2. Взаимодействие тел. Масса. Сила. Добавление сил. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.

Свойство тела сохранять свою скорость в отсутствие взаимодействия с другими телами называется инертностью.

Скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности ма­териальной точки или мерой инертности тела в поступа­тельном движении, называется инертной массой (т_и).

Масса характеризует и еще одно свойство тел — их способность взаимодействовать с другими телами в согла­сии с законом всемирного тяготения. В этих случаях масса выступает как мера гравитации, или мера тяготения, и ее называют гравитационной массой (т_г).

В современной физике с высокой степенью точности установлена тождественность значений инертной и гра­витационной масс данного тела (m_и=m_г). Поэтому их не различают и говорят просто о массе тела (т).

В механике Ньютона считается, что

1. масса тела не зависит от скорости его движения;

2. масса тела равна сумме масс всех частиц (или мате­риальных точек), из которых оно состоит;

3. для данной совокупности тел выполняется закон со­хранения массы: при любых процессах, происходящих в системе тел, ее масса остается неизменной.

B системе SI масса тела измеряется в килограммах: (основная единица системы SI).

Центром масс (центром инерции) системы матери­альных точек называется точка, радиус-вектор которой определяется выражением

,

где m_i—масса i-й материальной точки системы, — ее радиус-вектор, п — число материальных точек. Центр масс является точкой, в которой может считаться сосредоточен­ной масса тела при его поступательном движении.

Импульсом материальной точки называется век­торная величина, равная произведению массы m_i точки на скорость ее движения:

Импульс системы, состоящей из п материальных точек, равен сумме импульсов всех точек системы:

или произведению суммарной массы точек системы на скорость поступательного движения ее центра масс:

.

Плотность однородного тела равна , где т – масса тела, V – его объем. Единица измерения плотности в системе SI: .

Для количественного выражения действия одного тела на другое вводится понятие силы.

Сила – векторная физическая величина, характеризующая меру взаимодействия между телами.

В результате действия силы данное тело изменяет ско­рость движения (приобретает ускорение) или деформиру­ется. На основании этих опытных фактов про­изводится измерение сил.

Механическое взаимодействие может осуществляться как при непосредственном контакте тел (трение, давление тел друг на друга), так и между удаленными телами (притяжение планет к Солнцу, взаимодействие заряженных тел).

Сила F полностью определена, если заданы ее модуль, направление в пространстве и точка приложения. Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.

Принцип суперпозиции сил (принцип независимости действия сил): одновременное действие на материальную точку нескольких сил эквивалентно действию одной силы, называемой равнодействующей или результирующей силой и равной их геометрической сумме:

Проекции равнодействующей силы на оси прямоугольной декартовой системы координат равны алгебраическим суммам соответствующих проекций всех сил:

Модуль равнодействующей силы равен:

Если на тело действуют силы , и , то их равнодействующая может быть найдена как замыкающая многоугольника ( ), построенного на силах , и как на сторонах (правило многоугольника сложения векторов, частным случаем которого является правило треугольника или параллелограмма):

Второй закон Ньютона – равнодействующая сила численно равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение:

или .

Сила и ускорение направлены по одной прямой в одну сторону.

Если на тело действует несколько сил, то, согласно принципу суперпозиции, каждая из них сообщает телу такое же ускорение, что и при отсутствии других сил.

B системе SI сила измеряется в ньютонах:

Импульс тела – векторная физическая величина, являющаяся количественной мерой поступательного движения тела (количество движения).

Импульс тела численно равен произведению массы тела на его скорость:

B системе SI:

Основной закон динамики поступательного движения – скорость изменения импульса материальной точки равна векторной сумме сил, действующих на эту точку:

,

.

Второй закон Ньютона можно сформулировать и так: импульс силы равен изменению импульса тела

.

Третий закон Ньютона – силы, с которыми действуют друг на друга взаимодействующие тела, равны по величине, противоположны по направлению и никогда не уравновешивают друг друга, так как приложены к разным телам: ,

Р вес тела – это сила, с которой тело, находящееся под действием силы тяжести, действует на опору или подвес, приложена к опоре (подвесу) и перпендикулярна опоре.

N сила нормальной реакции опоры – это сила, возникающая по третьему закону Ньютона, приложена к телу, находящемуся на опоре и перпендикулярна опоре.