Раздел 3. Динамика. Основные понятия классической механики

Динамика — раздел теоретической механики, в котором изучается движение материальных тел (точек) под действием приложенных сил. Материальное тело — тело, имеющее массу.

Материальная точка — материальное тело, различие в движении точек которого является несущественным. Это может быть как тело, размерами которого при его движении можно пренебречь, так и тело конечных размеров, если оно движется поступательно.

Материальными точками называют также частицы, на которые мысленно разбивается твердое тело при определении некоторых его динамических характеристик.

Примеры материальных точек (рис. 1): а — движение Земли вокруг Солнца. Земля — материальная точка; б — поступательное движение твердого тела. Твердое тело — материальная точка, т. к. ; в — вращение тела вокруг оси. Частица тела — материальная точка.

Инертность — свойство материальных тел быстрее или медленнее изменять скорость своего движения под действием приложенных сил.

М

Рисунок 1

а

б

в

а

асса тела — это скалярная положительная величина, зависящая от количества вещества, содержащегося в данном теле, и определяющая его меру инертности при поступательном движении. В классической механике масса — величина постоянная.

С

Рисунок 2

ила — количественная мера механического взаимодействия между телами или между телом (точкой) и полем (электрическим, магнитным и т. д.). Сила — векторная величина, характеризующаяся величиной, точкой приложения и направлением (линией действия) (рис. 2: — точка приложения, — линия действия силы).

В динамике наряду с постоянными силами имеют место и переменные силы, которые могут зависеть от времени , скорости , расстояния или от совокупности этих величин, т. е.

, , , , .

П римеры таких сил приведены на рис. 3. а — — вес тела, — сила сопротивления воздуха; б — — сила тяги электровоза; в — — сила отталкивания от центра или притяжения к нему.

С

Рисунок 3

истема отсчета — система координат, связанная с телом, по отношению к которому изучается движение другого тела. Инерциальная система — система, в которой выполняются первый и второй законы динамики. Это неподвижная система координат либо система, движущаяся равномерно и прямолинейно поступательно.

Движение в механике — это изменение положения тела в пространстве и во времени. Пространство в классической механике трехмерное, подчиняющееся эвклидовой геометрии. Время — скалярная величина, одинаково протекающая в любых системах отсчета.

Система единиц — это совокупность единиц измерения физических величин. Для измерения всех механических величин: достаточно трех основных единиц: единицы длины, времени, массы или силы. Все остальные единицы измерения механических величин — производные от этих. Применяются два типа систем единиц: международная система единиц СИ (или более мелкая — СГС) и техническая система единиц — МкГС.

Тема 1. Введение в динамику материальной точки.