3,4. Основні поняття динаміки матеріальної точки і Закони Ньютона

Динаміка — це аналітичний розділ механіки, в якому з’ясовуються причини характеру руху тіл. (Основні поняття динаміки — інерція, маса, сила, гравітація, енергія, потужність — коротко розглядаються у 7 класі). В основі динаміки лежать три закони, названі законами Ньютона.

Перший закон Ньютона. Інерціальна система відліку

Перший закон Ньютона (закон інерції) формулюється так: будь-яке тіло зберігає свій початковий стан відносного спокою або прямолінійного рівномірного руху, доки зовнішні тіла не виведуть його з цього стану.

Другий закон Ньютона. Додавання сил

Дослідним шляхом виявлено: прискорення тіла за модулем прямо пропорційне модулю сили, що діє на тіло, і обернено пропорційно масі тіла

Третій закон Ньютона

Якщо одне тіло діє на інше, то друге тіло діє на перше (тіла взаємодіють). Отже, за третім законом Ньютона: будь-які два тіла діють одне на одне з силами, однаковими за модулем і протилежними за напрямком.

5. Сили в механіці: гравітаційні сили, сили пружності, сили тертя, сила тяжіння та вага тіла.

Гравітаційні сили – це сили притягання, які діють між усіма тілами. Величина гравітаційної взаємодії для двох точкових тіл визначається законом всесвітнього тяжіння:

Між будь-якими двома тілами діє сила взаємного притягання, прямо пропорційна добутку їхніх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними:

Особливістю цих сил є те, що для тіл з малими масами вони проявляються дуже слабо, а для масивних тіл є дуже великими. 

Сили пружності виникають у результаті взаємодії тіл, що супроводжується їх деформацією.

Деформація – це зміна форми і розмірів твердих тіл під дією зовнішніх сил. Розрізняють два види деформацій: пружну і пластичну.. Пружною називають таку деформацію, коли тіло після припинення дії зовнішніх сил повністю відновлює свої розміри і форму. Пластичною називають деформацію, яка повністю або частково зберігається в тілі після припинення дії зовнішніх сил. Всі види деформацій можуть бути зведені до деформацій розтягу (чи стиску) і зсуву.

Будь-який механічний рух тіла супрово-джується втратами механічної енергії. Це зумовлено наявністюсил тертя. Сили тертя перешкоджають руху. Вони є гальмівними силами (силами опору). Розрізняютьзовнішнє і внутрішнє (в'язке) тертя. Зовнішнє тертя поділяють на тертя спокою (статичне) і тертя ковзання або кочення.

У системі відліку, пов'язаній з Землею, на будь-яке тіло масою m діє сила тяжіння: Ця сила біля поверхні Землі надає тілу прискорення, яке є прискоренням вільного падіння g .

Вага тіла – це сила, з якою тіло внаслідок притягання до Землі, діє на опору або натягує підвіс.

Сила тяжіння дорівнює вазі тіла тільки в тому випадку, коли прискорення тіла відносно Землі дорівнює нулю:

Якщо тіло вільно рухається в полі сили тяжіння, то і вага дорівнює нулю, тобто тіло буде невагомим.Невагомість – це стан тіла, при якому тіло рухається тільки під дією сили тяжіння.

6. Імпульс та момент імпульсу матеріальної точки

Імпульсом або вектором кількості руху в класичній механіці називається міра механічного руху тіла, векторна величина, що для матеріальної точки дорівнює добутку маси точки на її швидкість та має напрямок швидкості.

Сума імпульсу для будь-якої замкнутої системи є величиною сталою.

Моме́нтом і́мпульсу називається векторна величина, яка характеризує інерційні властивості тіла, що здійснює обертальний рух відносно певної точки (початку координат).

Моментом імпульсу матеріальної точки відносно початку координат в класичній механіці є величина, яка дорівнює векторному добутку радіус-вектора цієї частинки на її імпульс.