Основная задача динамики. Динамика материальной точки. Законы Ньютона.
Основная задача динамики заключается в определении положения тела в произвольный момент времени по известным начальному положению тела, начальной скорости и силам, которые действуют на него.
Первый закон Ньютона утверждает, что существуют системы отсчета, в которых тела сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии действий на них со стороны других тел или при взаимной компенсации этих воздействий. Такие системы отсчета называются инерциальными.
Второй закон Ньютона: ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу и обратно пропорционально его массе. Направление ускорения совпадает с направлением равнодействующей всех сил.
Третий закон Ньютона: действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе – взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны.
Механическая работа. Работа силы тяжести. Работа переменной силы. Механическая мощность.
Физическая величина, равная произведению модуля силы на модуль перемещения и косинус угла между ними, называется механической работой: А = F*S*cos а. Работа — величина скалярная. Единица работы — джоуль (Дж). 1 Дж — это работа, совершаемая силой в 1 Н при перемещении на 1 м.
В зависимости от направлений векторов силы и перемещения механическая работа может быть положительной, отрицательной или равной нулю.
Работа сила тяжести равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком. Т.е., если потенциальная энергия увеличивается (тело поднимается), то сила тяжести совершает отрицательную работу и наоборот.
В общем случае криволинейного движения величина работы рассчитывается посредством интегрирования. Для этого все перемещение мысленно разобьем на отдельные элементарные участки DS такой малой длины, что их можно считать прямолинейными, а действующую на этих участках силу – постоянной.
Мощность – это скорость передачи энергии.
Понятие энергии в механике. Кинетическая и потенциальная энергии. Теорема о кинетической энергии. Теорема о потенциальной энергии.
Механическая энергия – характеризует различные формы движения и взаимодействия тел я является в механике функцией скорости и взаимного расположения тел.
Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела.
Кинетическая энергия обозначается буквой Ek.
Теорема о кинетической энергии: работа равнодействующей сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии тела.
Потенциальная энергия - некоторая функция, зависящая от взаимного расположения тел входящих в систему, изменение которой, взятое с обратным знаком, равно работе внутренних консервативных сил, совершаемой при переходе системы из одного состояния в другое A = - Eп.