Второй закон Ньютона(основной закон динамики)

Второй закон Ньютонаотвечает на вопрос, как изменяется механическое движение материальной точки (тела) под действием приложенных к ней сил.

Ускорение, приобретаемое м.т. В ИСО, прямо пропорционально силе, действующей на нее, и обратно пропорционально ее массе:

 

 

Скорость изменения импульса тела равна равнодействующей всех сил, приложенных телу ( более общая формулировка второго закона Ньютона).

Выражение (1) не выполняется в тех случаях, когда масса тела изменяется.

Выражение (2) является универсальным.

Второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета.

В случае равенства нулю равнодействующих сил ускорение также равно нулю, т.е. этот вывод совпадает с утверждением Первого закона Ньютона.

Первый закон Ньютона рассматривается как самостоятельный закон (а не как следствие второго закона), так как именно 1-ый закон утверждает существование инерциальных системах отсчета, в которых выполняется 2-ой закон Ньютона.

В механике выполняется принцип независимости действия сил: если на м.т. действуют одновременно несколько сил, то каждая из этих сил сообщает м.т. ускорение согласно 2-му закону Ньютона, как будто других сил не было. Согласно этому принципу, силы и ускорение можно разлагать на составляющие, использование которых приводит к существенному упрощению решения задач.

Третий закон Ньютона.

В современной физике различают четыре вида взаимодействий:

1) гравитационное(взаимодействие обусловленное всемирным тяготением);

2) электромагнитное(осуществляемое через электрическиие и магнитные поля);

3) Сильное или ядерное(обеспечивающее связь частиц в атомном ядре);

4) слабое(ответственное за многие процессы распада элементарных частиц).

В рамкахклассической механикиимеют делос гравитационными иэлектромагнитными силами,а также с силами упругости и трения, вес тела, силой реакцией опоры.

Гравитационные и электромагнитные силы являются фундаментальными – их нельзя свести к другим, более простым, силам.

Законы фундаментальных сил просты и выражаются точными формулами. Пример:

 

Гравитационная постоянная:

 

Силы упругости, сила трения, вес тела, сила реакции опоры являются по своей природе электромагнитными и, следовательно, не могут считаться фундаментальными. Для этих сил можно получить лишь приближенные эмпирические (опытные) формулы. Примеры:

 

6.Механическая система. Работа силы. Мощность.

Механическая система.

Механической системойназывается мысленно выделенная совокупность тел рассматриваемых в конкретной задаче, которые играют в ней существенную роль.

Внешние тела – это тела которые не вошли в рассматриваемую механическую систему, их еще называют внешней средой.

Механические системы бывают: замкнутыми и открытыми.

Замкнутой механической системой называется система, на которую не действуют внешние силы.

Открытой механической системой называется система на которую действуют внешние силы.

Механическая система- это совокупность материальных точек (тел), рассматриваемых в данной механической задаче.

В механических системах различают внутренние и внешние силы.

Сумма всех внутренних сил в механической системе всегда равно нулю:

 

Работа силы.

Работа A силы –СФВ, характеризующая процесс передачи механического движения от одного тела к другому и равная скалярному произведению вектора силы на вектор перемещения:

 

[A] = 1 Н·м = 1 Дж (джоуль)

Элементарная работа:

Мощность силы.

Мощность N (P) силы –СФВ, характеризующая быстроту совершения работы и равная производной работы по времени:

Средняя мощность

7. Энергия. Кинетическая и потенциальная энергия.

Энергия.

Энергия – это универсальная и наиболее общая характеристика всех форм движения материи и их превращений друг в друга.

Энергией называется СФВ изменение, которой равна работе совершаемой в данном процессе.

 

Для различных форм движения и соответствующих им взаимодействий в физике рассматривают следующие виды энергии: механическую; внутреннюю; электромагнитную; ядерную и т.д.

В механике рассматривается механическая энергия.

Механическая энергия тела – СФВ, являющаяся мерой его механического движения и механического взаимодействия и зависящая от массы тела, скорости его движения и расстояния до других тел или расстояния между частицами одного и того же тела.

Для количественного описания механического движениятела, при котором происходит изменение энергии тела, в механике вводят понятие работы силы.

В механике различают два вида механической энергии: кинетическую и потенциальную.

Кинетическая энергия.

Кинетической энергией механической системы называется энергия механического движения этой системы.

Изменение кинетической энергии м.т. происходит под действием приложенной к ней силы F и равно работе совершаемой этой силой.

 

 

 

Кинетическая энергия W_k тела - СФВ, являющаяся мерой его механического движения и равная половине произведения массы частицы на квадрат ее скорости, т.е.

 

 

Теорема о кинетической энергией.

Кинетическая энергия механической системы равна сумме кинетических энергий всех частей этой системы:

 

 

Кинетическую энергию твердого теладвижущегося поступательно можно найти по формуле: m-масса всего тела

 

Кинетическая энергия системы есть функция состояния ее механического движения f(υ), т.е. она полностью определяется значением масс и скоростей входящих в неё тел (материальной точки.).

Кинетическая энергия системы в отличии от её импульса не зависит от того, в каких направлениях движутся её части (тела или м.т. входящие в рассматриваемую механическую систему).