Законы динамики (Ньютона)

9.1.1 Динамикой называется раздел механики, в котором изучаются законы движения материальных объектов под действием сил.

Все законы динамики могут быть получены из ее аксиом (основных законов), которые были впервые изложены Исааком Ньютоном в 1687 году в «Математических началах натуральной философии».

9.1.2 Первый закон (закон инерции) (1638 – Галилео Галилей): Материальная точка, на которую не действуют силы или действует уравновешенная система сил, обладает способностью сохранять свое состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения относительно системы отсчета, которую называют инерциальной.

Инерциальная система отсчета – это научная абстракция, т.е. система отсчета, в которой выполняется закон инерции. Инерциальных систем отсчета бесконечно много. Исходная инерциальная система отсчета – это система отсчета, начало координат которой находится в центре Солнца, а оси координат направлены на бесконечно удаленные звезды (гелиоцентрическая). Для решения большинства технических задач с достаточной степенью точности можно считать инерциальной систему отсчета жестко связанную с Землей (геоцентрическая).

9.1.3Второй закон (основной закон динамики): произведение массы материальной точки на ее ускорение относительно инерциальной системы отсчета, которое она получает под действием данной силы , равно по модулю данной силе, а направление ускорения совпадает с направлением силы.

.

Если на точку действует несколько сил, то

.

- приложенная к телу сила или равнодействующая системы сил;

- ускорение точки относительно инерциальной системы отсчета;

m – коэффициент пропорциональности, характеризующий инертные свойства точки, поэтому называется инертной массой.

Инертная масса в классической механике величина постоянная, зависящая только от самой материальной точки и не зависящая от ее кинематических характеристик (скорости и ускорения), а также от природы действующих сил. Она одинакова, если на точку (тело) действуют силы тяготения или электромагнитные силы или силы трения и т.д.

Исааком Ньютоном был также сформулирован закон всемирного тяготения:

,

где G - постоянная тяготения;

- гравитационные массы притягивающихся точек;

r – расстояние между точками.

Экспериментально установлено равенство гравитационной и инертной массы.

Массу m обычно определяют по силе тяжести и ускорению свободного падения g у поверхности Земли:

.

9.1.4 Третий закон (закон равенства действия и противодействия): Силы взаимодействия двух материальных точек равны по величине и противоположны по направлению

.

Но эти силы не образуют уравновешенной системы сил, так как приложены к разным телам.