Четвер, 02.05.2024, 11:41
Вітаю Вас, Гість
2.1. ПЕРШИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА.

Динаміка вивчає причини руху тіл. Вона поділяється на три розділи:
– класична динаміка вивчає рух тіл великої маси (набагато більшої, ніж маса атомів) з малими швидкостями (набагато меншими, ніж швидкість світла 3•108 м/с). Вона базується на законах Ньютона;
– релятивістська динаміка вивчає рух тіл із швидкостями, близькими до швидкості світла;
– квантова механіка вивчає рух мікрочастинок.

1-й закон Ньютона (закон інерції). Всяке тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху до тих пір, поки дія інших тіл не виведе його із цього стану. Властивість тіл зберігати набутий стан (спокою, чи руху) називається інертністю. Мірою інертності тіл є маса (m), яка в СІ вимірюється в кг.

Є й інша редакція цього закону інерції, а саме: існують системи відліку, в яких тіла, що не зазнають дії інших тіл або сил, знаходяться у стані відносного спокою, або рівномірного прямолінійного руху, в них відсутній обертальний рух. Такі системи називаються інерціальними. Всі системи відліку, які рухаються відносно інерціальної рівномірно і прямолінійно, або знаходяться у стані спокою, теж являються інерціальними. Всі інші системи неінерціальні. Закони Ньютона справедливі для інерціальних систем.

Неінерціальними системами є системи, що рухаються прямолінійно з прискоренням відносно інерціальних систем (кабіна ліфта, ракета) або обертаються (карусель, Земля). Однак, у багатьох випадках Землю можна наближено вважати інерціальною системою.

Сила (F) – це міра дії одного тіла на інше, яка проявляється у виникненні прискорення тіла, або в його деформації (зміні розмірів і форми).

2.2. ДРУГИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА.

Однакова дія приводить до різного прискорення різних тіл. Прискорення тіла обернено пропорційне його масі ─ експериментальний факт. Добуток маси на прискорення характеризує вплив іншого тіла (або поля), що діє на дане тіло, і є величиною сталою. Вплив іншого тіла (або поля), що діє на дане тіло, називається силою. Сила ─ будь-яка причина, змінююча швидкість тіла.

2-й закон Ньютона. Прискорення (a), з яким рухається центр маси тіла, прямо пропорційне векторній сумі сил, що діють на нього (рівнодіючій), обернено пропорційне масі тіла, направлене в бік рівнодіючої і прикладене до центру маси тіла:

(1)

Якщо хоч одна сила змінюється з часом, ця формула дає миттєве значення прискорення, тобто в даний момент часу. З цього закону (F=ma) визначається одиниця сили ньютон: Н=кг•м/с2.

2.3. ЗАКОН ЗБЕРЕЖЕННЯ ІМПУЛЬСУ.

Враховуючи, що прискорення a=dv/dt, формула 2-го закону Ньютона набуде виду:

(2)

Добуток маси тіла на швидкість його руху називається імпульсом або кількістю руху p=mv. Це векторна величина. Його величина і напрям залежить від вибраної системи відліку. Швидкість зміни імпульсу з часом дорівнює діючій силі. Змінити ж імпульс тіла можна не тільки за рахунок зміни швидкості, а і за рахунок зміни його маси. Тому остання формула для 2-го закону Ньютона є більш загальною. Таке формулювання дає можливість вивчати рух тіл змінної маси, наприклад, рух ракети.

Добуток сили на час її дії називають імпульсом сили. Він дорівнює зміні імпульсу тіла: Fdt=dp або FΔt=Δp.

Ізольованою (замкнутою) називається система тіл, на які не діють зовнішні сили, або їхня рівнодіюча дорівнює нулю. Тобто тіла взаємодіють тільки між собою.

При F=0 формула (2) дає dp=0 або ж p=const. Тобто, імпульс ізольованої (замкнутої) системи не змінюється. Вектор імпульсу системи тіл знаходиться як векторна сума імпульсів усіх тіл цієї системи. В цьому полягає суть закону збереження імпульсу: повний імпульс замкненої системи тіл (якщо зовнішні сили не діють або вони врівноважені) залишається незмінним за будь-яких взаємодій тіл цієї системи між собою.

Закон збереження імпульсу використовується в реактивному русі (літаки, ракети), ним користуються також деякі організми.

2.4. ТРЕТІЙ ЗАКОН НЬЮТОНА.

Якщо два тіла взаємодіють, то відношення їхніх прискорень обернено пропорційні відношенню мас: . Звідси: a1m1=a2m2, причому прискорення мають протилежні напрямки.

3-й закон Ньютона. Два тіла взаємодіють з силами F1 і F2, однаковими за величиною і протилежними за напрямком: F1= ─ F2. Усякій дії відповідає рівна і протилежно напрямлена протидія. Вони не зрівноважують одна іншу, так як прикладені до різних тіл.

Сумарна зміна імпульсу внаслідок такої взаємодії: dp1+dp2=F1dt+F2dt=0, а це означає, що закон збереження імпульсу виконується: p1+p2=const.

Тіла можуть взаємодіяти:
1. При безпосередньому контакті. Сили викликаються деформацією тіл, яка має електромагнітну природу. Сила тертя залежить, крім деформації, від відносних швидкостей. Це ─ сили близькодії.
2. При контакті через третє тіло: нитка, пружина.
3. На відстані – сили далекодії.

У класичній механіці вважається, що взаємодія передається миттєво. Насправді ж між двома взаємодіючими тілами завжди є поле (один з видів матерії): електромагнітне, гравітаційне тощо, а взаємодія передається не миттєво, а з скінченою швидкістю. Якщо два тіла знаходяться далеко одне від одного, і одне з них швидко перемістилось в інше положення, то складається враження, що ІІІ закон Ньютона порушується, оскільки сили взаємодії між ними в один і той самий момент часу вже не є однаковими. Але поле також має імпульс, він розподілений у всьому просторі. Сумарний імпульс всіх об’єктів замкнутої системи: p1+p2+pполя=const. Тому для таких випадків правильніше сформулювати ІІІ закон Ньютона так: сумарний імпульс тіл і полів, які беруть участь у взаємодії, зберігається.

Поле може існувати навіть після припинення існування його джерела.