Третья аксиома динамики (аксиома действия и противодействия).

Эту аксиому также называют третьим законом Ньютона.

Две материальные точки взаимодействуют друг с другом с силами, равными по величине, направленными по одной прямой в разные стороны.

Третья аксиома динамики относится уже к динамике систем материальных точек и тел. Она позволяет глубже проникнуть в сущность понятия силы. В ней сила представляет не только действие, но и противодействие во взаимодействии, как минимум, двух материальных объектов.

Отметим, что действие и противодействие приложены к различным материальным точкам или телам и что третья аксиома, в отличие от первых двух, справедлива в любой системе координат, а не только в инерциальной, так как она не содержит кинематических характеристик движущихся материальных точек.

Наконец, эта аксиома позволяет отличить реальные силы, возникающие при взаимодействии материальных точек, от фиктивных, которые могут появиться при математических преобразованиях в решении задач механики.

Четвертая аксиома динамики (аксиома независимости действия сил).

Эту аксиому часто называют законом независимости действия сил или принципом суперпозиции.

Под действием нескольких сил материальная точка приобретает ускорение, равное геометрической сумме ускорений, которые бы имела точка под действием каждой силы в отдельности.

Согласно аксиоме, несколько сил (F₁, F₂, ..., F_n), действующих на материальную точку, можно заменить одной силой F = F₁ + F₂ + ... + F_n, то есть она аналогична аксиоме параллелограмма сил в статике.

Масса – количественная мера инертности тела. Единица измерения массы в СИ называется килограмм (кг).

Материальная точка (частица)

– идеализированная модель, соответствующая телу, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. На практике тело можно принять за материальную точку тогда, когда оно движется поступательно (или когда вращательную часть его движения можно в условиях рассматриваемой задачи не учитывать), и при этом его размеры оказываются много меньше расстояний, характерных для рассматриваемого в задаче движения.

Сила (приложенная к частице) ( )

– векторная физическая величина, являющаяся мерой воздействия, оказываемого на данную частицу со стороны других тел или полей.

В классической механике состояние системы определяется радиусами-векторами и скоростями всех входящих в нее частиц; при наличии полей в этот набор переменных добавляются их силовые характеристики. Функцией этих переменных и является сила.

Единица силы в СИ называется ньютоном (Н): 1 Н = 1 кг · м · с^–2.

Инерциальная система отсчёта

– система отсчета, в которой пространство и время обладают свойствами симметрии: пространство – однородно и изотропно, время – однородно. В наилучшей степени такими свойствами пространство и время обладают в системах, которые либо покоятся, либо равномерно и прямолинейно движутся по отношению к одиночным удаленным звездам (при этом в качестве опорных «звезд» для построения соответствующей системы координат могут быть использованы центры галактик).

С очень высокой степенью точности инерциальной можно считать гелиоцентрическую систему отсчета с началом в центре масс Солнечной системы и координатными осями, направленными на три какие-либо одиночные звезды. Такая система отсчета используется главным образом в задачах небесной механики и космонавтики.

В некоторых случаях за инерциальную систему отсчета принимают систему отсчета, связанную с центром Земли и осями, направленными на удаленные звезды (геоцентрическая система отсчета).

В еще меньшей степени инерциальной может считаться система отсчета, координатные оси которой жестко связаны с самой Землей. Однако в большинстве «земных» технических задач систему отсчета, связанную с Землей, можно приближенно считать инерциальной. Инерциальными при этом могут считаться и все другие системы отсчета, движущиеся относительно поверхности Земли равномерно и прямолинейно (например, системы, связанные с движущимся с постоянной скоростью поездом, летящим без ускорения самолетом и т. д.).

Название «инерциальные» для рассматриваемых систем отсчета обусловлено тем, что в них выполняется закон инерции (первый закон Ньютона).

В динамике решаются две основных задачи:

1)      по заданному движению точки или системы определить силы, производящие это движение.

2)      по заданным силам, действующим на точку или систему, определить движение этих объектов.