussi accéléré". Nous associons l’accélération à l’augmentation de la vitesse. Rappelons le mot « égal », nous obtenons une augmentation égale de la vitesse. Comment comprenons-nous « augmentation égale de la vitesse », comment pouvons-nous évaluer si la vitesse augmente également ou non ? Pour ce faire, nous devons le chronométrer et estimer la vitesse sur le même intervalle de temps. Par exemple, une voiture commence à bouger, dans les deux premières secondes elle développe une vitesse allant jusqu'à 10 m/s, dans les deux secondes suivantes elle atteint 20 m/s, et après encore deux secondes, elle se déplace déjà à une vitesse de 30 m/s. Toutes les deux secondes, la vitesse augmente et à chaque fois de 10 m/s. Il s’agit d’un mouvement uniformément accéléré.
La grandeur physique qui caractérise l’augmentation de la vitesse à chaque fois est appelée accélération.
Le mouvement d'un cycliste peut-il être considéré comme uniformément accéléré si, après son arrêt, sa vitesse est de 7 km/h dans la première minute, de 9 km/h dans la seconde et de 12 km/h dans la troisième ? C'est interdit! Le cycliste accélère, mais pas de manière égale, d'abord il accélère de 7 km/h (7-0), puis de 2 km/h (9-7), puis de 3 km/h (12-9).
Généralement, un mouvement à vitesse croissante est appelé mouvement accéléré. Un mouvement à vitesse décroissante est un ralenti. Mais les physiciens appellent mouvement accéléré tout mouvement dont la vitesse change. Que la voiture se mette en mouvement (la vitesse augmente !) ou qu'elle freine (la vitesse diminue !), dans tous les cas elle se déplace avec accélération.
Mouvement uniformément accéléré- c'est le mouvement d'un corps dans lequel sa vitesse pendant des intervalles de temps égaux changements(peut augmenter ou diminuer) pareil
Accélération du corps
L'accélération caractérise le taux de changement de vitesse. C'est le nombre selon lequel la vitesse change chaque seconde. Si l'accélération d'un corps est importante, cela signifie que le corps prend rapidement de la vitesse (lorsqu'il accélère) ou la perd rapidement (lors du freinage). Accélération est une grandeur vectorielle physique, numériquement égale au rapport du changement de vitesse à la période de temps pendant laquelle ce changement s'est produit.
Déterminons l'accélération dans le problème suivant. Au moment initial, la vitesse du navire était de 3 m/s, à la fin de la première seconde la vitesse du navire était de 5 m/s, à la fin de la seconde - 7 m/s, au moment fin du troisième 9 m/s, etc. Évidemment, . Mais comment avons-nous déterminé ? Nous regardons la différence de vitesse sur une seconde. Dans la première seconde 5-3=2, dans la deuxième seconde 7-5=2, dans la troisième 9-7=2. Mais que se passe-t-il si les vitesses ne sont pas données pour chaque seconde ? Un tel problème : la vitesse initiale du navire est de 3 m/s, à la fin de la deuxième seconde - 7 m/s, à la fin de la quatrième 11 m/s. Dans ce cas, il vous faut 11-7 =. 4, alors 4/2 = 2. Nous divisons la différence de vitesse par l'intervalle de temps. 
Cette formule est le plus souvent utilisée sous une forme modifiée lors de la résolution de problèmes :
La formule n'est pas écrite sous forme vectorielle, on écrit donc le signe « + » lorsque le corps accélère, le signe « - » lorsqu'il ralentit.
Direction du vecteur d'accélération
La direction du vecteur accélération est indiquée sur les figures
Sur cette figure, la voiture se déplace dans le sens positif le long de l'axe Ox, le vecteur vitesse coïncide toujours avec la direction du mouvement (dirigé vers la droite). Lorsque le vecteur accélération coïncide avec la direction de la vitesse, cela signifie que la voiture accélère. L'accélération est positive.
Lors d’une accélération, la direction de l’accélération coïncide avec la direction de la vitesse. L'accélération est positive.
Sur cette image, la voiture se déplace dans le sens positif le long de l'axe Ox, le vecteur vitesse coïncide avec la direction du mouvement (dirigé vers la droite), l'accélération ne coïncide PAS avec la direction de la vitesse, cela signifie que la voiture est en train de freiner. L'accélération est négative.
Lors du freinage, le sens de l'accélération est opposé au sens de la vitesse. L'accélération est négative.
Voyons pourquoi l'accélération est négative lors du freinage. Par exemple, dans la première seconde, le navire a ralenti de 9 m/s à 7 m/s, dans la deuxième seconde à 5 m/s, dans la troisième à 3 m/s. La vitesse passe à "-2 m/s". 3-5=-2 ; 5-7=-2 ; 7-9=-2 m/s. C'est de là que ça vient Sens négatif accélération.
Lors de la résolution de problèmes, si le corps ralentit, l'accélération est remplacée dans les formules par un signe moins !!!
Se déplacer pendant un mouvement uniformément accéléré
Une formule supplémentaire appelée intemporel
Formule en coordonnées
Communication à vitesse moyenne
Avec un mouvement uniformément accéléré, la vitesse moyenne peut être calculée comme la moyenne arithmétique des vitesses initiale et finale.
De cette règle découle une formule très pratique à utiliser pour résoudre de nombreux problèmes.
Relation de chemin
Si un corps se déplace uniformément accéléré, la vitesse initiale est nulle, alors les chemins parcourus dans des intervalles de temps égaux successifs sont liés comme une série successive de nombres impairs.
La principale chose à retenir
1) Qu’est-ce qu’un mouvement uniformément accéléré ?
2) Qu'est-ce qui caractérise l'accélération ?
3) L'accélération est un vecteur. Si un corps accélère, l’accélération est positive, s’il ralentit, l’accélération est négative ;
3) Direction du vecteur accélération ;
4) Formules, unités de mesure en SI
Des exercices
Deux trains se rapprochent : l'un se dirige vers le nord à un rythme accéléré, l'autre se dirige lentement vers le sud. Comment sont dirigées les accélérations des trains ?
Également au nord. Parce que l'accélération du premier train coïncide en direction avec le mouvement, et l'accélération du deuxième train est opposée au mouvement (il ralentit).
La partie de la mécanique dans laquelle le mouvement est étudié sans considérer les raisons provoquant tel ou tel caractère du mouvement s'appelle cinématique.Mouvement mécanique appelé changement de position d'un corps par rapport à d'autres corps
Système de référence appelé corps de référence, le système de coordonnées qui lui est associé et l'horloge.
Corps de référence nommer le corps par rapport auquel la position des autres corps est prise en compte.
Point matériel est un corps dont les dimensions peuvent être négligées dans ce problème.
Trajectoire appelée ligne mentale qui, lorsqu'elle bouge, décrit point matériel.
Selon la forme de la trajectoire, le mouvement se divise en :
UN) rectiligne- la trajectoire est un segment de droite ;
b) curviligne- la trajectoire est un segment de courbe.
Chemin est la longueur de la trajectoire qu'un point matériel décrit sur une période de temps donnée. Il s'agit d'une quantité scalaire.
En mouvement est un vecteur reliant la position initiale d'un point matériel à sa position finale (voir figure).
Il est très important de comprendre en quoi un chemin diffère d’un mouvement. Le plus différence principale est que le mouvement est un vecteur avec un début au point de départ et une fin au point de destination (peu importe du tout l'itinéraire emprunté par ce mouvement). Et le chemin est au contraire une grandeur scalaire qui reflète la longueur de la trajectoire parcourue.
Mouvement linéaire uniforme appelé mouvement dans lequel un point matériel effectue les mêmes mouvements sur des périodes de temps égales
Vitesse de mouvement linéaire uniforme s'appelle le rapport du mouvement au temps pendant lequel ce mouvement s'est produit :
Pour les mouvements inégaux, ils utilisent le concept vitesse moyenne. Souvent administré vitesse moyenne comme une quantité scalaire. Il s'agit de la vitesse d'un tel mouvement uniforme à laquelle le corps parcourt le même chemin en même temps que lors d'un mouvement irrégulier :
Vitesse instantanée est appelée la vitesse d'un corps en un point donné de la trajectoire ou à ce moment temps.
Mouvement linéaire uniformément accéléré- il s'agit d'un mouvement rectiligne dans lequel la vitesse instantanée pour des périodes de temps égales change du même montant
La dépendance des coordonnées du corps au temps dans un mouvement rectiligne uniforme a la forme : x = x 0 + V x t, où x 0 est la coordonnée initiale du corps, V x est la vitesse de déplacement.
Chute libre appelé mouvement uniformément accéléré avec une accélération constante g = 9,8 m/s2, indépendant de la masse du corps qui tombe. Cela se produit uniquement sous l’influence de la gravité.
La vitesse de chute libre est calculée à l'aide de la formule :
Le mouvement vertical est calculé à l'aide de la formule :
Un type de mouvement d’un point matériel est le mouvement en cercle. Avec un tel mouvement, la vitesse du corps est dirigée le long d'une tangente tracée au cercle au point où se trouve le corps (vitesse linéaire). Vous pouvez décrire la position d'un corps sur un cercle en utilisant un rayon tracé du centre du cercle au corps. Le déplacement d'un corps lors d'un déplacement en cercle est décrit en tournant le rayon du cercle reliant le centre du cercle au corps. Le rapport de l'angle de rotation du rayon à la période de temps pendant laquelle cette rotation s'est produite caractérise la vitesse de déplacement du corps en cercle et est appelé vitesse angulaire ω:
La vitesse angulaire est liée à la vitesse linéaire par la relation
où r est le rayon du cercle.
Le temps qu'il faut à un corps pour accomplir une révolution complète s'appelle période de circulation. L'inverse de la période est la fréquence de circulation - ν
Étant donné que lors d'un mouvement uniforme dans un cercle, le module de vitesse ne change pas, mais la direction de la vitesse change, un tel mouvement entraîne une accélération. Il est appelé accélération centripète
, il est dirigé radialement vers le centre du cercle :
Concepts de base et lois de la dynamique
La partie de la mécanique qui étudie les raisons qui ont provoqué l'accélération des corps s'appelle dynamique
Première loi de Newton :
Il existe des systèmes de référence par rapport auxquels un corps maintient sa vitesse constante ou est au repos si d'autres corps n'agissent pas sur lui ou si l'action des autres corps est compensée.
Propriété d'un corps à maintenir un état de repos ou un mouvement linéaire uniforme lorsqu'il est en équilibre. forces externes agir en conséquence s'appelle inertie. Le phénomène de maintien de la vitesse d'un corps sous des forces extérieures équilibrées est appelé inertie. Systèmes de référence inertiels sont des systèmes dans lesquels la première loi de Newton est satisfaite.
Le principe de relativité de Galilée :
dans tous les référentiels inertiels dans les mêmes conditions initiales, tous les phénomènes mécaniques se déroulent de la même manière, c'est-à-dire soumis aux mêmes lois
Poids est une mesure de l'inertie du corps
Forcer est une mesure quantitative de l’interaction des corps.
Deuxième loi de Newton :
La force agissant sur un corps est égale au produit de la masse du corps et de l'accélération conférée par cette force :
$F↖(→) = m⋅a↖(→)$
L'addition de forces consiste à trouver la résultante de plusieurs forces, qui produit le même effet que plusieurs forces agissant simultanément.
Troisième loi de Newton :
Les forces avec lesquelles deux corps agissent l'un sur l'autre sont situées sur une même ligne droite, de même ampleur et de direction opposée :
$F_1↖(→) = -F_2↖(→) $
La loi III de Newton souligne que l'action des corps les uns sur les autres est de la nature de l'interaction. Si le corps A agit sur le corps B, alors le corps B agit sur le corps A (voir figure).
En bref, la force d’action est égale à la force de réaction. La question se pose souvent : pourquoi un cheval tire-t-il un traîneau si ces corps interagissent avec des forces égales ? Cela n'est possible que grâce à l'interaction avec le troisième corps - la Terre. La force avec laquelle les sabots s'enfoncent dans le sol doit être supérieure à la force de friction du traîneau au sol. Sinon, les sabots glisseront et le cheval ne bougera pas.
Si un corps est soumis à une déformation, des forces apparaissent qui empêchent cette déformation. De telles forces sont appelées forces élastiques.
la loi de Hookeécrit sous la forme
où k est la raideur du ressort, x est la déformation du corps. Le signe « - » indique que la force et la déformation sont dirigées dans des directions différentes.
Lorsque les corps bougent les uns par rapport aux autres, des forces apparaissent qui entravent le mouvement. Ces forces sont appelées forces de frottement. On distingue le frottement statique et le frottement de glissement. Force de friction de glissement calculé par la formule
où N est la force de réaction du support, µ est le coefficient de frottement.
Cette force ne dépend pas de la zone des corps frottants. Le coefficient de frottement dépend du matériau dans lequel les carrosseries sont fabriquées et de la qualité de leur traitement de surface.
Frottement statique se produit si les corps ne bougent pas les uns par rapport aux autres. La force de frottement statique peut varier de zéro à une certaine valeur maximale
Par les forces gravitationnelles sont les forces avec lesquelles deux corps quelconques sont attirés l’un vers l’autre.
Loi de la gravitation universelle :Deux corps quelconques sont attirés l'un vers l'autre avec une force directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.
Ici R est la distance entre les corps. La loi de la gravitation universelle sous cette forme est valable soit pour les points matériels, soit pour les corps sphériques.
Poids appelée force avec laquelle le corps appuie sur un support horizontal ou étire la suspension.
La gravité- c'est la force avec laquelle tous les corps sont attirés vers la Terre :
Avec un support fixe, le poids du corps est égal en grandeur à la force de gravité :
Si un corps se déplace verticalement avec une accélération, son poids changera.
Lorsqu'un corps se déplace avec une accélération vers le haut, son poids
On constate que le poids du corps est supérieur au poids du corps au repos.
Lorsqu'un corps se déplace avec une accélération vers le bas, son poids
Dans ce cas, le poids corporel Moins de poids corps au repos.
Apesanteur est le mouvement d'un corps dans lequel son accélération est égale à l'accélération de la gravité, c'est-à-dire une = g. Cela est possible si une seule force agit sur le corps : la gravité.
Satellite terrestre artificiel- c'est un corps qui a une vitesse V1 suffisante pour se déplacer en cercle autour de la Terre
Il n'y a qu'une seule force agissant sur le satellite terrestre : la force de gravité dirigée vers le centre de la Terre.
Première vitesse de fuite- c'est la vitesse qu'il faut communiquer au corps pour qu'il tourne autour de la planète sur une orbite circulaire.
où R est la distance du centre de la planète au satellite.
Pour la Terre, près de sa surface, la première vitesse de fuite est égale à
1.3. Concepts de base et lois de la statique et de l'hydrostatique
Un corps (point matériel) est en état d'équilibre si la somme vectorielle des forces agissant sur lui est égale à zéro. Il existe 3 types d'équilibre : stable, instable et indifférent. Si, lorsqu'un corps est éloigné d'une position d'équilibre, des forces apparaissent qui tendent à ramener ce corps à nouveau, cela équilibre stable. Si des forces apparaissent qui tendent à éloigner le corps de la position d'équilibre, cela position instable; si aucune force ne surgit - indifférent(voir fig. 3).
Lorsqu'on ne parle pas d'un point matériel, mais d'un corps qui peut avoir un axe de rotation, alors pour atteindre une position d'équilibre, en plus de l'égalité de la somme des forces agissant sur le corps à zéro, il faut Il est nécessaire que la somme algébrique des moments de toutes les forces agissant sur le corps soit égale à zéro.
Ici d est le bras de force. Épaule de force d est la distance entre l'axe de rotation et la ligne d'action de la force.
Condition d'équilibre du levier :
la somme algébrique des moments de toutes les forces faisant tourner le corps est égale à zéro.
Pression est appelée une grandeur physique égal au rapport force agissant sur la plateforme perpendiculairement à cette force à la surface de la plateforme :
Valable pour les liquides et les gaz La loi de Pascal :
la pression se propage dans toutes les directions sans changement.
Si un liquide ou un gaz se trouve dans un champ de gravité, chaque couche supérieure appuie sur les couches inférieures et, à mesure que le liquide ou le gaz est immergé à l'intérieur, la pression augmente. Pour les liquides
où ρ est la densité du liquide, h est la profondeur de pénétration dans le liquide.
Un liquide homogène dans les vases communicants s'établit au même niveau. Si un liquide de densités différentes est versé dans les coudes des vases communicants, le liquide de densité plus élevée est installé à une hauteur inférieure. Dans ce cas
Les hauteurs des colonnes de liquide sont inversement proportionnelles aux densités :
Presse hydraulique est un récipient rempli d'huile ou d'un autre liquide, dans lequel sont percés deux trous, fermés par des pistons. Les pistons ont des zones différentes. Si une certaine force est appliquée à un piston, alors la force appliquée au deuxième piston s'avère être différente.
Ainsi, la presse hydraulique sert à convertir l’ampleur de la force. Puisque la pression sous les pistons doit être la même, alors 
Alors A1 = A2.
Un corps immergé dans un liquide ou un gaz est soumis à une force de poussée ascendante provenant du côté de ce liquide ou de ce gaz, appelée par le pouvoir d'Archimède
L'ampleur de la force de flottabilité est déterminée par Loi d'Archimède: un corps immergé dans un liquide ou un gaz subit l'action d'une force de poussée dirigée verticalement vers le haut et égale au poids du liquide ou du gaz déplacé par le corps :
où ρ liquide est la densité du liquide dans lequel le corps est immergé ; V submersion est le volume de la partie immergée du corps.
Condition de flottaison du corps- un corps flotte dans un liquide ou un gaz lorsque la force de poussée agissant sur le corps est égale à la force de gravité agissant sur le corps.
1.4. Lois de conservation
Impulsion corporelle est une grandeur physique égale au produit de la masse d’un corps et de sa vitesse :Impulsion - quantité de vecteur. [p] = kg m/s. Parallèlement à l'impulsion corporelle, ils utilisent souvent impulsion de pouvoir. C'est le produit de la force et de la durée de son action
La variation de l’élan d’un corps est égale à l’élan de la force agissant sur ce corps. Pour un système de corps isolé (un système dont les corps interagissent uniquement entre eux) loi de conservation de la quantité de mouvement: la somme des impulsions des corps d'un système isolé avant interaction est égale à la somme des impulsions des mêmes corps après l'interaction.
Travail mécanique appelée grandeur physique qui est égale au produit de la force agissant sur le corps, du déplacement du corps et du cosinus de l'angle entre la direction de la force et le déplacement :
Pouvoir est le travail effectué par unité de temps :
La capacité d’un corps à effectuer un travail est caractérisée par une quantité appelée énergie. L'énergie mécanique est divisée en cinétique et potentiel. Si un corps peut effectuer un travail grâce à son mouvement, on dit qu'il a énergie cinétique. L'énergie cinétique du mouvement de translation d'un point matériel est calculée par la formule
Si un corps peut effectuer un travail en changeant sa position par rapport à d'autres corps ou en changeant la position de parties du corps, il a énergie potentielle. Un exemple d'énergie potentielle : un corps élevé au-dessus du sol, son énergie est calculée à l'aide de la formule
où h est la hauteur de levage
Énergie du ressort comprimé :
où k est le coefficient de raideur du ressort, x est la déformation absolue du ressort.
La somme de l’énergie potentielle et cinétique est énergie mécanique. Pour un système isolé de corps en mécanique, loi de conservation de l'énergie mécanique: s'il n'y a pas de forces de frottement entre les corps d'un système isolé (ou d'autres forces conduisant à une dissipation d'énergie), alors la somme des énergies mécaniques des corps de ce système ne change pas (la loi de conservation de l'énergie en mécanique) . S'il existe des forces de friction entre les corps d'un système isolé, alors lors de l'interaction, une partie de l'énergie mécanique des corps se transforme en énergie interne.
1.5. Vibrations et ondes mécaniques
Oscillations on appelle les mouvements qui ont différents degrés de répétabilité dans le temps. Les oscillations sont dites périodiques si les valeurs des grandeurs physiques qui changent au cours du processus d'oscillation sont répétées à intervalles réguliers.Vibrations harmoniques sont appelés de telles oscillations dans lesquelles la grandeur physique oscillante x change selon la loi du sinus ou du cosinus, c'est-à-dire
La quantité A égale à la plus grande valeur absolue de la quantité physique fluctuante x est appelée amplitude des oscillations. L'expression α = ωt + ϕ détermine la valeur de x à un instant donné et est appelée phase d'oscillation. Période T est le temps qu'il faut à un corps oscillant pour effectuer une oscillation complète. Fréquence des oscillations périodiques est le nombre d'oscillations complètes effectuées par unité de temps :
La fréquence est mesurée en s -1. Cette unité s'appelle hertz (Hz).
Pendule mathématique est un point matériel de masse m suspendu à un fil inextensible en apesanteur et oscillant dans un plan vertical.
Si une extrémité du ressort est fixée immobile et qu'un corps de masse m est attaché à son autre extrémité, alors lorsque le corps est retiré de la position d'équilibre, le ressort s'étire et des oscillations du corps sur le ressort se produisent dans le plan horizontal ou vertical. Un tel pendule est appelé pendule à ressort.
Période d'oscillation d'un pendule mathématique déterminé par la formule 
où l est la longueur du pendule.
Période d'oscillation d'une charge sur un ressort déterminé par la formule 
où k est la raideur du ressort, m est la masse de la charge.
Propagation des vibrations dans les milieux élastiques.
Un milieu est dit élastique s’il existe des forces d’interaction entre ses particules. Les ondes sont le processus de propagation des vibrations dans un milieu élastique.
La vague s'appelle transversal, si les particules du milieu oscillent dans des directions perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde. La vague s'appelle longitudinal, si les vibrations des particules du milieu se produisent dans le sens de propagation des ondes.
Longueur d'onde est la distance entre deux points les plus proches oscillant dans la même phase :
où v est la vitesse de propagation des ondes.
Les ondes sonores sont appelées ondes dans lesquelles des oscillations se produisent avec des fréquences de 20 à 20 000 Hz.
La vitesse du son varie selon les environnements. La vitesse du son dans l'air est de 340 m/s.
Ondes ultrasoniques sont appelées ondes dont la fréquence d'oscillation dépasse 20 000 Hz. Les ondes ultrasonores ne sont pas perçues par l'oreille humaine.