Естествознание. Физика. Лекция №1. Механика. Динамика. часть 1.

 

Лекция №1

Механика. Динамика. Законы сохранения в механике.

План:

1.    Законы Ньютона. Силы в природе.

2.    Закон сохранения импульса. Реактивное движение.

3.    Кинетическая и потенциальная энергия. Работа и мощность.

 

1.    Законы Ньютона. Силы в природе.

Динамика – это раздел механики, устанавливающий причины возникновения движения.

Движение тела только под влиянием притяжения к Земле называется свободным падением. Г. Галилей в конце 16 го века установил, что это движение равноускоренное и ускорение направленно по вертикали вниз. Измерения показали, что по модулю оно равно g=9.81 м/с².

Первый закон Ньютона:

Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или действие других тел компенсируется.

Явление сохранения скорости постоянной называется инерцией. Первый закон Ньютона еще называют законом инерции.

Количественную меру действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорение, называют в механике силой.

Сила – это векторная величина. Сила выражается в Ньютонах, для измерения применяют динамометр. 

Масса – это основная динамическая характеристика тела, количественная мера ее инертности.

Второй закон Ньютона:

Ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадающей с ней по направлению и обратно пропорциональна массе материальной точки.

                                               a = F/m

где a –ускорение тела, F – сила, приложенная к телу, m – масса тела.

Третий закон Ньютона:

Тела действуют друг на друга с силами равными по модулю и противоположными по направлению.

F₁= - F₂

Третий закон Ньютона показывает, что из-за взаимного действия тел друг на друга силы всегда появляются парами.

«Если на какое-то тело действует сила, то обязательно есть какое-то другое тело, на которое первое тело действует с такой же силой, но направлено в противоположную сторону» И. Ньютон

Силы в природе.

Исаак Ньютон высказал предположение, что между всеми телами действуют силы взаимного притяжения. Их называют силами всемирного тяготения. Одно из его проявлений – это сила притяжения тела к Земле, называемая силой тяжести, она направлена к поверхности Земли.

Закон Всемирного тяготения:

Тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которого пропорционален произведению их масс, и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

 F = G (m₁*m₂)/ r²

r – расстояние между телами,

G – коэффициент пропорциональности, гравитационная постоянная

G= 6,67 *10¹¹ Н м²/кг²

Вес тела – сила, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на опору или подвес

P=mg

Сила упругости – это сила, восстанавливающая то состояние, которое было до сжатия или растяжения. Она направлена в сторону противоположную направления смещения. Сила упругости возникает при деформации. Под деформацией понимают изменение объёма или формы тела.

Закон Гука: сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна удлинению тела и направлена противоположно направлению смещения частиц при деформации.

F_упр = - kx

где x – удлинение тела, выражается в метрах, k – коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью тела. Жесткость зависит от материала, из которого он изготовлен.

Силу упругости, действующую на тело, со стороны опоры или подвеса, называют силой реакции опоры N. Она направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения тел.

Сила трения возникает при непосредственном соприкосновении тел и направлена вдоль поверхности соприкосновения. Направление силы трения противоположно направлению движения.

Силу трения, действующую между двумя телами неподвижными относительно друг друга, называют силой трения покоя.