5. Законы динамики Ньютона.

«Динамика» - от греческого «сила».

Динамика даёт ответ на вопрос – Почему движется тело?

Динамика- раздел механики, в основе которого лежит количественное описание взаимодействия тел, определяющего характер движения.

Принцип инерции : если на тело не действуют внешние силы, то оно сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Системы отсчета, в которых этот принцип выполняется, называют инерциальными. Во всех инерциальных системах отсчета законы классической динамики имеют один и тот-же вид.В 1687 г. Принцип инерции Галилея былсформулирован Ньютоном в виде первого закона динамики.

Первый закон Ньютона: Материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока на неё не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано.

Из первого закона Ньютона следует , что тело может двигаться как при наличии , так и при отсутствии внешнего воздействия. Ответ на вопрос, какая физическая величина является однозначным показателем наличия внешнего воздействия, был дан Ньютоном во втором законе.

Внешнее воздействие изменяет скорость тела - увеличивает или уменьшает.

Т.е. не скорость, а её изменение является показателем внешнего воздействия.

Сила – векторная физическая величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел, в результате которого тело приобретает ускорение или меняет форму или размеры.

Коэффициент пропорциональности между силой и ускорением характеризует меру инертности тела.

Инертность – физическое свойство тел , заключается в том ,что любое тело оказывает сопротивление изменению его скорости.

Масса тела – физическая величина, являющаяся мерой инертности тела.

Принцип суперпозиции сил: Результирующая сила, действующая на тело со стороны других тел равна векторной сумме сил, с которыми каждое из этих тел действуют на тело.

Третий закон Ньютона.

Силы действия и противодействия.

Если два тела взаимодействуют друг с другом, то ускорения этих тел обратно пропорциональны их массам.

Рис. 1. Взаимодействие двух тел

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми тела взаимодействуют друг с другом, равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.

«Любому действию всегда препятствует равное и противоположное противодействие» (И.Ньютон)

6. Силы в природе: сила упругости.

Силы в природе: сила тяжести, сила упругости, сила трения.

В природе всего два взаимодействия, из-за которых возникают силы, влияющие на механическое движение тел.

1. Гравитация – от лат. – вес, тяжесть. Свободное падение тел издавна объясняли наличием таинственного, гравитационного притяжения к Земле. В 1685г Ньютон предположил: все тела притягиваются друг к другу гравитационными силами. Эти силы обычно называют силами всемирного тяготения, хотя их можно назвать силами всеобщего тяготения. В природе все подвержено действию этих сил.

Исследуя свободное падение, движение планет около Солнца и Луны около Земли и пользуясь открытыми им законами движения, Ньютон показал , что тела притягиваются друг к другу с силой , пропорциональной массам этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Направлена эта сила притяжения вдоль прямой, соединяющей тела.

G – гравитационная постоянная = 6,67 *10 ^-11 Н*м ²\кг²

G численно равна силе гравитационного притяжения двух тел массами по 1 кг , находящихся на расстоянии 1м одно от другого.

Если тело находится на поверхности Земли, то R в формуле – радиус Земли.

Сила тяжести – сила притяжения тел к Земле, одно из проявления силы всемирного тяготения.

Из этого видно, что ускорение свободного падения от массы тела не зависит, что долго было загадкой. Ведь по второму закону Ньютона ускорение обратно пропорционально массе тела. Закон всемирного тяготения объясняет эту странность : сила всемирного тяготения сообщает всем телам одинаковые ускорения потому, что сама пропорциональна массе тела, на которое действует.

Вес тела.

Вес – это сила, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на опору или подвес.

Сила тяжести приложена к телу, а вес – сила, приложенная к опоре. От силы тяжести тело избавиться не может, но оно легко может избавиться от веса, Для этого нужно, чтобы опора вместе с телом на ней совершала свободное падение : сила тяжести сообщит и телу и опоре одинаковые ускорения. Всякое тело, на которое действует только сила всемирного тяготения, находится в состоянии невесомости.

2.Электромагнитное взаимодействие – между положительными и отрицательными электрическими зарядами. Рассмотрим его проявление в виде сил упругости и трения.

Сила упругости- сила, возникающая при деформации тела и направленная противоположно направлению смещения частиц при деформации.

Рассмотрим кристаллическую решетку твердого тела:

Атомы располагаются упорядоченно и находятся в состоянии равновесия т.к. силы притяжения и отталкивания между ними компенсируют друг друга. Силы взаимодействия соседних атомов подобны силам в растянутой или сжатой пружине.

Воздействие тела на опору (стол, дорога) приводит к её сжатию, подобно пружине. Со стороны опоры возникает встречная сила.

Сила реакции опоры- сила упругости, действующая на тело со стороны опоры перпендикулярно её поверхности.

При растяжении пружины, шнура или нити возникает упругая сила сжатия или

Сила натяжения – сила упругости , действующая на тело со стороны нити или пружины.

Закон Гука.

Чем больше растянута или сжата пружина тем больше сила упругости.