2.6 Короткий зміст основних питань динаміки

1. Предмет динаміки. Динаміка (від грецького «dynamis», що значить сила) – розділ механіки, який вивчає рух тіл під дією прикладених до них сил. В динаміці розглядають два основні типи задач.

Пряма задача динаміки: за заданими силами визначити характер руху тіла. Зворотна задача: за заданим характером руху тіла визначити сили, що діють на тіло.

Всі ці задачі розв’язуються застосуванням законів Ньютона – фундаментальних законів класичної механіки.

2. Закони Ньютона. Закони Ньютона – фундаментальні закони класичної механіки. Ці закони не виводяться, а є узагальненням спостережень та експериментальних фактів.

Перший закон Ньютона

Це закон інерції, який встановлює фундаментальну властивість тіл зберігати стан спокою або рівномірного прямолінійного руху. Свій перший закон Ньютон дослівно формулює наступним чином:

Всяке тіло продовжує утримувати свій стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, поки воно не буде змушене прикладеними силами змінити цей стан.

Другий закон (для матеріальної точки або тіла при поступальному русі)

Якщо перший закон Ньютона встановлює фундаментальну властивість тіл, яку назвали інерцією, то другий закон встановлює кількісні співвідношення між змінами в русі та причиною, що зумовили ці зміни.

Перед тим, як формулювати другий закон, Ньютон вводить поняття кількості руху тіла як добутку маси на швидкість (сучасний термін – імпульс тіла).

Зміна кількості руху тіла (імпульсу) пропорційна прикладеній рушійній силі і відбувається в напрямі тої прямої, по якій ця сила діє.

(2.6.1)

Якщо маса тіла стала, то або .

Прискорення тіла пропорційне силі, яка на це тіло діє та обернено пропорційне масі точки.

Крім того, сила може бути рівнодійною багатьох сил, що діють на тіло, тобто

. (2.6.2)

У другому законі Ньютона маса є мірою інертності тіла і таку масу називають інертною.

Сила – фізична величина, яка характеризує взаємодію на тіло, внаслідок чого тіло змінює стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, тіло набуває прискорення або деформується. Тому з 2-го закону Ньютона в системі СІ встановлюється одиниця сили 1Н (один ньютон) , тобто, сила 1Н – це така сила, яка надає тілу масою 1 кг прискорення 1 . Сила – векторна величина, характеризується напрямом, числовим значенням точкою прикладання.

Третій закон Ньютона

Цей закон встановлює фундаментальну властивість взаємодії двох тіл, і цей закон Ньютон дослівно формулює наступним чином:

Дії є завжди рівна протилежна протидія, інакше, взаємодія двох тіл одне на одне рівні і напрямленні в протилежні сторони.

Математично цей закон записується у вигляді формули

, (2.6.3)

де – сила, яка діє на перше тіло зі сторони другого,

– сила, яка діє на друге тіло з боку першого.

Сили, з якими діють одне на одну два тіла, завжди рівні за модулем, направлені в протилежні сторони і діють по одній прямій. Рівнодійна цих сил не дорівнює нулю, так як ці сили прикладені до різних тіл.