Основні поняття, величини і закони динаміки
Динаміка
Тема 1. Основні поняття, величини і закони динаміки
1. Динаміка – аналітична частина механіки, що вивчає механічні взаємодії тіл, які спричиняють рух або призводять до зміни механічного стану тіл.
2. Основні поняття динаміки
Інерція – здатність тіла зберігати стан спокою або рівномірного прямолінійного руху за умови відсутності зовнішніх впливів на тіло або їх компенсації.
Інертність – властивість тіла, яка полягає в тому, що для зміни швидкості тіла потрібен певний час.
Інерціальні системі відліку (ІСВ) – це системи відліку, відносно яких тіла, що рухаються поступально, перебувають у стані рівномірного прямолінійного руху (тобто рухаються з постійною швидкістю) або в стані спокою, якщо на них не діють інші тіла, або дія інших тіл компенсується.
Приклади ІСВ – геліоцентрична, геоцентрична, будинок, клас.
Взаємодія – дія об’єктів одне на одне, яка призводить до зміни їх стану.
Гравітаційна взаємодія – поширена між тілами, які мають масу. Порівняно слабка, помітна при взаємодії тіл великої маси (наприклад, планети, їх супутники).
Електромагнітна взаємодія – поширена між тілами або частинками, які мають електричний заряд, на будь-яких відстанях.
Сильна (внутріядерна) взаємодія – поширена між адронами (зокрема нуклонами ядер атомів).
Слабка взаємодія – поширена між всіма елементарними частинками, крім фотона.
Центр мас (ЦМ) С – точка, що характеризує розподіл маси у тілі або системі тіл.
Його властивості:
ЦМ рухається, як матеріальна точка, де зосереджена вся маса тіла (системи) і на яку діють всі прикладені до тіла (системи) зовнішні сили;
положення ЦМ збігається з положенням його центра тяжіння;
тіло рухається поступально, якщо лінія дії зовнішньої сили проходить через його ЦМ, у протилежному випадку тіло здійснює обертальний рух;
якщо тіло, закріплене в одній точці і перебуває у спокої, то центр тяжіння і точка опори лежать на одній вертикалі;
якщо тіло симетричне, то його ЦМ збігається з центром симетрії.
3. Основні фізичні величини динаміки
Маса m – основна динамічна величина, яка є кількісною мірою інертних і гравітаційних властивостей тіл.
[m] = кг.
Маса системи тіл дорівнює скалярній сумі мас тіл, що входять до складу цієї системи
m замк сист = m1 + m2 + m3 + + mN
Імпульс тіла (або точки; кількість руху) 13 EMBED Equation.3 1415 – кінематико-динамічна характеристика тіла, яка є мірою механічного руху, що визначає можливість передачі руху від одного тіла до іншого:
13 EMBED Equation.3 1415
[13 EMBED Equation.3 1415] =13 EMBED Equation.3 1415.
Імпульс системи тіл (точок) – є векторна сума імпульсів складових цієї системи:
13 EMBED Equation.3 1415
Сила 13 EMBED Equation.3 1415– кількісна міра взаємодії тіла з іншим тілом або полем.
[13 EMBED Equation.3 1415] = Н.
Вектор сили можна переносити вздовж лінії дії
Рівнодійна сил 13 EMBED Equation.3 1415, прикладених до тіла, дорівнює векторній сумі цих сил:
13 EMBED Equation.3 1415
Момент сили М характеризує обертальну дію сили і дорівнює добутку сили на її плече:
M = F·d,
де d – плече сили – найкоротша відстань від осі (або центра) обертання до лінії дії сили.
М > 0, якщо момент сил викликає поворот тіла за годинниковою стрілкою;
М < 0, – якщо момент сил викликає поворот тіла проти годинникової стрілки.
[M] = Н·м
Пара сил та її момент
Пара сил – це дві чисельно рівні паралельні, але протилежно напрямлені сили, прикладені до тіла в різних точках, 13 EMBED Equation.3 1415 і 13 EMBED Equation.3 1415, які не мають рівнодійної. Найкоротша відстань між лініями дії цих сил – плече пари сил. Момент пари сил:
13 EMBED Equation.3 1415
4. Закони динаміки (закони Ньютона)
І закон Ньютона встановлює причину рівномірного руху і є визначенням ІСВ:
Якщо рівнодійна сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю, то воно рухається рівномірно прямолінійно або перебуває у стані спокою
13 EMBED Equation.3 1415
ІІ закон Ньютона встановлює причину рівнозмінного руху:
Якщо на тіло діє сила (або кілька сил), то воно рухається з прискоренням 13 EMBED Equation.3 1415.
При цьому рівнодійна сил пропорційна добутку маси тіла на прискорення:
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
прискорення тіла рівняння руху тіла
Більш універсальна форма запису ІІ закону Ньютона: зміна імпульсу тіла за певний проміжок часу дорівнює імпульсу сили, що діє протягом цього часу:
13 EMBED Equation.3 1415
ІІІ закон Ньютона встановлює сили, з якими взаємодіють тіла:
Сили, з якими взаємодіють тіла, рівні за модулем і напрямлені протилежно вздовж однієї прямої:
13 EMBED Equation.3 1415
Ці сили не мають рівнодійної, оскільки прикладені до різних тіл.
5. Наслідки законів Ньютона
Незалежність дії сил
Якщо на тіло діє кілька сил, то результуюче прискорення = векторній сумі прискорень, набутих тілом внаслідок дії кожної сили окремо:
13 EMBED Equation.3 1415
Співвідношення мас взаємодіючих тіл обернено пропорційне до співвідношення їхніх прискорень:
13 EMBED Equation.3 1415
13PAGE 14815
13 PAGE \* MERGEFORMAT 14215
р
·m
Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native