1.2. Основы динамики материальной точки

Первый закон Ньютона. Понятие инерциальной системы отсчета. Масса, импульс, сила. Второй закон Ньютона. Сила, как производная импульса. Силы в механике. Третий закон Ньютона.

Зако́ны Ньюто́на — три закона, лежащие в основе классической механики и позволяющие записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силовые взаимодействия для составляющих её тел. Законы Ньютона выполняются только в инерциальной системе отсчета.

В кинематике, где только описываются движения и не затрагивается вопрос о причинах, их вызывающих, никакой принципиальной разницы между различными системами отсчета нет, и все они в этом отношении равноправны. Иначе обстоит дело в динамике, где изучаются законы движения. Здесь обнаруживается существенное различие между разными системами отсчета и преимущества одного класса систем отсчета по сравнению с другим.

     

В принципе можно взять любую из бесчисленного множества систем отсчета. Однако законы механики в разных системах отсчета имеют, вообще говоря, различный вид и может оказаться, что в произвольной системе отсчета описание даже совсем простых явлений будут весьма сложным. Естественно, возникает задача отыскания такой системы отсчета, в которой законы механики были бы возможно более простыми. Такая система отсчета, очевидно, наиболее удобна для описания механических явлений.

Инерциальной называется система отсчета, в которой не подверженное внешним воздействиям тело (материальная точка) находится в состоянии покоя, либо движется равномерно и прямолинейно. Любая система отсчета, которая движется по отношению к инерциальной системе отсчета равномерно и прямолинейно, также является инерциальной.

Сила — векторная величина, являющаяся мерой механического действия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет форму и размеры. Это действие может иметь место как при непосредственном контакте (давления прижатых друг к другу тел, трение), так и через посредство создаваемых телами полей (поле тяготения, электромагнитное поле). 

Сила, приложенная к телу, полностью определена, если указаны ее численное значение, направление действия и точка; приложения. Прямую, проведенную через точку приложения силы в направлении действия силы, называют линией действия силы.

Две силы называются численно равными и противоположными по направлению, если одновременное приложение этих сил в одной и той же точке тела не вызывает изменения его механического движения. В частности, если до приложения таких двух сил тело покоилось, то оно продолжает оставаться в покое и после их приложения. Поэтому говорят, что две численно равные и противоположно направленные силы, приложенные в одной и той же точке тела, взаимно уравновешиваются. Если на тело одновременно действует n сил, приложенных в одной точке А тела, то их можно заменить одной эквивалентной силой , равно их геометрической сумме

и приложенной в той же точке. Эта сила называется результирующей или равнодействующей силой.

Равнодействующей несколких сил называется сила, которая оказывает на тело такое же действие как и складываемые силы вместе взятые. Действие силы на абсолютно твердое тело не изменяется при переносе точки ее приложения вдоль линии действия.