Тема №3. Основы динамики.
Динамика – раздел механики, в котором изучается механическое движение тел с учетом причин, вызывающих это движение.
В основе динамики лежат законы Ньютона.
I закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых поступательно движущиеся тело сохраняет свою скорость постоянной (или покоится), если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.
II закон Ньютона: ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально его массе.
III закон Ньютона: силы с которыми два тела действуют друг на друга, одной природы, равны по модулю, противоположны по направлению и направлены вдоль одной прямой.
Инерция – явление сохранения состояния покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии внешних воздействий.
Принцип относительности Галилея – все механические явления протекают и описываются одинаковым образом во всех инерциальных системах отсчета (ИСО).
Силы в природе:
Силы упругости.
Силы трения: сила трения покоя, сила трения скольжения (
),
сила трения качения, сила вязкого
трения.Гравитационные силы: сила всемирного тяготения (
),
сила тяжести (
),
вес тела (
).
Момент силы – произведение модуля силы на плечо (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы).
Условия равновесия тела:
1. Векторная сумма всех сил, приложенных к телу, равна нулю.
2. Тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех сил, приложенных к телу, относительно этой оси равна нулю.
Тема №4. Законы сохранения в механике.
Импульс тела – физическая векторная величина, совпадающая по направлению со скоростью тела в данный момент времени и равная произведению массы тела на его скорость.
Импульс силы – физическая векторная величина, численно равная произведению силы на промежуток времени действия силы.
Закон сохранения импульса – векторная сумма импульсов тел, входящих в замкнутую систему, остается неизменной при любых движениях и взаимодействиях тел системы.
Работа силы – физическая скалярная величина, равная произведению модулей силы и перемещения и косинуса угла между направлениями силы и перемещения, если сила не изменится в процессе движения.
;
Мощность - величина, характеризующая быстроту работы, численно равная работе, совершаемой за единицу времени.
;
Энергия – скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм (видов) движения материальных тел и полей, а так же мерой перехода движения из одних форм в другие.
Механическая энергия – характеризует способность тела совершать работу.
Кинетическая энергия тела – это энергия движения, и она равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости.
;
.
Потенциальная энергия – энергия взаимодействия тел или частиц одного и того же тела.
Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести:
;
Закон сохранения энергии в механике: в замкнутой системе тел, взаимодействующих только силами тяжести и упругости, полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергии) остается неизменной.
Физические величины и их единицы измерения:
Наименование величина |
Обозначение |
Единица измерения |
Формула |
Время |
t (тэ) |
с (секунда) |
|
Путь |
s (эс) |
м (метр) |
|
Перемещение |
Δr (дельта эр) |
м |
|
Скорость |
υ (вэ) |
|
|
Ускорение |
а (а) |
|
|
Угловая скорость |
ω (омега) |
|
|
Частота |
ν (ню) |
Гц (герц) или с-1 |
|
Период |
Т (тэ) |
с |
|
Масса |
m (эм) |
кг |
|
Сила |
F (эф) |
Н (ньютон) |
|
Вес |
P (пэ) |
Н (ньютон) |
|
Момент силы |
М (эм) |
Н∙м |
|
Импульс тела |
p (пэ) |
|
|
Импульс силы |
Δp (дельта пэ) |
или Н∙с |
|
Работа |
А (а) |
Дж (джоуль) |
|
Мощность |
P (пэ) |
Вт (ватт) |
|
Физические постоянные:
Ускорение свободного падения g=9,81
Гравитационная
постоянная G=6,67∙10-11
