Динамика. Основные понятия и физические величины. 1-й закон Ньютона

Раздел механики, изучающий законы взаимодействия тел, называется динамикой.Динамика рассматривает действие одних тел на другие как причину, определяющую характер движения тел. Характер движения тела описывается кинематическим уравнением движения, вид которого определяется ускорением тела и начальным состоянием тела. Определение ускорения тела – одна из основных задач динамики. Динамика, как раздел механики, использует понятия и модели, рассмотренные в теме 2.

В основе динамики лежат три закона Ньютона, сформулированные им в 1687 г. Законы Ньютона играют исключительную роль в механике и являются обобщением огромного числа экспериментальных результатов.

1-й закон Ньютона. Всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние.

Стремление тела со­хранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон Ньютона называют также законом инерции.

Механическое движение относительно, и его характер зависит от системы отсчета. Первый закон Ньютона выполняется не во всякой системе отсчета, а те системы, по отношению к которым он выполняется, называются инерциальными системами отсчета. Таким образом, 1-й закон Ньютона дает определение инерциальной системы отсчета.

Всякая система отсчета, которая движется относительно инерциальной системы отсчета с постоянной скоростью, в свою очередь является инерциальной.

Опытным путем установлено, что инерциальной можно считать гелиоцентрическуюсистему отсчета (начало координат находится в центре Солнца, а оси проведены в направлении определенных звезд). Система отсчета, связанная с Землей, строго говоря, не является инерциальной, поскольку Земля вращается вокруг собственной оси и вокруг Солнца, т.е. движется с ускорением. Однако ускорение это очень мало и при решении многих задач Землю можно считать инерциальной системой отсчета.

Масса m тела – физическая скалярная величина, являющаяся количественной мерой инертности тела – способностью тела отзываться ускорением на производимое на него воздействие.

Если два тела взаимодействуют друг с другом, то в результате изменяется скорость обоих тел, т. е. в процессе взаимодействия оба тела приобретают ускорения. Экспериментально установлено, что при взаимодействии двух тел:

, (3.1)

где m ₁и m ₂- массы взаимодействующих тел; а ₁и а ₂ – ускорения тел в результате взаимодействия.

В Международной системе единиц (СИ) масса тела измеряется в килограммах (кг).

Сила — это векторная физическая величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или силовых полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.