Лекция № 2 элементы динамики частиц Законы Ньютона.
В основе классической механики лежат 3 закона Ньютона, сформулированные им в 1687 г. Законы Ньютона (как и другие физические законы) возникли в результате:
обобщения многовекового человеческого опыта;
наблюдением за движением земных и небесных тел;
производственной практики человечества;
специально поставленных экспериментов.
I закон Ньютона: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не изменит этого состояния. Покой - частный случай прямолинейного и равномерного движения, когда v =0. Свойство материальных тел сохранять состояние равномерного и прямолинейного движения называется инерцией, а первый закон Ньютона часто называют Законом инерции. Движение по инерции является научной абстракцией, т.к. наблюдать движение по инерции в чистом виде невозможно, ибо никакое тело не может быть изолировано от воздействия других тел, как бы далеко от него эти тела не находились. Введение этой абстракции позволяет связать ускорение материальных тел с действиями, оказываемыми на них со стороны других тел. Это воздействие характеризуют силой. Сила - векторная физическая величина, являющаяся количественной мерой механическое действия на тело со стороны других тел и полей, в результате которого тело либо приобретает ускорение, либо изменяет форму или размеры. Понятие поле связано с понятием «фундаментальное взаимодействие. В механике рассматриваются поля связанные с гравитационным и электромагнитным взаимодействием. Сила – величина векторная и характеризуется величиной, направлением и точкой приложения, подчиняется правилу сложения векторов. Единица измерения силы [Н] - ньютон.
Масса - физическая величина, характеризующая инертность материального тела. (Ньютон определил массу как количество вещества, но это определение не является строгим и исчерпывающим. Масса характеризует не только инертность тела, но и его гравитационные свойства). Единица измерения массы в СИ - кг. Масса - величина аддитивная. Это означает, что масса тела (системы тел) равна сумме масс составляющих его частей.
II закон Ньютона: ускорение a , приобретаемое телом под действием силы F, прямо пропорционально этой силе и обратно пропорционально массе тела m.
отсюда
Таким образом, выражение II закона Ньютона имеет вид
Всякое действие тел друг на друга носит характер взаимодействия, что отражается в третьем законе Ньютона.
III закон Ньютона: силы, с которыми две материальные точки (или тела) действуют друг на друга ,равны по величине и направлены в противоположные стороны вдоль одной прямой.
F12 = - F21
Здесь F12 – сила, действующая на первое тело со стороны второго и приложенная к первому телу, F21 – сила, действующая на второе тело со стороны первого, приложенная ко второму телу. Знак минус означает, что эти силы направлены в противоположные стороны.
Следует отметить, что силы:
возникают попарно;
приложены к разным телам и, поэтому никогда друг друга не уравновешивают.