Первый закон Ньютона

В динамике, где изучаются законы движения, обнаруживается существенное различие между разными системами отсчета.

Возникает задача отыскания такой системы отсчета, в которой законы механики были бы возможно более простыми.

Опыт показывает, что причиной ускорения частицы могут быть как действие на данную частицу каких-то определенных тел, так и свойства самой системы отсчета. Если частица движется относи-тельно некоторой системы отсчета прямолинейно и

равномерно, или, как говорят, по инерции, то такую систему отсчета называют инерциальной.

1

Первый закон классической механики - закон инерции Галилея – Ньютона : существуют системы отсчета, называемые инерциальными, в которых при отсутствии воздействия других тел частица движется равномерно и прямолинейно (или покоится).

Системы отсчета, движущиеся с ускорением

относительно инерциальных систем, называют

неинерциальными.

Инерциальныех системы отсчета характеризу- ются определенными свойствами симметрии времени и пространства: время однородно

пространство однородно и изотропно

2

Второй закон Ньютона

В инерциальных системах отсчета всякое ускорение тела вызывается действием на него каких-либо других тел.

Влияние другого тела (или тел), вызывающее ускорение частицы А, называют силой.

Опыт показывает, что всякое тело "оказывает сопротивление" при любых попытках изменить его скорость, как по модулю, так и по направлению. Это

свойство, выражающее степень сопротивления тела к изменению его скорости, называют инертностью.

Мерой инертности служит величина, называемая

массой.

3

Введем понятие массы m, определив отношение масс двух различных тел по обратному отношению

ускорений, сообщаемых им равными силами:

Приближенно 1 дм3 чистой воды при 4 градусах Цельсия имеет массу в 1 кг, а эталоном служит цилиндр из сплава иридия и платины, хранящийся в Международном бюро мер и весов (Франция).

1)масса - величина аддитивная, т. е. масса составного тела равна сумме масс его частей;

2)масса тела как такового - величина постоянная, не изменяющаяся при его движении.

4

Произведение массы частицы на ее ускорение m естественно взять за определение силы.

Учитывая, кроме того, что ускорение – вектор, будем считать и силу вектором, совпадающим по направлению с вектором ускорения .

Произведение массы материальной точки на ее ускорение равно действующей на нее силе

Удобно ввести в рассмотрение импульс частицы

. Тогда – импульс силы.

Сила есть производная импульса частицы по времени, т. е.

5

Вторая формулировка имеет более общий характер и применима и в случае движения со скоростями, близкими к скорости света. Его можно сформулировать и так

то есть изменение импульса частицы равно импульсу силы.

Опыт показывает, что сила может быть пред- ставлена как векторная сумма сил

– принцип суперпозиции.

6

Третий закон Ньютона

Силы, с которыми две материальные точки воздействуют друг на друга, всегда равны по модулю и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей эти точки, т. е.

Силы взаимодействия всегда появляются парами. Обе силы приложены к разным материальным точкам и, кроме того, являются силами одной природы.

Если система состоит из произвольного числа

частиц, то взаимодействие между ними осуществляется попарно.

7

В классической механике Ньютона

взаимодействие между телами распространяется в пространстве с бесконечно большой скоростью.

Существует, однако, конечная максимальная скорость распространения взаимодействий, которая равна скорости света в вакууме.

уравнение движения, не изменяются при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой, а

следовательно, не меняется и само уравнение. Другими словами, уравнение инвариантно

относительно преобразований Галилея.

8

Законы сил в механике

Два фундаментальных вида взаимодействия, лежат в основе всех механических явлений –

гравитационное и электромагнитное.

Силой называют количественную меру взаимодействия тел друг с другом. В разных случаях оно происходит по-разному, поэтому существует множество видов сил, и каждый вид описывается своим силовым законом.

9

1. Гравитационная сила (сила притяжения между двумя частицами) опреде-

ляется законом всемирного тяготения Ньютона.

– единичный вектор, направленный вдоль линии, соединяющей частицы.

Законом Кулона определяется сила электростатического взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме:

10