Гравитационная сила. Земная гравитация.

Динамика материальной точки (законы Ньютона)

Первый закон Ньютона (закон инерции)

Материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на нее не действуют другие тела.

Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью и поэтому первый закон Ньютона называют законом инерции.

Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона называются инерциальными системами отсчета.

Первый закон Ньютона вводит понятие - инерциальные системы отсчета (т.е. системы, в которых выполняется первый закон Ньютона).

Чтобы описать действия на материальную точку действия других тел, вводится понятие - сила.

Сила - векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на материальную точку со стороны других тел, в результате которого тело изменяет скорость движения (т.е. приобретает ускорение).

С учетом второго закона Ньютона первый закон Ньютона можно сформулировать иначе: ускорение материальной точки в инерциальной системе отсчета равно нулю в случае равенства нулю равнодействующей сил или при отсутствии воздействия на тело со стороны других тел.

Первый закон Ньютона можно получить из второго закона, однако первый закон является самостоятельным, поскольку постулирует существование инерциальных систем отсчета.

В природе известны четыре основные фундаментальные силы (их еще называют основными взаимодействиями) - гравитационное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие, сильное взаимодействие и слабое взаимодействие.

Гравитационное взаимодействие определяет крупномасштабные события во Вселенной.

Электромагнитное взаимодействие удерживает электроны в атомах и связывает атомы в молекулы.

Сильное взаимодействие связывает нуклоны в ядрах (это взаимодействие является самым сильным, но действует оно только на коротких расстояниях ~ 10^{-13 м).}

Слабое взаимодействие действует между элементарными частицами и имеет очень малую дальность.

Второй закон Ньютона (основной закон динамики)

Ускорение , приобретаемое материальной точкой, пропорционально вызывающей его силе и совпадает с нею по направлению или

где положительный скалярный коэффициент пропорциональности m, постоянный для каждого конкретного тела, носит название массы.

Второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах.

Масса является мерой инертности тела : чем больше инертность тела (а следовательно, и его масса), тем меньшее ускорение оно приобретает под действием одной и той же силы.

Единица измерения массы [m] = [кг], и силы [F] = [Н]: 1 Н - сила, которая массе 1 кг сообщает ускорение 1 м/с².

Второй закон Ньютона можно записать в виде уравнения движения материальной точки (основной закон динамики) (*)

где векторная величина называется импульсом (количеством движения) материальной точки.

Уравнения (*) позволяют по иному сформулировать второй закон Ньютона: скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на нее силе.

Основной закон динамики материальной точки выражает принцип причинности в классической механике: зная начальное состояние материальной точки (ее координаты и скорость в начальный момент времени) и действующую на нее силу, по уравнению (*) можно рассчитать состояние материальной точки в любой последующий момент времени.

Если на материальную точку действуют одновременно несколько сил , то под силой во втором законе Ньютона понимают результирующую силу . (**)

Согласно (**) первый закон Ньютона можно сформулировать иначе: ускорение материальной точки в инерциальной системе отсчета равно нулю в случае равенства нулю равнодействующей сил или при отсутствии воздействия на тело со стороны других тел.

Для плоской траектории вектор силы направлен к центру кривизны траектории (как и вектор ускорения) и он может быть разложен на две составляющие - касательную к траектории (касательная или тангенциальная сила, ) и нормальную к траектории (нормальная или центростремительная сила, ).

Для центростремительной силы имеем соотношение , где r - радиус кривизны траектории.

Виды движения:

если F_n = 0 - прямолинейное движение;

если F_n = const - движение по окружности;

если F _t = 0 - равномерное движение;

если F _t= const - равноускоренное движение (если вектор и сонаправлены, то движение равноускоренное; если эти векторы противонаправлены, то движение равнозамедленное).

Третий закон Ньютона

Две материальные точки действуют друг на друга с силами, равными по модулю и направленными в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей эти точки :

где - сила, действующая на первую материальную точку со стороны второй; - сила, действующая на вторую точку со стороны первой.

Эти силы приложены к разным телам, всегда действуют парами и являются силами одной природы.

Третий закон Ньютона позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек: для системы материальных точек взаимодействие можно свести к силам парного взаимодействия между материальными точками.

Силы, подчиняющиеся трем законам Ньютона, называются ньютоновскими силами.

Гравитационная сила. Земная гравитация.

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 109; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!