4.1. Динамика материальной точки.

Раздел механики, изучающий законы взаимодействия тел, называется динамикой. Причиной движения тел и изменения его характера с течением времени является взаимодействие тел. Взаимодействия происходят в пространстве и поэтому используют понятие силового поля

Сила, как количественная характеристика является мерой интенсивности взаимодействия тел. В механике сила является вектором: она задается величиной (модулем), направлением действия (вектором) и точкой приложения.

В физике различают четыре типа взаимодействий (сил):

1) гравитационные;

2) электромагнитные;

3) сильные (между элементарными частицами);

4) слабые (при превращениях элементарных частиц).

Все механические силы делятся на консервативные и неконсервативные. Консервативными называются силы, работа которых не зависит от пути, а определяется только координатами точек начального и конечного положений приложения сил.

В механике действует принцип независимости сил: если на материальную точку действует одновременно несколько сил,

то каждая из этих сил сообщает материальной точке ускорение, по второму закону Ньютона, так как будто других сил не было. Сила характеризуется числовым значением, направлением и точкой приложения и является мерой механического воздействия на тело.

4.2. Законы ньютона.

Первый закон Ньютона.

Всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если равнодействующая всех сил действующих на это тело равна нулю. Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью.

Масса тела — физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая, ее инерциальные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства.

Инертностью называется свойство тел оказывать сопротивление при попытках привести его в движение или изменить величину или направление его скорости. Равнодействующей всех сил, действующих на тело, называется векторная сумма всех сил, действующих на тело,

F_рез. = F_i.= 0. (4.1).

В системе СИ масса тела измеряется в килограммах (кг).

Второй закон Ньютона.

Во втором законе Ньютона устанавливается связь между воздействием на тело - силой и реакцией на воздействие, которая проявляется в изменении скорости, т.е. в ускорении.

Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально действующей на тело результирующей силе и обратно пропорционально массе тела.

F_рез. = am = m(dv/dt) = d(mv)/dt = dp/dt. (4.2).

В СИ за единицу силы принимается сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с². и называется ньютоном (Н).

Третий закон Ньютона.

Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по величине и противоположны по направлению, но никогда не уравновешивают друг друга, поскольку приложены к разным телам, хотя и имеют одну природу.

F₁₂ = - F₂₁. (4.3).

Сила F₁₂, с которой первое тело действует на второе, равна по модулю силе F₂₁, с которой второе тело действует на первое, но противоположна ей по направлению. Третий закон Ньютона позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек. Совокупность материальных точек, рассматриваемых как целое, называется механической системой.