12. Материальная точка. Первый закон Ньютона.

Динамика – раздел механики, изучающий причины движения тел.

Причиной того, что тело начинает двигаться, является действие на это тело других тел. Мяч покатится только, если ударить его. Человек подпрыгнет, если оттолкнётся от пола. Некоторые тела действуют на расстоянии. Так, Земля притягивает всё вокруг, поэтому, если выпустить из рук мяч, то он сразу начнёт двигаться вниз. Скорость движения тела тоже может изменяться только при действии на это тело других тел. Например, мяч резко изменяет скорость движения, наталкиваясь на стену.

Все вышеперечисленные примеры и множество других, с которыми мы встречаемся на каждом шагу, говорят о том, что тело может изменить свою скорость только тогда, когда на него подействуют другие тела. И наоборот, если на тело не действуют никакие другие тела, то тело будет находиться в покое или двигаться равномерно и прямолинейно.

Способность тела сохранять свою скорость называют его инерцией. Поэтому закон, открытый Г. Галилеем и сформулированный И. Ньютоном, называют законом инерции или первым законом Ньютона.

Системы отсчёта, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными системами отсчёта.

Инерциальной системой отсчета является такая система отсчета, в которой материальная точка, свободная от внешних воздействий, либо остается неподвижной, либо движется равномерно и прямолинейно (т.е. без ускорения)

Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние. Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон Ньютона еще называют законом инерции.

Масса тела - физическая величина, определяющая ее инерционные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства.

Сила - это векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.

13. Сила

Взаимодействие тел, приводящее к изменению их скоростей в инерциальной системе отсчёта, измеряют силой, действующей между ними.

Чаще всего тела действуют друг на друга при соприкосновении. Подталкивая руками заглохший автомобиль, мы прикладываем силу, но если толкать придётся в гору, то делать это будет тяжелее, или, другими словами, для этого понадобится бóльшая сила. Чтобы толкать автомобиль, лучше всего прикладывать силу, направленную вдоль дороги. Таким образом, характеризуя силу, мы должны не только указать её величину, но и направление, вдоль которого она действует. Другими словами, сила – это векторная величина.

Действие двух или нескольких сил на тело можно заменить действием одной равнодействующей силы, являющейся суммой векторов всех этих сил.

Взаимодействие соприкасающихся тел может приводить не только к изменению их скоростей (ускорению или замедлению), но и деформации – изменению формы или объёма тел.

Всякое тело всегда сопротивляется деформации, и когда мы пытаемся сжать, растянуть или согнуть его, то со стороны тела на нас действуют силы, препятствующие этому, которые называют упругими силами.

Силу, препятствующую скольжению, называют силой трения.

Иногда взаимодействие тел происходит не только при их соприкосновении, но и на расстоянии. Так, Земля притягивает все тела, и силу, с которой она на них действуют, называют силой тяжести.

Земля притягивает Луну, а Солнце – Землю, и поэтому Луна вращается вокруг Земли, а Земля – вокруг Солнца. Силы притяжения, которые ещё называют гравитационными, действуют между всеми телами вокруг, однако, они становятся заметными, только тогда, когда одно или оба тела имеют размеры планет или звёзд.

К силам, действующим на расстоянии, относят также электромагнитные силы. Намагниченная стрелка компаса поворачивается вдоль линии магнитного поля, хотя никакое тело, касаясь, не заставляет её это делать.

Если на тело действуют две силы, а оно не изменяет своей скорости или остаётся в покое, то эти силы уравновешивают друг друга, и значит, их величины равны, а направления их действия противоположны. Это даёт возможность определить одну из сил, если другая известна.

Часто эталоном силы служит пружина, при растяжении которой возникают упругие силы. Для этого сначала пружину калибруют, т.е. отмечают на шкале удлинение пружины при действии какой-нибудь определённой силы (например, сила тяжести карандаша), а потом увеличивают силу в 2, 3, 4 раза и т.д., делая соответствующие отметки на шкале. Проградуированную таким образом пружину называют динамометром и применяют для измерения силы.