3.Закони Ньютона як основа класичної механіки.

4.Елементи механіки системи матеріальних точок. Закон збереження імпульсу

Закон збереження імпульсу - один із фундаментальних законів фізики, який стверджує, що у замкненій системі сумарний імпульс усіх тіл зберігається.

Якщо на систему тіл зовнішні сили не діють або вони врівноважені, то така система називається замкнутою, для неї виконується закон збереження імпульсу: повний імпульс замкнутої системи тіл залишається незмінним за будь-яких взаємодій тіл цієї системи між собою:

Закон збереження імпульсу є наслідком однорідності простору.

5.Система координат центра мас.

Це́нтр іне́рції або центр мас системи матеріальних точок масою m_i із радіус-векторами визначається як

.

У випадку суцільного тіла із густиною

Система центру мас

Зручність введення поняття центру інерції в тому, що рівняння руху для нього в багатьох випадках можна відокремити від рівнянь руху складових системи матеріальних точок відносно цього центру. Наприклад, центр руху замкненої системи матеріальних часток рухається у інерційній системі координат рівномірно й прямолінійно. В такому випадку зручно перейти до системи центру мас, тобто зв'язати початок системи координат з центром інерції і розглядати лише відносний рух часток, які входять в систему.

Схожа ситуація виникає тоді, коли система незамкнена, але сили, які діють на матеріальні точки пропорційні їхнім масам. Таку властивість мають сили тяжінння. В такому випадку центр інерції рухається з прискоренням, яке визначається відношенням сумарної сили до повної маси системи часток. Систему матеріальних часток можна розглядати, як одну матеріальну частку із масою, яка дорівнює сумарній масі усіх часток, розташовану в центрі інерції.

Рух твердого тіла довільної форми можна розділити на поступальний рух центру мас та обертальний рух відносно цього центру.

6.Закон збереження механічної енергії.

Закон сохранения энергии — результат обобщения многих экспериментальных данных. Идея этого закона принадлежит М. В. Ломоносову (1711—1765), изложившему закон сохранения материи и движения, а количественная формулировка закона сохранения энергии дана немецким врачом Ю. Майером (1814—1878) и немецким естествоиспыта­телем Г. Гельмгольцем (1821—1894).

7.Неінерційні системи відліку. Сили інерції.

Системи відліку, що рухаються щодо інерціальної системи з прискоренням, називаються неінерційній. У неінерційній системах закони Ньютони, взагалі кажучи, вже несправедливі. Однак закони динаміки можна застосовувати і для них, якщо крім сил, зумовлених впливом тіл один на одного, ввести в розгляд сили особливого роду - так звані сили інерції.

Якщо врахувати сили інерції, то другий закон Ньютона буде справедливий для будь-якої системи відліку: добуток маси тіла на прискорення в даній системі відліку дорівнює сумі всіх сил, що діють на дане тіло (включаючи і сили інерції). Сили інерції F _ин при цьому повинні бути такими, щоб разом з силами F, обуслов ¬ ленними впливом тіл один на одного, вони повідомляли тілу прискорення а ', яким воно має в неінерційній системах відліку, тобто (27.1)

Так как F=ma (a — ускорение тела в инерциальной системе отсчета), то

Сили інерції обумовлені прискореним рухом системи відліку відносно вимірюваної системи, тому в загальному випадку потрібно враховувати наступні випадки прояву цих сил: 1) сили інерції при прискореному поступальному русі системи відліку; 2) сили інерції, що діють на тіло, покоїться під обертається системі відліку, 3 ) сили інерції, діючі на тіло, що рухається під обертається системі відліку. Рассмотрим эти случаи.

1 . Сили інерції при прискореному поступальному русі системи відліку. Нехай на візку до штатива на нитки підвішений кулька масою m (рис. 40). Поки візок спочиває або рухається рівномірно і прямолінійно, нитка, що утримує кулька, займає вертикальне положення і сила тяжіння Р врівноважується силою реакції нитки Т.

Если тележку привести в поступательное движение с ускорением а₀, то нить начнет отклоняться от вертикали назад до такого угла , пока результирующая сила F=P+T не обеспечит ускорение шарика, равное а₀. Таким образом, результирующая сила F направлена в сторону ускорения тележки а₀ и для установившегося движения шарика (шарик теперь движется вместе с тележкой с ускорением а₀) равна F=mgtg=ma₀, откуда

т. е. угол отклонения нити от вертикали тем больше, чем больше ускорение тележки.

Относительно системы отсчета, связанной с ускоренно движущейся тележкой, шарик покоится, что возможно, если сила F уравновешивается равной и противоположно направленной ей силой F_и, которая является ничем иным, как силой инерции, так как на шарик никакие другие силы не действуют. Таким образом,

(27.2)

Проявление сил инерции при поступательном движении наблюдается в повседневных явлениях. Например, когда поезд набирает скорость, то пассажир, сидящий по ходу поезда, под действием силы инерции прижимается к спинке сиденья. Наоборот, при торможении поезда сила инерции направлена в противоположную сторону и пассажир удаляется от спинки сиденья. Особенно эти силы заметны при внезапном торможении поезда. Силы инерции проявляются в перегрузках, которые возникают при запуске и торможении космических кораблей.