Динамика: инерция, масса, сила, законы Ньютона презентация

Динамика 1 © Фрадкин В.Е., 2016

Зачем нужна кинематика и на что она не может ответить В кинематике непосредственно решается основная задача механики: по известным начальным условиям и характеру движения определяется положение тела в любой момент времени. Кинематика не отвечает на вопрос: почему движение тела имеет тот или иной характер, в чем причина изменения характера движения.

Основное утверждение механики: изменение скорости тела (ускорение) всегда вызывается воздействием на данное тело каких-либо других тел. Нет взаимодействия (нет действия силы) Нет изменения скорости тел (нет ускорения)

Важные положения При изучении поступательного движения твердого тела рассматривается движение центра инерции (центра масс) тела. Т.к. движение относительно, то механические задачи можно решить только в определенных системах отсчета (СО). При формулировании законов динамики необходимо: 1. Задать критерий выбора СО; 2. Решить основную задачу; 3. Установить связь между взаимодействующими телами.

Инерция это физическое явление сохранения скорости телом при отсутствии или компенсации внешних воздействий (компенсация – уравновешивание) Опытный факт: если , то т.е. тело движется прямолинейно и равномерно или покоится/

Инертность свойство различных материальных объектов приобретать разные ускорения при одинаковых внешних воздействиях со стороны других тел. Присуща разным телам в разной степени показывает, что для изменения скорости тела необходимо время (расстояние) Чем труднее изменить скорость тела, тем оно инертнее.

Масса скалярная величина, являющаяся мерой инертности тела при поступательном движении. Чем инертнее тело, тем больше его масса Опыт: ускорение обратно пропорционально массе тела (при заданном взаимодействии): Единица масса в СИ: килограмм (кг) – основная (эталонная) единица

Массу тела можно определить По взаимодействию с эталоном: По плотности: Плотность – скалярная физическая величина, численно равная массе единице объема вещества. Характеристика данного вещества (табличная величина). Единицы плотности в СИ: Практически массу определяют на весах (взвешиванием). Свойство массы – аддитивность, т.е. масса тела равна сумме масс его частей.

СИЛА – векторная физическая величина, являющаяся мерой взаимодействия тел Сила характеризуется: 1. Величиной (модулем); 2. Направлением; 3. Точкой приложения Опыт: Единицы силы в СИ: =Н

Единицы силы Единицы силы в СИ: =Н - ньютон Измерение силы: силы измеряются динамометром по сравнению величины измеряемой силы с силой упругости пружины. Используется линейная зависимость между величиной силы упругости и удлинением пружины. Для правильного измерения силы необходимо, чтобы при измерении тела покоились или двигались прямолинейно и равномерно!

1-й закон Ньютона Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело движется прямолинейно и равномерно или покоится, если на него не действуют другие тела или их действия скомпенсированы. СО, в которых выполняется 1-й закон Ньютона, называются инерциальными системами отсчета (ИСО). Свойство ИСО: все СО, движущиеся прямолинейно и равномерно относительно данной ИСО, тоже являются инерциальными. СО, движущиеся относительно любой ИСО с ускорением, являются неинерциальными Принцип относительности Галилея: Все ИСО – равноправны: законы механики одинаковы во всех ИСО.

2-й закон Ньютона Ускорение, полученное телом в результате взаимодействия, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе тела - равнодействующая, т.е. сила, действие которой равно (такое же, как действие всех остальных вместе взятых) + + +…+

Третий закон Ньютона Любые два тела взаимодействуют силами одной природы направленными вдоль одной прямой, равными по величине и противоположными по направлению Свойства этих сил: 1. Всегда действуют парами. 2. Одной природы. 3. Приложены к разным телам! (F21- к первому телу, F12 – ко второму телу). Нельзя складывать! Не уравновешивают друг друга!

Система законов динамики Законы Ньютона выполняются в системе, т.е. одновременно и только в инерциальных системах отсчета. 1-й закон позволяет отобрать ИСО. 2-й закон позволяет по известным силам найти ускорение тела. 3-й закон позволяет связать между собой взаимодействующие тела.