2. Динамика

Динамика рассматривает законы движения тел ипричины, вызывающие или изменяющие это движение. Изменение движения тел или изменение их формы происходит в результате взаимодействия по меньшей мере двух тел.

Силой называется физическая величина, характеризующая взаимодействие тел; она определяет изменение движения тел, или изменение формы тела или того и другого вместе.

Сила – величина векторная.Две силы, действующие на тело, складываются по правилу параллелограмма (векторно).

1.2.1. Законы динамики

Первый закон Ньютона. Всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока приложенные к телусилыне вызовут изменения этого состояния.

Сохранение величины и направления скорости тел, на которые недействуют силы или их действие скомпенсировано, называетсяинерцией. Изменение движения тела определяется не только действующей на него силой, но, кроме того, зависит от количества вещества в теле. Чем больше количество вещества, тем сильнее проявляются свойства тела сохранить скорость неизменной, тем больше его «инертность».

Таким образом, количество веществаопределяет физическое свойство тела –инерционность.

Мерой инерционностиявляетсямасса тела.

Второй закон Ньютона. Ускорение тела в результате действия на него результирующей силыFпропорционально величине этой силы и обратно пропорционально массе тела (m). Направление ускорения совпадает с направлением силы:

a = k (F/m).

Коэффициент k делают равным единице измерения силы или массы тела.

В системе СИзаединицу силыпринимают силу, которая телу массой1 кгсообщает ускорение1 м/с². Эту единицу называютньютоном.

Единицысилы:дина(СГС),Ньютон(СИ);1 Н = 10⁵ дин.

Движение тела характеризуется также другой величиной, называемой количеством движенияили импульсом силы:

K = mV.

Если приложенная сила постоянна по величине и направлению, то

F = (mV_t – mV₀) / t , или F t = mV_t – mV_0.

Изменение количества движения равно импульсу силы и происходит по направлению действия силы.

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, направлены по одной прямой, равны по величине и противоположны по направлению:

F₁ = - F₂ , илиm₁ a₁ = - m₂ a₂ ,

где F₁ - сила, приложенная к первому телу, F₂ - ко второму;

m₁ и m₂ – массы соответственно первого и второго тел.

Система, состоящая из тел, взаимодействующих только с телами, входящими в эту систему, называется замкнутой. В замкнутой системеколичество движенияостаетсянеизменным.

Например, для замкнутой системы, состоящей из двух тел, выполняется соотношение:

m₁U₁ + m₂U₂ = m₁V₁ + m₂V₂,

где V_t и V₂ - скорости первого и второго тел до взаимодействия; а U₁ иU₂ - после взаимодействия.

Плотностью вещества (ρ)называют массу, приходящуюся на единицу его объема.

Очень часто используют понятие удельный вес(d) – вес вещества, заключенный в единице его объема:

ρ = m / W, d = F / W,

где m – масса тела,F – вес (сила тяжести), W – объем.

В технике по отношению к неоднородным (например, сыпучим) телам пользуются понятием объемной плотности– масса единицы объема (1 м³) данного вещества.

Единицы измерения: плотности –кг/м³ (СИ); г/см³ (СГС); удельного веса –Н / м³ (СИ). дин / см³ (СГС);

1 кг/м³ = 10^-3 г/см³.