Динамика поступательного движения

Основными физическими величинами динамики поступательного движения являются сила, масса и импульс.

Сила – количественная мера взаимодействия между телами; сила вызывает ускорение и деформацию. В системе СИ сила измеряется в ньютонах (Н). Большое значение имеет принцип независимости действия сил: если на тело действует одновременно несколько сил, то результирующая сила находится по правилу сложения векторов:

(2.1.8)

Масса тела является одной из основных характеристик материи, определяющей ее инерционные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства. В настоящее время считается доказанным, что инертная и гравитационная массы равны друг другу.

Импульсом тела называется векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость

. (2.1.9)

В системе СИ импульс измеряется в кг×м/с. Импульс тела направлен по касательной к траектории в сторону движения.

В основе классической механики лежат три закона, сформулированные И. Ньютоном в 1687 г. в результате обобщения большого количества опытных данных.

Первый закон Ньютона. Существуют такие системы отсчета, в которыхвсякое тело находится в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния.

Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально результирующей всех действующих на тело сил и обратно пропорционально массе тела:

. (2.1.10)

Из этого закона следует, что масса – это мера инертности тела в поступательном движении. Второй закон Ньютона в виде (2.1.10) справедлив в случае постоянной массы тела. В случае движения тела переменной массы второй закон Ньютона имеет вид:

. (2.1.11)

Скорость изменения импульса тела равна равнодействующей всех действующих на тело сил.

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми действуют друг на друга взаимодействующие тела, равны по величине и противоположны по направлению:

, (2.1.12)

Силы и приложены к разным телам и поэтому, хотя и являются равными по величине, не компенсируют друг друга.

Первый и второй законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета, т.е. системах отсчета, двигающихся без ускорения. Третий закон Ньютона может нарушаться при движении со скоростями, близкими к скорости света.