Динамика. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона

Уравнения релятивистской механики в пределе малых ( по сравнению со скоростью света) скоростей переходят в уравнения классической механики

Уравнения квантовой механики в пределе больших ( по сравнению с массами атомов) масс переходят в уравнения классической механики

Область применимости классической механики – это движение тел с большой (по сравнению с атомом) массой, движущихся с малыми ( по сравнению со скоростью света) скоростями.

Это система отсчета с однородным и
изотропным пространством и однородным
временем.

Такая система отсчета называется инерциальной.

Это утверждение оставляет содержание первого закона Ньютона − закона инерции.

Если наряду с имеющейся у нас инерциальной системой отсчета мы введем другую систему отсчета, движущуюся относительно первой прямолинейно и равномерно, то законы свободного движения по отношению к этой системе будут такими же, как и по отношению к первоначальной:

свободное движение снова будет происходить с постоянной скоростью.

Силой называется всякое воздействие на данное тело, сообщающее ему ускорение или вызывающее его деформацию.

F – сила
Единица измерения –
Н (Ньютон)

[m] = кг (килограмм), г, мг, т, ц

Свойство тел сопротивляться попыткам изменить их скорость называется инертностью.

Масса – это свойство, которое определяет величину ускорения а, приобретаемое телом под воздействием силы.

Взаимодействие тел

Взаимодействие тел

m и k –скалярные величины

Третий закон отражает тот факт, что сила есть результат взаимодействия нескольких различных тел.

g- модуль напряженности гравитационного поля на поверхности Земли.

γ – гравитационная постоянная

наступает состояние невесомости, - это означает, что тела не давят на опоры и, следовательно, на них не действует сила реакции опоры. Все происходит так, как если бы притяжение к Земле исчезло.

gср≈ 9,81 м/с2

g- модуль напряженности гравитационного поля на поверхности Земли.

p = mv.

Импульсом или количеством движения
системы материальных точек назовем
векторную сумму импульсов отдельных
материальных точек, из которых эта система
состоит.

Для системы из двух материальных точек
p = p1 + p2 = m1v1 + m2v2.

-импульс тела (количество движения)

второй закон Ньютона

Сложение сил, направленных вдоль одной прямой

Равнодействующая двух сил, направленных вдоль одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а ее модуль равен сумме модулей слагаемых сил: F=F1+F2.

1)

2)

2) Правило треугольника: с концом вектора F1 совместить начало вектора F2 и соединить начало первого с концом второго.

Аддитивность масс означает, что если соединить вместе два тела с массами mA и mB, то масса такого тела будет равна

m = mA + mB.

Центр инерции – это точка, положение которой задается радиус-вектором :

где mi масса i-го тела, ri – его радиус – вектор, m – масса системы

Количество движения системы (k) равно произведению массы системы на скорость ее центра инерции.

центр инерции замкнутой системы либо движется прямолинейно и равномерно, либо остается неподвижным

Инерциальные системы отсчета

A=fs·s=f·s·cosα, если α=const, то и fs=const

α –острый, то cosα > 0, следовательно A > 0.
α – тупой, cosα < 0 и работа A < 0
α=π/2, cosα = 0, и работа A = 0

fs ≠ Const

1Дж=1Н·1м=1кг·м2/с2.

Растянутая пружина. Направление внешней силы совпадает с направлением перемещения k – жесткость пружины.

Fs=kx

Fупр = -F

Зависимость модуля внешней силы от координаты при растяжении пружины

А=k·x2/2

Этой же формулой выражается работа, совершенная внешней силой при сжатии пружины. В обоих случаях работа упругой силы равна по модулю работе внешней силы и противоположна ей по знаку.

1Джоуль = 1 Ньютон * 1 метр

1 кДж = 1000Дж 1 Дж = 0,001кДж
1 МДж=1000000Дж

Единицы измерения работы

1Дж/1сек=1Вт.

N=F*V

Мощность

1Ватт =

1Джоуль

1секунда

1Вт=1Дж/c

1 МВт=1000000 Вт

1 кВт=1000 Вт

Единицы измерения мощности

Силы, работа которых определяется только начальным и конечным положением тела в пространстве называются консервативными

Силы, работа которых зависит от пути, по которому тело переходит из одного положения в другое, называются неконсервативными.

Консервативными системами называются такие системы, в которых действие внешних сил не приводит к переходу одного вида энергии в другой.

Диссипативными называются системы, в которых действие внешних сил приводит к переходу одного вида энергии в другой.

Потенциальное поле гравитационное
электростатическое
поле силы тяжести