Лекция 2: «Динамика поступательного и вращательного движения»

Динамика - раздел механики, рассматривающий механическое движение с точки зрения взаимодействия тел, т.е. рассматривает причины механического движения.

Инертность

Жизненный опыт свидетельствует, что одно и то же воздействие вызывает различное изменение в параметрах движения различных тел. Так, порыв ветра подхватывает и сильно ускоряет воздушный шарик, немного разгоняет футбольный мяч и практически не вызывает никаких видимых изменений в поведении камня – притом, что указанные три предмета имеют одинаковые размеры и форму. Экспериментально доказано, что отличительный признак, определяющий различие в изменении скорости – это масса: чем она больше, чем изменение скорости меньше при одном и том же внешнем воздействии. То есть величина одинакова для всех тел, подвергшихся одинаковым по интенсивности и продолжительности воздействиям. Склонность тела сохранять параметры своего движения называется инертность. Таким образом, масса есть мера инертности тела.

В системе СИ масса измеряется в килограммах (кг).

Произведение массы тела на его скорость именуется импульсом тела (или количество движения): . В системе СИ импульс измеряется в кг·м/с.

Импульс - величина векторная и совпадает по направлению с вектором скорости. Скорость тела зависит от выбора системы отсчета, относительно которой рассматривается движение тела, поэтому, определяя импульс, необходимо указывать систему отсчета.

Следует отметить, что сказанное про массу и изменение скорости верно не во всех системах, а только в тех, где при отсутствии внешних воздействий скорость движения тел не меняется. Такие системы отсчета, в которых не меняются вектора скорости всех тел, которые не испытывают внешних воздействий (или внешние воздействия скомпенсированы) называются инерциальными. Понятие инерции введено Галилео Галилеем в 1632 году.

Законы Ньютона

Исаак Ньютон постулировал, что существуют инерциальные системы отсчёта. Это утверждение называют первым законом Ньютона. Этот закон не даёт указаний, сколько таких систем, как их искать, но заявляет сам факт их существования.

Внешнее воздействие на любое тело, о котором говорилось выше, следует как-то измерять. Величина, именуемая силой, вводится в качестве меры интенсивности воздействия.

Второй закон Ньютона гласит, что величина силы, действующей на тело, равна быстроте изменения импульса этого тела: . Если записать это выражение как и назвать величину импульсом силы, то формулировка второго закона Ньютона будет: импульс силы, действующей на тело, равен изменению импульса тела.

На одно и то же тело может одновременно оказываться несколько воздействий. В этом случае принцип суперпозиции гласит, что силы складываются как вектора.

Опыт показывает, что во всех случаях воздействие на какое-либо тело оказывает другое тело (или несколько тел), и это другое тело также подвергается воздействию со стороны первого тела. То есть любое воздействие является взаимодействием.

Третий закон Ньютона гласит, что силы, с которыми воздействуют друг на друга взаимодействующие тела равны по величине и противоположны по направлению.