Динамика материальной точки

Движение – форма существования материи. Причины движения изучает динамика. Рассмотрим динамику материальной точки.

Материальная точка

Реальные тела в Природе имеют огромное число различных характеристик. Для описания многих явлений большинство этих характеристик оказываются излишними. Реальное тело заменяется некоторой моделью, в которой учитываются только важные для изучаемого явления характеристики, и все законы и формулы формируются именно для этой модели.

В механике такой моделью является материальная точка. Реальные тела в реальных природных системах имеют некоторые геометрические размеры, однако, при расчетах принимается (если это возможно), что все точки тела движутся одинаково, и расчеты производятся только для одной точки, которая называется “материальной”.

В динамике играет роль масса тела, поэтому, вся масса тела приписывается этой одной точке, а сама точка выбирается так, чтобы результат действия любых сил, прилагаемых к ней, был эквивалентен результату этих же сил, прилагаемых к телу – она располагается в центре масс тела.

Материальная точка

Рис. 1. Материальная точка.

Законы динамики материальной точки

Динамика – это раздел механики, изучающий причины движения. Основные законы динамики материальной точки, объясняющие причины этого движения, были установлены И.Ньютоном и носят его имя.

И. Ньютон

Рис. 2. И. Ньютон.

Согласно Первому Закону, движение тел неизменно (по модулю и направлению), а все изменения движения происходят только в результате взаимодействий. Второй Закон описывает это взаимодействие, вводит основное уравнение динамики материальной точки и позволяет определить результат взаимодействия – насколько сильно будет меняться движение тел. Третий Закон обосновывает «взаимность» взаимодействия, утверждая невозможность «одностороннего» приложения сил в Природе.

Масса как мера инертности

Законы динамики устанавливают невозможность мгновенного изменения движения. Для этого всегда требуется некоторое время. Данное свойство тел называется инертностью. Количественной мерой инертности является масса.

Фактически, масса тела показывает, насколько сильно тело «сопротивляется» изменению его движения. При одном и том же воздействии на тело, более массивное тело будет изменять свое движение медленнее, чем менее массивное.

Сила как мера взаимодействия

Для количественного описания действия одного тела на другое используется другая мера – сила. Сила показывает, насколько интенсивно «передается» взаимодействие.

Сила – векторная величина, у нее есть точка приложения, модуль и направление. Для учета действия нескольких сил, их нельзя просто складывать. Необходимо пользоваться правилами сложения векторов. Для простых случаев это правило параллелограмма, а в сложных случаях необходимо проецировать силы на оси координат, складывать или вычитать их модули, в зависимости от направления проекций, а потом, по проекциям находить общий результат.

Чаще всего, на тело действует несколько сил, в задачах их заменяют одной силой (равнодействующей), результат действия которой эквивалентен результатам действия сразу всех сил, приложенных к телу. Расчет изменения движения выполняется для этой равнодействующей силы.

Три закона Ньютона

Рис. 3. Три закона Ньютона.

Что мы узнали?

Динамика материальной точки описывает причины изменения ее движения. Три закона динамики установлены И. Ньютоном и носят его имя.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 5

    В качестве модели тела в динамике используется…

Начать тест(новая вкладка)
Доска почёта
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
    Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.5. Всего получено оценок: 80.

Предметы