Основное уравнение динамики вращательного движения

Опыт показывает, что угловое ускорение, с которым вращается тело вокруг неподвижной оси, прямо пропорционально результирующему моменту всех действующих на тело сил и обратно пропорционально моменту инерции тела:

. (2.1.20)

Из (2.1.20) следует, что момент инерции – это мера инертности тела во вращательном движении. Чем больше момент инерции, тем труднее изменить угловую скорость тела.

Основное уравнение вращательного движения (2.1.20) играет для вращательного движения ту же роль, что и второй закон Ньютона (2.1.10) для поступательного движения. Сравнение уравнений позволяет провести аналогию между физическими величинами, характеризующими поступательное и вращательное движения. Студентам предлагается сделать это самостоятельно.

Контрольные вопросы

1. Дайте определения поступательного и вращательного движений. Приведите примеры.

2. Что называется материальной точкой? В каком случае Землю можно считать материальной точкой? В каком случае размеры Земли необходимо учитывать?

3. Дайте определения кинематических характеристик поступательного и вращательного движений.

4. В каком случае векторы угловой скорости и углового ускорения направлены в одну сторону? Когда эти векторы антипараллельны?

5. Как направлены векторы угловой скорости и углового ускорения минутной стрелки наручных часов?

6. Что такое сила? В чем заключается принцип суперпозиции сил?

7. Что такое масса тела? Какие свойства тела она характеризует?

8. Что такое импульс? Куда направлен импульс? В каких единицах он измеряется?

9. Сформулируйте законы Ньютона.

10. Является ли первый закон Ньютона следствием второго закона? Почему?

11. Дайте определения и приведите примеры инерциальных систем отсчета.

12. Дайте определения момента силы. Куда направлен момент силы? Что такое плечо силы?

13. Что такое момент инерции? В чем заключается физический смысл этой физической величины?

14. Сформулируйте теорему Штейнера. Относительно какой оси тело имеет самый маленький момент инерции?

15. Запишите и проанализируйте основное уравнение динамики вращательного движения. Сравните его со вторым законом Ньютона.

16. Проведите аналогию между физическими величинами, описывающими поступательное и вращательное движения.

2.2 Концепции пространства и времени

2.2.1 Структурные уровни организации материи

Основным понятием естествознания является понятие материи. Классическое определение материи дал В.И. Ленин в книге “Материализм и эмпириокритицизм”: “Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них”.

В определении материи существенны два положения: материя существует объективно, т.е. вне зависимости от чьего бы то ни было сознания или ощущений; материя копируется, отображается нашими ощущениями, следовательно, она познаваема. Материя находится в непрерывном движении, под которым в философии понимается всякое изменение вообще. Движение представляет собой неотъемлемое свойство материи, оно несотворимо и неуничтожимо, как и сама материя. Материя существует и движется в пространстве и во времени, которые являются формами бытия материи.