- •Пространственно-временная система отсчёта
- •Траектория, путь, перемещение, скорость, ускорение.
- •Касательное и нормальное ускорение
- •Кроме центростремительного ускорения, важнейшими характеристиками равномерного движения по окружности являются период и частота обращения.
- •Вращательное движение, угловая скорость и ускорение
- •Связь между линейными и угловыми величинами.
- •, Отсюда
- •Аналогия между уравнениями поступательного и вращательного движений
- •Законы Ньютона
- •Первый закон Ньютона (закон инерции)
- •Преобразования Галилея
- •Принцип относительности Галилея
- •Второй закон Ньютона
- •Третий закон Ньютона
- •Второй закон Ньютона для системы тел
- •Силы в механике
- •Работа и мощность силы. Диссипативные силы
- •Потенциальная энергия тела в поле гравитационной, кулоновской и упругой сил
- •Связь между потенциальной энергией и консервативной силой
- •Полная механическая энергия
- •Момент силы и импульса относительно оси
- •Момент инерции материальной точки
- •Уравнение моментов для материальной точки
- •Классификация колебаний
- •Квазиупругие силы
- •Гармонические колебания
- •Векторное и комплексное представление гармонических колебание
- •Скорость и ускорение колебаний
- •Дифференциальное уравнение гармонических колебаний или уравнение гармонического осциллятора
- •Маятники: пружинный, физический, математический. Периоды их колебаний
- •Свободные затухающие колебания пружинного маятника. Амплитуда, частота и период затухающих колебаний.
- •Характеристики колебательной системы с затуханием: логарифмический декремент колебаний и добротность колебательной системы
- •Вынужденные колебания. Резонанс.
- •Основные понятия: молярная масса и количество вещества
- •Температурные шкалы Кельвина и Цельсия
- •Нулевое начало термодинамика. Термодинамическое определение температуры
- •Уравнение состояния идеального газа или уравнение Клапейрона-Менделеева
- •Постулат Больцмана о равнораспределении энергии по степеням свободы молекулы. Полная кинетическая энергия молекулы.
- •Деление веществ на твёрдые тела, жидкости и газы. Идеальный газ
- •Внутренняя энергия идеального газа и её изменение
- •Количество теплоты. Теплоёмкость
- •Работа газа. Работа газа в изопроцессах
- •Первое начало термодинамики и его частные случаи для изопроцессов
Законы Ньютона
Законы Ньютона образуют основу динамики — раздела механики, рассматривающего взаимодействие тел.
Первый закон Ньютона отражает свойство инерции, тел и часто называется законом инерции. Он утверждает, что всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока воздействие со стороны других тел не заставит его изменить это состояние. Ясно, во-первых, что этот закон выполняется только в инерциальных системах отсчета. Во-вторых, отсюда следует важное заключение, что, поскольку изменение состояния покоя или равномерного движения связано с наличием в системе ускорения, последнее, в свою очередь, возникает как результат воздействия других тел. Это утверждение создает предпосылки для формулирования второго закона Ньютона.
Воздействие одного физического тела на другое характеризуется физической величиной, называемой силой. Сила, действующая на тело, сообщает ему ускорение. Величина полученного ускорения пропорциональна приложенной силе. Но разные тела под влиянием одинаковых сил приобретают разные ускорения. Данный опытный факт есть проявление уже упоминавшегося свойства инерции тела. Это свойство количественно характеризуется инертной массой тела — коэффициентом пропорциональности между приложенной к телу силой и полученным им ускорением.
Таким образом, второй закон Ньютона может быть записан в форме:
,
где фигурируют вновь введенные физические величины: вектор силы F и инертная масса тела m. В таком виде его можно сформулировать следующим образом: ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела. Третий закон Ньютона имеет дело со взаимодействующими, телами.
F12 = F21 m1a1=-m2a2 F1=-F2
Он утверждает, что силы, с которыми действуют друг на друга взаимодействующие тела, равны по величине и противоположны по направлению. Важно подчеркнуть, что силы, о которых идет речь, приложены к разным взаимодействующим друг с другом телам.
Первый закон Ньютона (закон инерции)
К выводу о существовании явления инерции впервые пришел Галилей, а затем Ньютон. Этот вывод формулируется в виде первого закона Ньютона (закона инерции): существуют такие системы отсчета, относительно которых тело (материальная точка) при отсутствии на нею внешних воздействий (или при их взаимной компенсации) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называют инерциальными. Следовательно, инерциальными являются такие системы отсчета, относительно которых материальная точка при отсутствии на нее внешних воздействий или их взаимной компенсации покоится или движется равномерно и прямолинейно.Наблюдения показывают, что с очень высокой степенью точности можно считать инерциальной системой отсчета гелиоцентрическую систему, у которой начало координат связано с Солнцем, а оси направлены на определенные "неподвижные" звезды. Системы отсчета, жестко связанные с поверхностью Земли, строго говоря, не являются инерциальными, так как Земля движется по орбите вокруг Солнца и при этом вращается вокруг своей оси. Однако при описании движений, не имеющих глобального (т. е. всемирного) масштаба, системы отсчета, связанные с Землей, можно с достаточной точностью считать инерциальными. Инерциальными являются и системы отсчета, которые движутся равномерно и прямолинейно относительно какой-либо инерциальной системы отсчета (см. далее). Галилей установил, что никакими механическими опытами, поставленными внутри инерциальной системы отсчета, невозможно установить, покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно. Это утверждение носит название принципа относительности Галилея или механического принципа относительности. Этот принцип был впоследствии развит А. Эйнштейном и является одним из постулатов специальной теории относительности.Инерциальные системы отсчета играют в физике исключительно важную роль, так как, согласно принципу относительности Эйнштейна, математическое выражение любою закона физики имеет одинаковый вид в каждой инерциальной системе отсчета. В дальнейшем мы будем пользоваться только инерциальными системами (не упоминая об этом каждый раз).Системы отсчета, в которых первый закон Ньютона не выполняется, называют неинерциальными. К таким системам относится любая система отсчета, движущаяся с ускорением относительно инерциальной системы отсчета.