2. Динаміка

2.1. Сила як джерело руху.

Динаміка - розділ механіки, що вивчає рух тіла чи системи тіл у взаємозв'язку з причинами виникнення руху. До таких причин відносять дію одного тіла або системи тіл на інші тіла. Мірою взаємодії тіл є сила . Тіло або тіла, що можуть діяти на інші тіла на відстані створюють силові поля. Тобто потрапляння тіла у силове поле викликає дію на це тіло сили.

Сила, як вектор, повністю визначена, коли задані її

• величина (модуль),

• напрямок,

• точка прикладання.

В результаті дії сили, тіло змінює місцеположення, швидкість, або деформується. Вимірювання сили здійснюється за зміною швидкості або деформацією.

Дію декількох сил, прикладених у деякій точці тіла можна замінити однією силою , яку називають рівнодійною і вона дорівнює

.

Зокрема, коли дві сили діють на одній прямій, то рівнодійна буде направлена по напрямку більшої з них. За величиною рівнодійна буде рівна

,

коли напрямки сил співпадають і

,

к оли сили мають протилежні напрямки.

Якщо дві сили, прикладені в одній точці тіла О й кут між ними , то рівнодійною буде сила, направлена по діагоналі паралелограма (див.Мал.12), побудованого на них і за величиною, може бути обчислена так

.

Якщо на тіло в деякій точці О діють більше двох сил із різними напрямами дії (див.Мал.13. а), то для знаходження рівнодійної застосовують правило багатокутника: початок вектора другої сили встановлюють у вершині вектора першої сили, початок вектора третьої сили – в кінці вектора другої сили і т.д (див.Мал.13. б). Результуючим вектором сили буде вектор, проведений з початку першої сили в кінець останньої ( у нашому випадку на малюнку в кінець третьої сили).

Якщо сили прикладені в різних точках тіла, то за наведеними вище правилами можна знайти напрямок та величину результуючої сили, але залишиться невідомою точка її прикладання. Причому знайдена результуюча сила не буде рівнодійною.

Під проекцією точки на деяку вісь, розуміють точку перетину осі та перпендикуляра, проведеного з даної точки до осі (див.Мал.13. с). Проекцією деякої сили F на виділений напрямок, наприклад, на вісь ОХ, буде направлений відрізок , утворений сполученням проекцій початку та кінця вектора на вісь ОХ.

Одиницею вимірювання величини сили є Н - ньютон.

В основі класичної динаміки (механіки) лежать три узагальнені експериментальні закони, сформульовані Ньютоном.

2.2. Закони Ньютона

2.2.1. Перший закон Ньютона:

існують системи відліку, в яких тіло рухається рівномірно й прямолінійно або знаходиться в стані спокою до тих пір, поки на нього не подіють сили. Такі системи відліку називаються інерційними. Цей закон справджується для поступального руху як матеріальної точки, так і макроскопічного тіла. Явище збереження прямолінійного руху або стану спокою називається інерцією тіла.

2.2.2. Другий закон Ньютона:

в інерційній системі відліку рух частинки визначається рівнянням

,

де прискорення частинки, рівнодійна сил, що діють на неї. Коефіцієнт пропорційності m визначається кількістю речовини і називається масою тіла. Одиницею вимірювання величини маси є кг - кілограм.

Маса тіла є мірою інертності тіла по відношенню до дії на нього зовнішньої сили: чим більше маса тіла, тим менше прискорення, створене силою і навпаки. Маса є адитивною величиною, тобто визначається кількістю речовини тіла - чим більше речовини тим більша маса.

Одиницею вимірювання маси є кілограм – кг.