Закони динаміки

ДИНАМИКА   МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ (основные понятия)

 В качестве первого закона динамики Ньютон сформулировал закон, установленный еще Галилеем: материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других  тел  не  выведет ее (его) из этого состояния.

Первый закон Ньютона (закон инерции): существуют та­кие системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не  действуют другие тела. Первый закон Ньютона утверждает существование инерциальных систем отсчета.      

  

 Инерциальная система отсчета — система отсчета, отно­сительно которой свободная материальная точка, не под­верженная воздействию других тел, движется равномерно и прямолинейно, или, как говорят, по инерции.

Инертность тел — свойство, присущее всем телам и заключающееся в том, что тела оказывают сопротивление изме­нению его скорости (как по модулю, так и по направлению).

Масса тела — физическая величина, являющаяся мерой его инерционных (инертная масса) и гравитационных (гравитационная масса) свойств. В настоящее время можно считать доказанным, что инертная и гравитационная массы равны друг другу (с точностью, не меньшей 10-12 их значения).

Сила — 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.

 В каждый момент времени сила характеризуется число­вым значением, направлением в пространстве и точкой прило­жения.

Второй закон Ньютона: ускорение,  приобретаемое    материальной    точкой  (телом),   пропорционально   вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и  обратно  пропорционально массе материальной   точки.

 Более  общая  формулировка  второго  закона Ньютона: скорость  изменения  импульса материальной точки рав­на действующей  на  нее силе.

 Единица силы — ньютон (Н) —     1 Η = 1 кг · м/с² сила, которая массе 1 кг сообщает ус­корение 1 м/с² в направлении действия силы.

Принцип независимости действия сил: если на материаль­ную точку действует одновременно несколько сил, то каждая из этих сил сообщает материальной точке ускорение согласно второму закону Ньютона, как будто других сил не было.

Согласно этому принципу, силы и ускорения   можно   разлагать   на   составляющие, использование которых приводит к существенному упрощению решения задач.

Если на материальную точку действу­ет одновременно несколько сил, то, сог­ласно принципу независимости действия сил, под силой во втором законе Ньютона понимают результирующую силу.

 Третий закон Ньютона: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга имеет характер взаимодействия; силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, всегда равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки

Эти силы приложены к разным материальным точкам (телам), всегда действуют парами и являются силами одной природы.

 Закон Гука: сила упругости пропорциональна удлинению тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещений частиц тела при деформации:  F = - k·Δx

Δx — удлинение тела, k — коэффициент пропорци­ональности, называемый жесткостью пружины.

Единица жесткости — ньютон на метр (Н/м).

Ньютон на метр — динамическая жесткость линейной меха­нической системы, при которой вынуждающая гармоническая сила с амплитудой 1 Н вызывает в этой системе гармоничес­кие колебания с амплитудой 1 м.

 Сила упругости — сила, возникающая в результате де­формации тела и направленная в сторону, противоположную перемещениям частиц тела при деформации.

Внешнее трение — трение, возникающее в плоскости ка­сания двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении.

 Внутреннее трение — трение между частями одного и того же тела, например между различными слоями жидкости или газа, скорости которых изменяются от слоя к слою.

 Сила трения — сила сопротивления, действующая на тело и направленная противоположно относительному перемеще­нию данного тела.

 Сила трения покоя — сила, возникающая на границе соприкосновения тел при отсутствии относительного движе­ния тел.

  Максимальная сила трения покоя    пропорциональна силе N нормального  давления:  (Fтр)_max = μ·N

Сила трения скольжения пропорци­ональна силе нормального:  Fтр_{скольженияx} = μ·N

μ— коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностей.

Механическая система — совокупность материальных  точек (тел), рассматриваемых как единое целое.

Внутренние силы — силы взаимодействия между ма­териальными точками механической системы.

Внешние силы — силы, с которыми на материальные точки механической системы действуют внешние тела.

         Замкнутая система — механическая система тел, на ко­торую не действуют внешние силы.