Динамика

Динамика – раздел механики, в котором рассматривается влияние взаимодействия между телами на их движение.

Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона

Существуют системы отсчета, относительно которых все тела, не взаимодействующие с другими телами, находятся в покое или движутся равномерно и прямолинейно. Такие системы называются инерциальными. В инерциальных системах отсчета (ИСО) явления природы описываются наиболее простыми уравнениями. Галилей доказал, что если существуют хотя бы одна ИСО, то существует и бесконечное множество таких систем. Всякая система отсчета, движущаяся относительно ИСО равномерно и прямолинейно тоже является инерциальной. Согласно преобразованиям Галилея скорость одного и того же тела в разных ИСО различна, но его ускорение относительно всех ИСО будет одинаковым.

Телом, свободным от взаимодействия с другими телами, можно считать тело достаточно удаленное от других тел (например, уединенную звезду). Ускорение этого тела должно быть как можно ближе к нулю. Тогда систему отсчета, связанную с этим телом, можно считать инерциальной.

В системе отсчета, связанной с поверхностью Земли, звезда, находящаяся на расстоянии r = 10¹⁶м от Земли, имеет ускорение: , где Т – период вращения Земли вокруг собственной оси. Поэтому данная система отсчета не может считаться инерциальной.

В системе отсчета, связанной с центром Земли (геоцентрическая) та же звезда имеет ускорение: . Эта система тоже не может считаться инерциальной.

В системе отсчета, связанной с центром Солнца (гелиоцентрическая) та же звезда имеет ускорение: . Это ускорение близко к нулю и измерить его с помощью механических опытов пока не под силу самым точным современным приборам. Поэтому гелиоцентрическую систему отсчета можно считать инерциальной.

При решении огромного числа практических задач по определению параметров движения тел по поверхности Земли и около нее инерциальной системой отсчета можно приближенно считать поверхность Земли, т.к. , что значительно меньше ускорения свободного падения . В этой формуле - радиус Земли, - период вращения Земли вокруг своей оси.

П

Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не принуждается приложенными силами изменить это состояние

ервый закон Ньютона:

Силой называется векторная величина, характеризующая воздействие на данное тело со стороны других тел или полей.

Единицей силы в системе СИ является 1 ньютон (Н).

Масса есть мера инертности тела. Масса - это скалярная величина. Единицей массы в системе СИ является 1 килограмм (кг).

Произведение массы тела на его скорость Ньютон назвал количеством движения тела. Теперь эта величина называется импульсом тела . Формула справедлива для тел, движущихся поступательно (скорость всех точек тела одинакова).

В

Скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на материальную точку силе .

торой закон Ньютона (основной закон динамики поступательного движения)

; . Т.к. :

Вектор силы и вектор ускорения направлены одинаково.

Если на материальную точку действует несколько сил, то в формулу нужно подставить результирующую силу (векторную сумму всех сил).

Третий закон Ньютона

С

Силы, с которыми взаимодействуют два тела, равны по величине и противоположны по направлению .

ледовательно, все силы возникают попарно. Они приложены к разным телам и поэтому не могут уравновесить друг друга. Третий закон справедлив лишь в инерциальных системах отсчета. Он позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек.

Все три закона Ньютона справедливы лишь в инерциальных системах отсчета.