9Динаміка матеріальної точки. Первинними поняттями динаміки є маса і сила

Первинними поняттями динаміки є маса і сила. Сила визначає величину й напрямок дії одного тіла на інше і, таким чином, є мірою взаємодії між тілами. Властивість тіл чинити опір зовнішній дії, зберігаючи свій стан руху або спокою, називається інертністю тіла. Мірою інертності тіла є маса.

Механіка, яка базується на трьох законах Ньютона і принципі відносності Галілея, називається класичною механікою. Її висновки справедливі для тіл великих (порівняно з масою елементарних частинок) мас, які рухаються з малими (порівняно із світлом) швидкостями.

11 Закони Ньютона

1-й закон Ньютона (закон інерції). Тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху доти, доки зовнішні дії (сили) не виведуть його з такого стану.

Системи відліку, в яких виконується цей закон, мають назву інерціальних. Інерціальних систем існує нескінченна кількість. Будь-яка система, що рухається рівномірно і прямолінійно відносно інерціальної, також є інерціальною.

2-й закон Ньютона (основний закон динаміки). Прискорення тіла прямо пропорційне результуючій всіх сил, що діють на тіло, і обернено пропорційне масі тіла:

. (1.26)

3-й закон Ньютона. Сили взаємодії двох матеріальних точок (тіл) в інерціальній системі відліку рівні за модулем і спрямовані в протилежні сторони.

_ik= - _ki ,_{__}

Рис.1.7

де  _ik-сила, що діє на i-у точку збоку k-ї точки, а  _ki- сила , що діє на k-у точку з боку i-ї.Cили _ik і  _kiприкладені до різних точок (рис.1.7).

12Принцип відносності Галілея.

Механічні явища у всіх інерціальних системах відліку протікають однаково. Тому рівняння динаміки не змінюється при переході від однієї інерціальної системи відліку до іншої.

Імпульс матеріальної точки – це добуток її маси на швидкість:

. (1.27)

З використанням імпульсу рівняння руху тіла (2-й закон Ньютона) можна записати у такому вигляді:

. (1.28)

Імпульс системи матеріальних точок дорівнює векторній сумі імпульсів всіх точок, що входять до системи:

. (1.29)

Введемо центр інерції системи матеріальних точок. Це така точка у просторі, радіус-вектор  якої визначається за формулою

, (1.30)

де m_i – маси матеріальних точок,  – радіуси - вектори, що проведені з початку координат у кожну i-ту матеріальну точку . Тоді імпульс системи матеріальних точок

, (1.31)

де m – маса всієї системи,  _с – швидкість її центра інерції. Формула (1.31) визначає також і імпульс твердого тіла.

Закон збереження імпульсу системи.Механічна система, в якій тіла взаємодіють між собою і на яку не діють зовнішні сили , називається замкнутою. У випадку замкнутої системи

. (1.32)

Тобто

 (1.33)

Цей вираз є закон збереження імпульсу : імпульс замкнутої системи зберігається , тобто не змінюється із часом.

10 Межа застосування класичної механіки

Спеціальна теорія відносності внесла фундаментальні зміни в закони класичної механіки, виходячи з таких постулатів

· всі інерційні системи відліку є рівноправними;

· швидкість світла в усіх інерційних системах є однаковою.

З цих постулатів випливає, що швидкість світла є максимально допустимою в природі. Будь-який матеріальний об'єкт не може рухатися швидше за світло.

З точки зору спеціальної теорії відносності простір і час тісно пов'язані між собою. Їх слід вважати єдиним чотиривимірним многовидом, що має назву „простір-час”. Спостерігачі, що рухаються один відносно одного, по-різному визначають "просторові" і "часовий" напрямки у цьому многовиді. Тому простір і час більше неможливо розглядати як дві окремі сутності.

Загальна теорія відносності доповнила цю картину тим, що енергія гравітаційного поля (породжена матерією) здатна деформувати простір-час так, що „прямі” лінії в просторі та часі мають властивості „кривих” ліній.

Теорія відносності входить в істотне протиріччя з деякими аспектами класичної механіки. Наприклад, парадокс Еренфеста показує несумісність СТО з поняттям абсолютно твердого тіла. Треба відзначити, що навіть у класичній фізиці передбачається, що механічне вплив на тверде тіло поширюється зі швидкістю звуку, а аж ніяк не з нескінченної (як має бути в уявній абсолютно твердої середовищі).

10 Основні закони Ньютонівської динаміки, Сила, основні властивості сил, маса , її властивості в ньютонівської механіки, еквівалентність гравітаційної та інертної мас. Імпульс матеріальної точки (МТ), класичний та релятивіський імпульс . 2 з-н Ньютона у двох формулюваннях. Принцип супер позиції та закон незалежності дії сил. Імпульс сили і зміни імпульсу МТ, збереження імпульсу. Одиниці і розмірності фізичних величин. Розмірність і сила, 3 з-н Ньютона. Принципи далеко дії і близькодії. Межи застосування основних законів.

2 Си́ла— фізична величина, що характеризує ступінь взаємодії тіл. Якщо на дане тіло діють інші тіла, то ця дія (взаємодія) проявляється у зміні форми і розмірів тіла (тіло деформується), або/та у зміні швидкості тіла (тіло рухається з прискоренням)

Сила - це фізична величина, що визначає зміну стану руху тіл, і яка виникає в результаті взаємодії тіл.

Одиниця сили називається Ньютоном (Н). Н=кг*м/с²

Сили в механіці — вага, сила пружності, сила тертя, сила тяжіння, сила реакції опори, сила Архімеда та інші зу мовлені двома фундаментальними взаємодіями — гравітаційними та елœектромагнітними.

Сила є векторною величиною — крім числа, що позначає більшу чи меншу дію, вона характеризується ще й точкою прикладання та напрямком дії.

Сила визначається як кількісна характеристика взаємодії між тілами. Серед усіх типів взаємодії, що існують у природі, традиційно виділяють 4 види так званих фундаментальних взаємодій: гравітаційна, елœектромагнітна, сильна (ядерна) і слабка. Для опису двох із цих взаємодій, гравітаційної та елœектромагнітної, класична фізика використовує поняття сили.