Тема 2. Динамика

Динамика — раздел механики, в котором рассматривается взаимодействие тел и его влияние на их движение.

§9. Законы Ньютона

Классическая динамика основана на трёх законах Ньютона, являющихся обобщением большого количества опытных (экспериментальных) данных.

Механическое воздействие тел друг на друга — воздействие, вызывающее деформацию (изменение размеров и формы тела) и ускорение (по отдельности или совместно) взаимодействующих тел.

Механическое взаимодействие происходит как между телами, находящимися в контакте, так и между телами, находящимися на некотором расстоянии друг от друга. В последнем случае взаимодействие осуществляется посредством силового поля — особого вида материи.

Сила F — ВФВ, являющаяся мерой механического воздействия на данное тело другого тела. Сила характеризуется направлением, абсолютной величиной и точкой приложения.

Единица силы — ньютон: [F] = Н = кгм/с².

Система тел — тела, объединенные в группу при решении данной задачи.

Внутренние тела — тела, принадлежащие данной системе.

Внешние тела — тела, не принадлежащие данной системе.

Замкнутая система тел — система, ни одно из тел которой не взаимодействует с внешними телами.

Незамкнутая система тел — система тел, хотя бы одно из которых взаимодействует с внешними телами.

Внутренние силы — силы, с которыми взаимодействуют тела, принадлежащие данной системе.

Внешние силы — силы, с которыми на тела данной системы действуют внешние тела.

Инертность — свойство тела, состоящее в том, что для изменения скорости тела при воздействии на него другого тела (или нескольких тел) требуется некоторый промежуток времени.

Гравитационное взаимодействие тел — взаимное притяжение тел, силы которого пропорциональны массам этих тел.

Масса тела m — СФВ, являющаяся мерой инертности тела и гравитационного взаимодействия тел.

Свойства массы: является положительной величиной (m  0); не зависит от скорости тела (m = const); масса системы тел равна сумме масс всех тел, входящих в эту систему (где n — число тел системы); масса замкнутой системы тел остаётся неизменной при всех процессах, происходящих в этой системе (m_з.с = const).

Единица массы — килограмм: [m] = кг.

Первый закон Ньютона

Существуют системы отсчёта, называемые инерциальными системами отсчёта (ИСО), относительно которых материальная точка (м.т.) движется равномерно и прямолинейно или покоится, если на нее не действуют другие материальные точки.

Для решения некоторых задач систему, связанную с поверхностью Земли, можно считать инерциальной. Система отсчета, связанная с центром Солнца (гелиоцентрическая система) является инерциальной системой отсчета для решения задач с большей точностью.

Система отсчета, движущаяся относительно любой инерциальной системы отсчета с постоянной скоростью, также является инерциальной системой отсчета.

Свободная материальная точка — материальная точка, на которую не действуют другие материальные точки.

Первый закон Ньютона с использованием понятия “свободная материальная точка”: существуют системы отсчёта, называемые инерциальными системами отсчета (ИСО), относительно которых скорость свободной материальной точки

v_св.м.т = const (9.1)

(в случае покоя свободной м.т. const = 0).