УДК 53] (07)
ББК 22.2 я73
Г-89
Рецензенты:
доц. техн. наук проф. Лисов А. А.
(МАТИ, теХн. университет);
канд. техн. наук, доц. каф. биомеханики
и компьютерных технологий МГАФК Г А, Шмеле'ва
Грошев Г. М.
Пособие по физике для академий и институтов физической
культуры. Механика
Учебное пособие - М,: МГАФК, 2000 - 107 С.: Ил.
Пособие соответствует nрограмма.lI курсов ФUЗllКlI для
вузов указанно,'о nрофuля. Оно содер,жиl11 I/еобходимыii
учебный .наmериал 110 разделу ф1lЗU1Ш ((А1е.\IlНlIКШ)
Предназ//ачено для сmуденmо(! .нладших курс(ю вузов
фuзкультурно,>о профиля,
Пособие подготовлено "а кафедре биОЛlехаНIIКU l/
КUНI1Ь10mерных mеХ//О.70?UЙ.
ISBN 5-900871-57-6
ББК 22.2 я73
© Г.М. Грошев, 2000
© МГЛФК, 2000
Стр.2
ПРЕАИСАОВИЕ
Аанный выпуск учебного пособия по р;u;\елу {(MeX;!IJUJ(a)}
преАС7'аВАЯет собой О;\НУ из шеС771 частей серим lIособий по разлГ1ЧНЫМ
ра·челам KJpca фНiJ1[,И, изучаемым СТУАентами МJ'АФК
В связи с ОАrJНaIШВЫМИ требованиями, преАЪЯВАЯеМЫМrJ [( СТУАентам
очного Тl заочного ОТАслениrl, Аанное учебное пособие в равной степени
мо)кст быть цспользовано ААЯ обоих ВНАОВ обучеНf1Я.
В СОАеР)J(ательноr1 части шпоры слеАОП:lМl пеАаГОГl'I'lС'С1(НМ
f(О1ПJеп I:frJЯМ Г oCVA а р(твенного обр:u( тательною ст:/ 1 IA арта, напраД!l(:ННЫ, \ 1
на 1ЮРМf1роваНf1С у СТУАентов реальных, оБЪСКТf1ВНО обоснованных
IIреАстаВАСIШЙ о совремепной фNЗИЧЕСКОЙ каР71;ше мира и на прrюбретенне
знаН1Пl БУАУIIJИХ спеl:fТJ:lAИСТОВ фИЗГ-Jчес[шr1 КУЛЬтурЫ и спорта по :иконам
фИЗИ'IССКГ1Х ПРОl:fессов rI явлений, которые могут быть ИСПОЛЬЗОШIНЫ В их
АаЛЫJеriшей праКТГ1ческой Аеятельности.
Пособце cOAep)!(f-1Т основные 'l't'uретические ]юл()жения по механике
f1 в Прило)кении - решение заА:J'l по ЭТОМУ раз;\сл)f. Такне )ке З;lAачи с
ра:JЛТ1ЧНЫМГ1 ваРТ1ШIТ3М'" веЛИ'ПIIl ИСХОАНЫХ АШIНЫХ в соответствТ1И с
учебноii практгпшr1 преАоставАЯЮТСЯ cТY,leHT3M ААЯ СIМОСТОЯТеАЬНОЙ
Аомапшеr!' работы в МГА ФК ТеореТf1ческая часть г1 З3,4ачГ1 по ВОЗМО)J(НОСТf1
аАаПТfJрованы к физической культуре г1 спорту:
- рассма7J7Ивается вопрос ОПРС;jсt1ения
Koop;\rfHi/1' l:feHTpa тяжсС1'N
спортсмена, ВЫПО/JПЯЮlIJего ФИГУРУ {(ласточка" с IJСЛЬЮ опре,L1САСllИЯ
PilC'1C71lbIM путеА1 устойчивого 11/1II lIсустr1Ч1ШОГО поло)кения этой 1mгуры
в заШ1СJlМОСТll от тю, поmlAает проеКI:ff1Я l:feHтpa тя)кесТlf в область опоры
спортсмена, нли нет. В Прнло)кеНllf1 решается соотвеТСТВУЮlIJ3Я заАача;
.- решается заАача по Г1СПОАьзованию законов стаТИJ(И АМ[ расчета
на прочность гимнастичеСJ(ОЙ переК/J(}/lfIНЫ;
- ПОАробно р;/ссматргш(}ется :J:/;\:l'Ia о 1раеJ(7'О/'JПJ спорпШНQJ\I JI/lpa,.
- на прнмс/,с l\ви)кеНffЯ ЛСЛОСНlIеАflста PilCCl-1атриваются ПОНЯТJ1Я
путь, персмеlIJение и т. П,
Стр.3
Содержание
1. ВВЕДЕНИЕ .......................................... 7
~. с=:~~~и~
........ О
••••••••••••••••• ••••••••••••••••• 9
О
9
2.1. Задачи cmamllKU .........•.....•....... ~~."' ....................... 9
2.2 Поня1tluе о сuле и о сuлово.м воздействии
одного nlел.а на другое ............................................ 9
2.3 Сложенuе и разложение сuл на компоненты,
JJrtногоугОЛЬНUI< сил ••••••••••••..•.•••••••••••••••••.•• ~ ••••
II ••••••
13
2.4. MO,/~lellm силы ...................................................... 19
2.5 Пqра сил ............................................ ' ................... 21
2.6 Параллельный переное силы ........................... 23
2.7 Величина равнодействующей силы и
равнодействующего момента. Условия
равновесия свободного тела . .............................. 25
2.8. Центр тяжести твердого тела . ................. 33
209. Гидростатика ............................. О
•••••••• ••••••••••••
Р
37
2.9.1. Давление ;нсидкосmи в nорluневой паре . ..................... 38
2.9.2. Давленuе Сnlолба JlСllдкосmll • ....................................... .3 9
2.9.3. CJICllMaeAtOCnlb ;нсuдКОСnlll • ...........................................
4 О
2.9.4. Подъе~tная (выmалкuваIOЩllЯ) Сllла . ........................... 4 О
2.9.5. Определение плотности твердых тел . ..................... 41
2.9.6. Оnрс>деленuе IlЛоmНОСlnll ;JlClIдкосmu . ......................... 42
2.10. А:эро(.:mаmuка .......••...•...••. е ••••••• " •••••••••••••
е'о.оо •••
3. КИНЕМА~ИКА ......................
-4 -
8 •••••••••
42
45
Стр.4
3.1. Кинематика поступательного движения. 45
3.1.1. Понятuе об абсолютно твердОJll теле 11 о
.материальной тОЧl(е. Системы отсчета. Пере.мещение.
CI<0pOCnlb . ••••..•••.•..••..•.•••.••.•••••...•.•..•••••••.•.•...•..•••••••.••...••..••••
45
3.1.2. УСlшрение. Тангенциальная 11 нор.'Н(Ulьная
составляющие УСl(орения .................................................. 51
3.2. Киnематика вращательного движения ..... 57
3.2.1 Вращательное двUJlсение вО1<руг оси . .......................... 57
3.2.2 Вращательное движение вокруг точКи ...................... 61
4. ДИНАМИКА ..................................
4.1. Динамика nосmуnатеЛЫlOго движения
твердого тела . ........................
0 ••
62
00 ••••••••••••••••••••••••••••
62
4.1.1. Первый занон Ныот0nа. инерцllалыlеe системы
Оnlсче111а (И('О) . ................................................................... 62
4.1.2. Масса. Второй закон Ныотона. И.мnульс силы . ....... 64
4.1.3. Третий закон Ныотона. 3аКОII сохраllеllllЯ llЛ1Ilульса
системы тел. Реактивное дви,шеНllе . ............................. 66
4.1.4. Работа, энергия • ............................................................ 70
4.1.5. f(uнеmllчеС1ШЯ 11 110теНЦШIЛыraя энеР?lIЯ.
](онсерваl11и611ые СIIЛЫ . ....................................................... 72
4.1.6. ПотеНЦIlШ1ьная энергия упруго дефОjJJIшроваllного
,'"ела,. ..
4 ••••• "'O ................ t •••• o •• el!o ••••••••• ," ••••• e •• •••
4.2. ДuнамUlШ вРalцшnельно,'о двU.JJCеIlUЯ
mверд()го nlеЛ(I . ......
.......... g •• ••••••••• II •••••• ••• II ............. II •••• 6 •••••••
~
~
,.,~
,.~.$ •••••••••••••••••••••••• 76
6 •••• "''' •••••••••••••••••••• 06 •••••• 0 ••••• 0 ••••••
•••••••••••• o ••••••••••••••••••••••••
78
78
4.2.1. Работа сuлы при вращеНlill тела . .............................. 79
4.2.2. Кинетическая энергия flрatцающегося тела. Мо.мент
uнеР'(llll тела 011l1l0сumелыlo OClI врatцеНllЯ. Теорема
//оЙгенса-ПI/11еЙнера . .................. " ..................................... В()
-5
Стр.5
4.2.3. Второй закон дИ1lамики для вращательного
д({l{женuя. Момент количества двиJlсеНlIЯ тела; импульс
вращающего момента . ....................................................... 83
4.2.4. Закон сохранения МО.мента количества движения
Cl/cmeм-bl . ••.•••• со .........................................................................
85
4.3. Гидр 0- и аэродинамика ..................................... 87
4.3.1. Течение без внутреннего трения ................................ 87
4.3.1.1. Истечение жидкости из сосуда ................................... 87
4.3.1.2. Течение по трубам ....................................................... 88
4.1.1.3. Давление в потоке ............................................. " ........ 89
4.3.2. Ламинарное тсчение ;JlCидк()стей ................................. 91
4.3.2.1. Динамическая вязкость ................................................ 91
4.3.2.2. Ламинарное течение ЖИДКОСТИ по трубе ................... 92
4.3.3. Турбулснтное течение ....................... ......................... 93
4.3.3.1. Гидравлическое сопротивление ................................. 93
4.3.3.2. Мощность при движении в потоке ............................ 94
4.3.3.3. Закон подобия Рейнольдса .......................................... 94
ПРИЛО)КЕНИЕ .............................
З(l()ача N!! 1 ............................ ~ ...........
Задача.Ni! 2 ......................
Задача .N!! 3 ...............
Задача N!! 4 ...........
0 •••• 9
e •••••••••••• •• 0 ••••••••••
96
96
8 •••••••••••••••••••••••••••••••• • 8 •••••••
9 •••••••••••••••••• e ••••••••••••
0 ••••••••••••••••••••• II ••• O •••••••• •••••• •••••••••••
~
O.,H~
• •••• 0 ........
~ 96
100
1 01
Задача.Ni! 5 ................................................................. 102
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ .................................. 1 07
-6
Стр.6