Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона icon

Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона




Скачати 63.35 Kb.
НазваЛекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона
Дата14.10.2012
Розмір63.35 Kb.
ТипЛекция

Лекция 4

ДИНАМИКА
  1. ДИНАМИКА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ


Динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения.
    1. Законы Ньютона.

      1. Закон инерции (первый закон Ньютона)


В формулировке Ньютона этот закон гласит:

Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.

Системы отсчета, в которых выполняется данный закон, называют инерциальными. В этих системах для сохранения состояния равномерного прямолинейного движения тела не требуется прикладывать к нему какие-либо силы; как говорят, движение тела происходит по инерции.

Поэтому часто этот закон формулируют так: «В природе существуют инерциальные системы отсчёта».

Принцип равноправия всех инерциальных систем (принцип относительности Галилея):

«Все механические процессы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Иначе говоря, законы механики не зависят от выбора той или иной инерциальной системы отсчета.»

Отсюда следует, в частности, что нельзя указать преимущественную систему отсчета и, значит, не существует абсолютного покоя или абсолютного движения тел; можно говорить только об относительном движении тел в той или иной инерциальной системе отсчета.

В 1905 году Альберт Эйнштейн сформулировал более общий принцип равноправия всех инерциальных систем. Согласно принципу относительности Эйнштейна, во всех инерциальных системах протекают одинаково не только механические процессы, но и другие - тепловые, электромагнитные, оптические и т. п. Кратко принцип относительности Эйнштейна можно сформулировать следующим образом: «Во всех инерциальных системах отсчета все законы природы одинаковы.»
      1. ^

        Связь между ускорением и силой (второй закон Ньютона)


Силой, приложенной к телу, называется векторная физическая величина, которая служит мерой (количественной характеристикой) действия на данное тело другого тела.

Сила определена полностью, если заданы её модуль, направление в пространстве и точка приложения.

Понятие силы относится к двум телам (не к одному и не ко многим!) — к телу, на которое действует данная сила, и к телу, со стороны которого эта сила действует. Примеры: сила тяжести камня действует на камень со стороны Земли; сила трения скольжения санок действует на санки со стороны снежного покрытия дороги.

Из первого закона Ньютона следует, что рассматриваемое в инерциальной системе отсчета тело само по себе не может изменить своей скорости.

^ Второй закон Ньютона утверждает, что причиной изменения модуля или направления скорости тела в инерциальной системе отсчета является действие на него другого тела (других тел), т. е. сила, которая приложена к данному телу. Этот закон называют основным законом динамики. Его можно сформулировать следующим образом: «Ускорение тела в данный момент времени прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу в данный момент, обратно пропорционально массе тела и направлено так же, как равнодействующая сил.»

 =  или  (1)

Этот закон применим только в инерциальных системах отсчёта.

Учитывая, что , , формула (1) будет иметь вид:

, 

или , 

импульс силы,  - изменение импульса тела.

Т.о., другая формулировка второго закона Ньютона: «Импульс силы равен изменению импульса тела

или «Скорость изменения импульса тела равна действующей на него силе.»

Выражение  называют уравнением движения материальной точки.
      1. ^

        Третий закон Ньютона — закон равенства действия и противодействия.


Всякие действия тел друг на друга носят характер взаимодействия.

^ Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.

Эти силы приложены к разным материальным точкам (телам), всегда действуют парами и являются силами одной природы.
    1. ^

      Законы Ньютона в неинерциальных системах отсчета


Существование инерциальных систем отсчета лишь постулируется первым законом Ньютона. Реальные системы отсчета, связанные, например, с Землей или с Солнцем, не обладают в полной мере свойством инерциальности в силу их кругового движения. Вообще говоря, экспериментально доказать существование ИСО невозможно, поскольку для этого необходимо наличие свободного тела (тела на которое не действуют никакие силы), а то, что тело является свободным, может быть показано лишь в ИСО. Описание же движения в неинерциальных системах отсчета, движущихся с ускорением относительно инерциальных, требует введения т. н. фиктивных сил, таких как сила инерции, центробежная сила или сила Кориолиса. Эти «силы» не обусловлены взаимодействием тел, то есть по своей природе не являются силами и вводятся лишь для сохранения формы второго закона Ньютона:



где



— сумма всех фиктивных сил, возникающих в неинерциальной системе отсчета.
    1. ^

      Силы в механике


 Все многообразие встречающихся в природе взаимодействий сводится всего лишь к четырем типам. Это гравитационное, электромагнитное, ядерное (или сильное) и слабое взаимодействие. В механике Ньютона  можно рассматривать только гравитационное и электромагнитное взаимодействия. В отличие от короткодействующих ядерного и слабого взаимодействия, гравитационное и электромагнитное взаимодействия – дальнодействующие: их действия проявляются на очень больших расстояниях.


^ Название силы

Природа взаимодействия

Формула для расчета силы

Зависимость силы от расстояния или относительной скорости

^ Зависит ли сила от массы взаимодействующих тел

Как направлена сила

Сила тяготения

гравитационная



Является функцией расстояния между взаимодействующими телами

Прямо пропорциональна массам взаимодействующих тел

Вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие тела

Сила упругости

электромагнитная



Является функцией расстояния (зависит от деформации)

Не зависит

Противоположно направлению перемещения частиц при деформации

Сила трения

  1. сухого

  2. жидкого

электромагнитная







Является функцией скорости относительного движения

Не зависит

Противоположно направлению вектора скорости



  1. ^

    ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ


Динамические величины, характеризующие вращательные движения, различны для точек, находящихся на разных расстояниях от оси вращения. Поэтому при описании вращательного движения мы не можем использовать понятие силы, а должны использовать понятие момента силы. Вместо импульса следует использовать момент импульса, вместо массы – момент инерции.
    1. ^

      Момент силы.


Момент силы относительно центра О величина векторная. Его модуль Mo = Fd, где F - модуль силы, a d - плечо, т. е. длина перпендикуляра, опущенного из О на линию действия силы (см. рис.); направлен вектор M перпендикулярно плоскости, проходящей через центр О и силу, в сторону, откуда поворот, совершаемый силой, виден против хода часовой стрелки (в правой системе координат).

Вектор момента силы  в общем случае равен векторному произведению  и :




    1. ^

      Момент импульса.


Момент импульса частицы относительно некоторого начала отсчёта определяется векторным произведением её радиус-вектора и импульса:



где  — радиус-вектор частицы относительно выбранного неподвижного в данной системе отсчёта начала отсчёта,  — импульс частицы.



    1. ^

      Момент инерции.


Момент инерции материальной точки обозначается J и равен произведению массы точки m на квадрат расстояния от оси вращения до точки:

 .

Моментом инерции системы (тела) относительно оси вращения называется физическая величина, равная сумме произведений масс n материальных точек системы на квадраты их расстояний до рассматриваемой оси:





Схожі:

Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconТема урока. Механическое движение и его виды
Цель: ввести понятие механического движения, ознакомить учеников с основными понятиями, которые характеризуют механическое движение,...
Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconПрименение современных информационных компьютерных технологий при преподавании на специальности «динамика и прочность»
Динамика и прочность" открыты две специализации, соответствующие основным научным направлениям кафедры: "Компьютерные технологии...
Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconТема. Равномерное прямолинейное движение. Скорость. Закон сложения скоростей. Графики движения
Формирование знаний о прямолинейном движении, скорости как физической величине, классическом законе добавления скоростей, решение...
Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconПресс-релиз ону на Всемирной конференции «Новая динамика в высшем образовании и исследованиях для изменения и развития общества»
Ная конференции «Новая динамика в высшем образовании и исследованиях для изменения и развития общества». На протяжении 3 дней в главном...
Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconСписок вопросов для самоподготовки по предмету «Динамика твердых тел»
Общее решение стандартного уравнения системы с одной степенью свободы и с правой частью
Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconТема: основные понятия химии
При этом одни формы движения могут переходитьв другие. Так механическое движение переходит в тепловое, тепловое – в химическое, химическое...
Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconТема. Равноускоренное движение. Ускорение. Скорость тела и пройденный путь при равноускоренном прямолинейном движении. Графики движения
Цель: формирование знаний о равноускоренном прямолинейном движении, знакомство с его характеристиками: ускорением, средней и мгновенной...
Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconДинамика изменения биохимических показателей после спленэктомии в зависимости от возраста больных

Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconЛабораторная работа №1 Измерение ускорения тела при равноускоренном движении. Цель работы изучение равноускоренного движения тела по наклонной плоскости
Для этого используется уравнение равноускоренного движения: Если, то. При измерениях величин допускаются некоторые погрешности, поэтому...
Лекция 4 динамика динамика поступательного движения динамика изучает движение тел совместно с причинами этого движения. Законы Ньютона iconДокументи
1. /Лоуэн Физическая динамика структуры характера.pdf
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи