Какие силы называются внутренними, внешними?

Ответы на вопросы 1–21

1. Внутренние силы — силы взаимодействия между телами, входящими в рассматриваемую систему.
   Внешние силы действуют на систему со стороны тел, в неё не входящих.

2. Замкнутая система тел — система, на которую внешние силы не действуют или действие внешних сил взаимно компенсируется:
   \[ \sum \vec F_{\text{внеш}}=0. \]

3. Примеры замкнутых систем:

   • два тела, сталкивающиеся на гладкой горизонтальной поверхности;
   • Солнце и планеты, если не учитывать действие других звёзд;
   • Земля и её искусственный спутник.

4. Закон сохранения импульса: в замкнутой системе векторная сумма импульсов тел остаётся постоянной: \[ \vec p_1+\vec p_2+\ldots=\text{const}. \] Или: \[ \sum \vec p_{\text{до}}=\sum \vec p_{\text{после}}. \]

5. Реактивное движение — движение тела, возникающее при отделении от него некоторой части с определённой скоростью.
   Многоступенчатые ракеты используют потому, что после израсходования топлива отработавшие ступени отделяются. Масса ракеты уменьшается, поэтому оставшаяся часть может получить большую скорость.

6. Работа силы — физическая величина, равная произведению модуля силы на перемещение и косинус угла между ними: \[ A=Fs\cos\alpha. \] Работа измеряется в джоулях (Дж): \[ 1\ \text{Дж}=1\ \text{Н}\cdot\text{м}. \]

7. Работа силы:

   • положительна, если сила направлена по движению тела \((\alpha<90^\circ)\);
   • отрицательна, если сила направлена против движения \((\alpha>90^\circ)\);
   • равна нулю, если сила перпендикулярна перемещению \((\alpha=90^\circ)\), либо тело не перемещается.

8. Потенциальные силы — силы, работа которых зависит только от начального и конечного положений тела, но не зависит от траектории движения.
   Примеры: сила тяжести, сила упругости, электростатическая сила.

9. Работа потенциальной силы равна убыли потенциальной энергии: \[ A=-\Delta E_p=E_{p1}-E_{p2}. \]

   Для упругой силы: \[ A_{\text{упр}}=\frac{kx_1^2}{2}-\frac{kx_2^2}{2}. \]

   Для силы тяжести около поверхности Земли: \[ A_{\text{тяж}}=mg(h_1-h_2). \]

10. Мощность — величина, равная отношению работы ко времени, за которое она совершена: \[ N=\frac{A}{t}. \] Мощность измеряется в ваттах (Вт): \[ 1\ \text{Вт}=1\ \frac{\text{Дж}}{\text{с}}. \]

11. Энергия — физическая величина, являющаяся мерой способности тела или системы тел совершать работу.
    Энергия измеряется в джоулях (Дж).

12. Кинетическая энергия — энергия, которой тело обладает вследствие своего движения: \[ E_k=\frac{mv^2}{2}. \]

13. Теорема о кинетической энергии: работа всех сил, действующих на тело, равна изменению его кинетической энергии: \[ A_{\text{всех сил}}=\Delta E_k=E_{k2}-E_{k1}. \]

14. Потенциальная энергия системы тел — энергия взаимодействия тел, зависящая от их взаимного расположения.
    Она не зависит от выбора системы отсчёта, потому что определяется взаимным расположением тел, а не их движением как целого. Нулевой уровень потенциальной энергии можно выбирать произвольно.

15. Потенциальная энергия упругодеформированного тела равна: \[ E_{\text{упр}}=\frac{kx^2}{2}, \] где \(k\) — жёсткость тела, \(x\) — величина деформации.

16. Полная механическая энергия системы равна сумме её кинетической и потенциальной энергий: \[ E_{\text{мех}}=E_k+E_p. \]

17. Консервативная система — система, в которой действуют только потенциальные силы.
    Неконсервативная система — система, в которой действуют непотенциальные силы, например силы трения и сопротивления воздуха.

18. Полная механическая энергия сохраняется, если система является замкнутой и консервативной, то есть на неё не действуют внешние и непотенциальные силы, совершающие работу: \[ E_{\text{мех}}=\text{const}. \]

19. Изменение полной механической энергии обусловлено работой внешних и непотенциальных сил. При этом механическая энергия может превращаться во внутреннюю энергию — энергию нагревания, деформации, звука.

20. Абсолютно неупругий удар — столкновение, после которого тела движутся как одно целое с общей скоростью. При этом часть механической энергии переходит во внутреннюю.

    Абсолютно упругий удар — столкновение, при котором механическая энергия системы не изменяется; после удара тела разлетаются. В замкнутой системе сохраняются и импульс, и кинетическая энергия.

21. Вторая космическая скорость зависит от массы и радиуса планеты: \[ v_2=\sqrt{\frac{2GM}{R}}. \] Планеты имеют разные массы и радиусы, поэтому значение второй космической скорости у них различно.

Ответы на вопросы 1–21

1. Внутренние силы — силы взаимодействия между телами, входящими в рассматриваемую систему.
   Внешние силы действуют на систему со стороны тел, не входящих в неё.

2. Замкнутая система тел — система, на которую внешние силы не действуют или действие внешних сил взаимно компенсируется: \[ \sum \vec F_{\text{внеш}}=0. \]

3. Закон сохранения импульса: в замкнутой системе векторная сумма импульсов тел остаётся постоянной: \[ \sum \vec p_i=\text{const}, \qquad \vec p=m\vec v. \]

4. Реактивное движение — движение тела, возникающее при отделении от него некоторой части с определённой скоростью.
   Многоступенчатые ракеты используют для уменьшения массы ракеты: отработавшие ступени отделяются, поэтому оставшаяся часть получает большую скорость.

5. Работа силы — физическая величина, равная скалярному произведению силы на перемещение: \[ A=\vec F\cdot\Delta\vec r=F\Delta r\cos\alpha. \] Единица работы — джоуль (Дж): \[ 1\ \text{Дж}=1\ \text{Н}\cdot\text{м}. \]

6. Работа силы:

   • положительна, если \(\alpha<90^\circ\);
   • отрицательна, если \(\alpha>90^\circ\);
   • равна нулю, если \(\alpha=90^\circ\) или тело не перемещается.

7. Потенциальные силы — силы, работа которых зависит только от начального и конечного положений тела, а не от траектории.
   Примеры: сила тяжести, гравитационная сила, сила упругости, электростатическая сила.

8. Работа потенциальной силы равна убыли потенциальной энергии: \[ A=-\Delta E_p. \]

   Для упругой силы: \[ A_{\text{упр}}=\frac{kx_1^2}{2}-\frac{kx_2^2}{2}. \]

   Для гравитационной силы: \[ A_{\text{гр}}=GMm\left(\frac1{r_2}-\frac1{r_1}\right). \]

   У поверхности Земли: \[ A_{\text{тяж}}=mg(h_1-h_2). \]

9. Мощность — физическая величина, равная отношению работы ко времени её совершения: \[ N=\frac{A}{t}. \] Для движущегося тела: \[ N=Fv\cos\alpha. \] Единица мощности — ватт (Вт): \[ 1\ \text{Вт}=1\ \frac{\text{Дж}}{\text{с}}. \]

10. Энергия — физическая величина, являющаяся мерой способности тела или системы тел совершать работу.
    Единица энергии — джоуль (Дж).

11. Мерой изменения энергии является работа сил: \[ \Delta E=A. \]

12. Кинетическая энергия — энергия, которой тело обладает вследствие своего движения: \[ E_k=\frac{mv^2}{2}. \]

13. Теорема о кинетической энергии: работа всех сил, действующих на тело, равна изменению его кинетической энергии: \[ A_{\text{всех сил}}=\Delta E_k=E_{k2}-E_{k1}. \]

14. Потенциальная энергия системы тел — энергия взаимодействия тел, зависящая от их взаимного расположения.
    Она не зависит от выбора системы отсчёта, поскольку определяется расстояниями между взаимодействующими телами, а не движением системы как целого. Нулевой уровень энергии можно выбирать произвольно.

15. Потенциальная энергия упругодеформированного тела: \[ E_{\text{упр}}=\frac{kx^2}{2}, \] где \(k\) — жёсткость тела, \(x\) — деформация.

16. Полная механическая энергия системы тел равна сумме кинетической и потенциальной энергий: \[ E_{\text{мех}}=E_k+E_p. \]

17. Консервативная система — система, в которой действуют только потенциальные силы.
    Неконсервативная система — система, в которой действуют непотенциальные силы, например силы трения и сопротивления воздуха.

18. Полная механическая энергия сохраняется, если система замкнута и консервативна, то есть на неё не действуют внешние и непотенциальные силы, совершающие работу: \[ E_{\text{мех}}=\text{const}. \]

19. Изменение полной механической энергии обусловлено работой внешних и непотенциальных сил. При этом механическая энергия может превращаться во внутреннюю энергию: энергию нагревания, деформации и звука.

20. Абсолютно неупругий удар — столкновение, после которого тела движутся как одно целое. Часть механической энергии при этом переходит во внутреннюю.

    Абсолютно упругий удар — столкновение, при котором механическая энергия системы не изменяется; после удара тела разлетаются. В замкнутой системе сохраняются и импульс, и кинетическая энергия.

21. Вторая космическая скорость зависит от массы и радиуса планеты: \[ v_2=\sqrt{\frac{2GM}{R}}. \] Массы и радиусы планет различны, поэтому различны и их вторые космические скорости.