Понятие о невесомости

Большая часть сделанных добавлений связана с включением в курс параграфов, содержащих дополнительные сведения о движении твердого тела вокруг неподвижной точки (кинематические и динамические уравнения Эйлера), и главы, где излагаются основы метода обобщенных координат (уравнения Лагранжа) разнообразие требований, предъявляемых к курсу теоретической механики при подготовке специалистов разных профилей, заставляет уделить какое-то место этому материалу и в кратком курсе. Изложение в минимальном объеме элементарной теории гироскопа и таких актуальных в наши дни вопросов, как движение в поле тяготения (эллиптические траектории и космические полеты) и движение тела переменной массы (движение ракеты), в книге сохранено дополнительно написан параграф, посвященный понятию о невесомости. Представление о содержании книги в целом и порядке изложения материала дает оглавление. [c.9]

Понятие о невесомости. Если тело покоится вблизи поверхности Земли на какой-нибудь горизонтальной плоскости, то действующие на него силы тяготения (точнее, силы тяжести, см. 121) уравновешиваются реакцией плоскости. Под воздействием этих внешних сил в теле возникают внутренние усилия в виде взаимных давлений частиц тела друг на друга. Про тело, в котором возникают такие внутренние усилия, говорят, что оно находится в состоянии весомости. При этом численную величину силы, с которой тело давит на горизонтальную плоскость, препятствующую его вертикальному падению, называют весом тела. Испытываемое человеком на поверхности Земли ощущение весомости и является результатом таких взаимных давлений частей его тела друг на друга. [c.325]

Рассмотрим невесомую жидкость. В этом случае в уравнении Бернулли следует полагать = О, а следовательно, и gz = 0. При этом приходится пользоваться понятием напора (Я,) , как энергии, отнесенной к единице массы. Как видно, мы получаем следующие выражения для такого напора (пренебрегая коэффициентом а) [c.208]

Для физики XIX в. (да и более раннего периода) был характерен резкий разрыв между двумя основными физическими видами материи — веществом и светом (полем). Этот разрыв проявлялся прежде всего в следующих трех пунктах. Во-первых, в таком фундаментальном признаке, как наличие и отсутствие свойства массы вещество считалось всегда весомым, обладающим массой, а свет — невесомым, следовательно, не обладающим массой. Открытие Лебедева показало, что если свет оказывает давление на тела, то значит, он должен обладать массой, как и все вещественные объекты природы. В результате в этом пункте разрыв между веществом и светом стал ликвидироваться. Возникло понятие электромагнитной массы, качественно отличной от обычной, механической. Во-вторых, вещество рассматривалось как построенное из атомов, следовательно, обладающее дискретным, прерывистым строением свет же в XIX в. трактовался как волнообразный процесс, как непрерывное образование. Благодаря квантовой теории Планка и понятию фотона и в этом пункте прежний разрыв между веществом и светом начал исчезать, хотя полная его ликвидация даже в оптике сильно затянулась, не говоря уже о распространении идеи непрерывности, волнообразности на частицы вещества. Это произошло значительно позднее, на рубеже первой и второй четверти XX в. благодаря созданию квантовой механики. [c.448]

Центр масс системы материальных точек является более общим понятием, чем центр тяжести твердого тела. Действительно, нет смысла говорить о центре тяжести в условиях невесомости, тогда как понятие центра масс существует всегда. [c.162]

Карно впервые указал на аналогию между тепловым двигателем и водяной турбиной, где роль разности высот падаюш ей воды играет разность температур, а роль расхода воды — количество гипотетической невесомой жидкости — теплорода , как тогда трактовали теплоту. Хотя на самом деле никакого теплорода не суш ествует и сам Карно впоследствии в записной книжке писал о теплоте как движении частиц, эта аналогия оказалась плодотворной и привела к правильным выводам. Во времена Карно еш е не было понятия об энтропии, но в его рассуждениях роль энтропии играл теплород. Упоминая водяные турбины. Сади Карно опирался на работу о гидравлических двигателях своего отца, Лазара Карно, известного ученого (был министром внутренних дел в правительстве Наполеона I во время ста дней ). [c.51]

Материалистические представления М. В. Ломоносова о природе теплоты нанесли сокрушительный удар по господствовавшей тогда идеалистической теории теплорода. Согласно этой теории нагревание и охлаждение тел объяснялось переходом от одного тела к другому особой невесомой, не создаваемой и не уничтожаемой тепловой жидкости. Вследствие того что большинство современников М. В. Ломоносова придерживалось этой ложной теории теплорода, его представления не были поняты, несмотря на поддержку со стороны члена Петербургской Академии наук Леонарда Эйлера. [c.12]

Понятие теплоемкости было привнесено в термодинамику из калориметрии, которая развилась значительно раньше термодинамики— еще в тот период, когда господствовала теория теплорода. Сам термин теплоемкость отражает старые представления о теплоте, как о некоторой невесомой и неуничтожаемой жидкости, перетекающей из одних тел в другие. [c.64]

Это прекрасное доказательство заслуживает воспроизведения хотя бы для того, чтобы показать, как в механику вошло понятие момента инерции. Пусть физический маятник — невесомый стержень ОА с тремя грузами, расположенными на заданных расстояниях (рис. 2.8.1), гпк — масса груза г , Vk — скорость груза г , Гс — положение центра тяжести грузов, hk, h , h — одновременные отрезки перпендикуляров к хордам в сегментах траекторий. Стержень О А совершает колебания, грузы и их центр тяжести описывают дуги радиусов и Гс- Допустим, что существует математический маятник, длиной Iq и массой т = т + Ш2 + шз, совершающий колебания, изохронные с нашим стержнем. Пересечем все дуги произвольной прямой, проходящей через О. Все грузы, их центр тяжести и математический маятник окажутся на этой прямой в один и тот же момент i, и у них будут [c.86]

До 40-х гг. прошлого столетия теплота считалась особого рода невесомым веществом— теплородом . Работы Роберта Майера (1842 г.), Джоуля (1843 г.) и Гельмгольца (1847 г.) разрушили этот взгляд и привели к предста лению о теплоте как о беспорядочном движении частиц тела. При этом представление о тепловых явлениях, охватываемое в просторечии одним словом теплота , расчленилось на два понятия [c.472]

Как уже было сказано (см. 20), вес G = mg всякого материального тела зависит от местонахождения этого тела на земном шаре, и ускорение g падающих тел не вполне одинаково в различных местах. Это обстоятельство вследствие небольших (сравнительно с Землей) размеров взвешиваемого тела тоже никак не может повлиять на положение его центра тяжести. Но бывает такое состояние материальных тел и механических систем, при котором понятие вес вообш,е теряет смысл. Вспомним, например, состояние невесомости, о котором рассказывают наши космонавты. Кроме того, в мировом пространстве существуют области, где в состоянии невесомости пребывает всякое тело независимо от его движения например, точка пространства, в которой материальное тело притягивается к Земле и к Луне с равными и противоположно направленными силами. В таких случаях теряет всякий смысл и наше определение центра тяжести как центра параллельных сил, но сама точка продолжает существовать и не теряет своего значения. Поэтому целесообразно определять эту точку в зависимости не от веса, а от массы частиц. Понятие центр масс шире понятия центр тяжести, так как масса не исчезает даже при таких обстоятельствах, при которых вес неощутим. Понятие центр масс имеет применение во всякой системе материальных точек, тогда как понятие центр тяжести выведено для системы сил, приложенных к одному неизменяемому твердому телу [c.135]

Со времен Галилея известно, однако, что именно этим свойством отличается поле тяготения, в котором все массы приобретают одинаковые ускорения. Масса в поле тяготения является количественной характеристикой силы, с которой тело притягивается к другим телам ( тяжелая масса). С другой стороны, при движении тела под действием других сил, отличных от сил тяготения, масса является количественной характеристикой инертности тел, т. е. их способности замедлять процесс изменения собственной скорости ( инертная масса). Понятия инертной и тяжелой масс, казалось бы, не имеют между собой ничего общего, поскольку первое из них относится к движению в любых нолях, а второе — только в гравитационных полях. Тем более примечательными оказались эксперименты Р. Этвеша (1848—1919), показавшего (с достаточно большой точностью), что обе массы пропорциональны друг другу, и, следовательно, выбором единиц их можно сделать просто равными. Этот результат, первоначально казавшийся случайным, Эйнштейн воспринял как фундаментальный физический принцип, давший возможность сделать вывод о локальной эквивалентности полей сил инерции и тяготения и тем самым установить принцип эквивалентности инертной и тяжелой масс ). Следующее простое рассуждение, принадлежащее Эйнштейну, иллюстрирует эту мысль. Предположим, что в кабине лифта свободно падает твердое тело. Если кабина лифта покоится относительно Земли, то тело будет двигаться в локально однородном поле тяжести с постоянным ускорением g. Пусть теперь одновременно с телом свободно падает и кабина лифта. При одинаковых начальных условиях для кабины и тела последнее будет находиться в покое относительно кабины. В ускоренной (неинерциальной) системе отсчета, связанной с кабиной, на тело наряду с силой тяжести бу,дет действовать равная и противополоокная ей по направлению сила инерции, и под действием этих двух сил тело будет находиться в равновесии ( невесомость ). [c.474]

XVIII век был веком идеалистических представлений о природе изучение ее велось чисто метафизическими методами без учета взаимосвязанности и обусловленности явлений, без ясности представления о сущности материи. Явления природы объяснялись не движением материн, а перетеканием в ней особых невесомых жидкостей нагрев и охлаждение тел объяснялись перетеканием теплорода, а горение — перетеканием флогистона, электрические явления — перетеканием особой электрической жидкости и т. п. Попытки материалистического объяснения явлений природы существовали и раньше лучшие умы еще в Древней Греции утверждали, что все в природе состоит из атомов. В XVII веке Бэкон высказал предположение о том, что теплота вызывается движением атомов. Гениальный ученый-материалист М. В. Ломоносов в 1740—1750 гг. дал понятие [c.6]

Ибн Корра не ограничивается изложением теории невесомого рычага. Стремясь приблизиться к практике взвешивания, он пытается как-то учесть вес коромысла и строит теорию весомого рычага. Его рассуждения опираются на два положения два равных груза можно заменить одним двойным, подвешенным посередине между ними распределенный равномерно по рычагу вес J можно заменить грузом такого же веса, приложенным к середине рычага Хотя сами по себе эти исходные предпосылки и верны, окончательные зультаты не совсем ясны и приведенное в конце книги правило градуирования весов не вытекает из полученных результатов. Доказательство Ибн Корры близко к методам геометрической статики Архимеда. По существу — это решение задачи определения центра тяжести тяжелого отрезка, значительно более простой, чем определение центров тяжести в работах Архимеда. Ибн Корра доказывает вначале теорему о равнодействующей двух равных сил и, распространив эту теорему на любое конечное число равных сил, 41 приложенных в точках на равных расстояниях, обобщает ее затем на бесконечное множество (бесконечно много — ла нихайа, буквально — без конца ) равных сил, т. е. для случая равномерно распределенной нагрузки. При этом Ибн Корра наряду с операциями над отношениями применяет к непрерывным величинам арифметические действия умножения и сложения. Это сыграло существенную роль в подготовке расширения понятия числа до положительного действительного, которое осуществил впоследствии Омар Хайям. [c.41]

Однако первичные понятия и гипотезы о природе теплоты и сущности тепловых явлений, созданные на Западе, оказались неправильными. Блэк ввел понятие субстанция теплоты . В дальнейшем Лавуазье эту материальную субстанцию теплоты назвал теплородом. Эти понятия в конечном результате вредно отразились на развитии науки, задержав ее продвижение вперед на длительное время. Даже ще в начале второй половины XIX столетия высшим достижением науки считалась на Западе теория флогистона и теплорода, в которой этими воображаемыми жидкостями и объяснялись процессы горения и теплообмена. При этом принималось, что количество этих невесомых жидкостей, размещающихся в теле между его атомами, может изменяться. А в зависимости от притока или отдачи той или иной невесомой жидкости изменялись соответствующие свойства вещества. Как видим, этой теорией свойства вещества приписывались не самому веществу, а особым посторонним мифическим, нематериальным жидкостям. Теория флогистона и теплорода господствовала в течение продолжительного времени. [c.381]

Известно по крайней мере три Книги о карастуне , авторами которых были братья Бану Муса, Коста ибн Лука и Ибн Корра. Все они изучают поведение неравноплечих весов (или карастуна). При доказательстве правила равновесия рычага Сабит ибн Корра пользовался подходом кинематической статики (аналогом принципа возможных перемещений). Его понятие силы движения близко к современному понятию работы силы тяжести на возможном перемещении . Однако, излагая далее свои собственные результаты, Ибн Корра использовал и геометрические методы Архимеда, в частности, аксиомы, приведенные в Книге Евклида о весах . Переходя от прямого рычага к коленчатому ( ломаному ), он фактически вводит понятие момента силы как произведение веса на кратчайшее расстояние между осью вращения и линией действия силы. При этом рычаг (невесомый) не обязан быть в горизонтальной плоскости. [c.27]

Д-р Дингль (Dingle) утверждал, что с помощью двух постулатов молшо устранить расхождение в возрасте двух близнецов, которые путешествуют врозь и затем вновь встречаются. Первый постулат заключается в следующем Согласно принципу относительности, если два тела удаляются друг от друга и затем вновь сближаются, то никакие наблюдения не позволяют определить их абсолютного движения . Этот постулат верен, ибо действительно ни один из наблюдателей не может утверждать, что он находился в абсолютном покое, тогда как другие движутся. Все, что он может определить, это лишь кажущееся движение внешних объектов относительно него. Правда, при работе ракетного двигателя путешественник будет испытывать такую же силу, как сила тяжести, и при расчете движения наблюдаемых им объектов он должен принимать эту силу во внимание. Второй же постулат д-ра Дингля неверен. Он гласит Если по возвращении одни часы оказываются отстающими по сравнению с другими на величину, зависящую от характера их относительного движения, то это говорит о том, что первые часы находились в движении, а вторые нет . На самом деле показания часов говорят не об этом. Они лишь показывают, что между движениями обоих часов есть существенное различие, а именно, что одни из них находились в состоянии невесомости, а другие нет. Поэтому нельзя их показания понимать как то, что одни из них находились в абсолютном движении , а другие были неподвижны. Согласно теории относительности абсолютное движение и абсолютное пространство есть понятия, не имеющие физического смысла. То же относится и к абсолютному времени. [c.337]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...