Тема 1.2 Динаміка. Заняття 5. Закони Ньютона.

1. Перший закон Ньютона. Інерціальна система відліку.

Завдання динаміки – визначення причин прискорення та механічного стану тіла, що рухається, в будь-який момент часу на основі законів динаміки.

І закон Ньютона (закон інерції): є такі системи відліку, в яких тіло знаходиться у стані спокою або рівномірного прямолінійного руху, якщо на нього не діють інші тіла або дія інших тіл компенсується.

Системи відліку, відносно яких тіло за умови компенсації зовнішніх впливів рухається рівномірно і прямолінійно, називаються інерціальними системами відліку.

4. Інерція та інертність. Маса.

Властивість тіл рухатися без прискорення, тобто з незмінною швидкістю, за відсутності впливу інших тіл називають інерцією.

Інертністю називають властивість будь-якого тіла, яка полягає в тому, що для зміни швидкості тіла на задану величину необхідно, щоб дія на нього іншого певного тіла тривала деякий час. Чим більший цей час, тим інертніше тіло.

Маса тіла – це величина, що виражає його інертність. Вона визначає відношення прискорення еталона маси до прискорення тіла при їх взаємодії.

5. Сила. Другий закон Ньютона.

Дослід показує, що коли тіло рухається з прискоренням, то завжди можна вказати інше тіло чи декілька тіл, вплив яких викликав це прискорення. Отже, причиною прискорення тіла є вплив на нього інших тіл.

Вплив тіла, яке надає прискорення, називають силою. Сила є векторною величиною.

ІІ закон Ньютона: сила, що діє на тіло, дорівнює добуткові маси тіла на прискорення, що створюється цією силою.

F = mа,

де F – сила, яка прикладена до даного тіла, m – маса тіла, а – прискорення.

Сила вимірюється у ньютонах (Н). 1 Н = 1 кг·м/с².

6. Третій закон Ньютона.

При взаємодії двох тіл їх прискорення спрямовані протилежно одне одному і відношення абсолютних значень цих прискорень даних взаємодіючих тіл завжди одне й те саме. Воно обернено пропорційно відношенню мас цих тіл:

а₁/а₂ = m₂/m₁ => m₁а₁ = m₂а₂.

Але згідно з ІІ законом Ньютона F = mа.

Третій закон Ньютона: тіла діють одне на одного з силами, спрямованими вздовж однієї й тієї самої прямої,однаковими за абсолютною величиною та протилежні за напрямом:

Задача 18. Куля масою 1 кг зіштовхується з кулею невідомої маси і отримує прискорення 0,2 м/с², а друга куля 0,4 м/с². Визначити масу другої кулі.

Задача 19. Кулька масою 1000 г рухається з прискоренням 50 см/с². Визначити силу, прикладену до кульки.

Задача 20. Під дією сили у 20 Н тіло рухається з прискоренням 0,4 м/с². З яким прискоренням буде рухатися це тіло під дією сили у 50 Н?

Задача 21. На нерухоме тіло масою 0,2 кг протягом 5 с діє сила 0,1 Н. Яку швидкість набуде тіло і який шлях воно пройде за вказаний час?

Задача 22. М’яч масою 0,5 кг після удару, що триває 0,02 с, набуває швидкості 10 м/с. Знайти середню силу удару.

Задача 23. Автомобіль масою 2 т, рухаючись з місця, пройшов шлях 100 м за 10 с. Знайти силу тяги.

Задача 24. Під дією деякої сили возик, рухаючись із стану спокою, пройшов шлях 40 см. Коли на возик поклали вантаж у 20 г, то він під дією тієї самої сили і за той самий час пройшов із стану спокою шлях 20 см. Визначити масу возика.

Д. З.: 1. §§ 16 – 21 і задачі, що залишилися нерозв’язаними на занятті.