48304

Динамика. Силы. Законы Ньютона

Доклад

Физика

Не является ли первый закон следствием второго Равномерное движение теряет смысл если часы системы отсчета не синхронизированы. То есть законы инерции без указаний системы отсчета теряют смысл. Первый закон Ньютона является независимым законом выражающим критерий пригодности системы отсчета для рассмотрения движения. Полную силу действующую на частицу обозначим через: Так как То То есть релятивистское уравнение движения имеет вид: Системы материальных точек.

Русский

2013-12-09

161 KB

1 чел.

Динамика.

Силы.

Сила – физическая величина, характеризующая взаимодействие двух или более тел, определяющая изменение состояния движения тел (скорость) или изменение формы тела (деформация).

В динамике Ньютона не скорость, а изменение скорости, то есть ускорение, имеет причину. Причиной изменения скорости является сила.

Сила не есть самостоятельная сущность, не зависимая от материальных тел. Она создается материальными телами.

Сила – количественная мера интенсивности взаимодействия.

Изменение силы. Пружина.

Сила упругости.

Сила – векторная величина.

Законы Ньютона.

Первый закон Ньютона.

Тело, достаточно удаленное от других тел, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Если , то . Не является ли первый закон следствием второго?

Равномерное движение теряет смысл, если часы системы отсчета не синхронизированы. То есть, законы инерции без указаний системы отсчета теряют смысл.

Первый закон Ньютона является независимым законом, выражающим критерий пригодности системы отсчета для рассмотрения движения. Это закон является первым в порядковом смысле, потому что только после него можно говорить о точно определенном физическом смысле и содержании второго и третьего законов.

Второй закон Ньютона:

Физическое содержание этого закона состоит в том, что сила определяет вторые производные координат по времени.

Производная импульса тела по времени равна результирующей силе и совпадает с ней по направлению.

Изменение импульса равно изменению суммы внешних сил.

Пример – буксировка на гибком металлическом тросе и на канате.

Третий закон Ньютона.

Силы взаимодействия двух материальных точек равны по величине, противоположны по направлению и действуют вдоль прямых, соединяющих эти точки.

Пусть взаимодействуют  и .

В изолированной системе сумма импульсов постоянна.

Пример: Стакан падает на бетонный пол или на ковер.

Чем меньше время взаимодействия, тем больше сила.

Что будет, если масса не постоянна?

Сила может не совпадать с ускорением!!!

Масса тела.

Тело всегда оказывает сопротивление при попытке изменить величину или направление скорости – инертность тела.

Масса – мера инертности.

- более подходящий вариант для обобщения на релятивистский случай.

Рассмотрим взаимодействие двух зарядов.

Равенство сил не выполняется. Сумма импульсов зарядов не сохраняется.

Во взаимодействии участвуют не только заряды, но и поля E и B.

В электродинамике показывается, что поля E и B имеют плотность импульса (импульс, отнесенный к единице объема).

Вычисления показывают, что суммарный импульс, создаваемый зарядами и их электромагнитными полями, сохраняется. Вот почему формулировка третьего закона в виде сохранения импульсов более физически содержательна.

Пример с упругими шарами.

Продольная и поперечная масса.

Сила действует на заряженную частицу  массой .

При малой скорости мы должны получить  (масса покоя при нулевой скорости).

Следовательно, инертность частицы по направлению скорости  отличается от .

Релятивистское уравнение движения.

, где m – релятивистская масса.

Вывод релятивистского уравнения движения.

Пусть частица движется по траектории. Полную силу, действующую на частицу, обозначим через:

Так как

То

То есть релятивистское уравнение движения имеет вид:

Системы материальных точек. Твердое тело.

Совокупность конечного числа точек называется системой материальных точек.

Внешние силы – силы, источники которых лежат вне системы.

Внутренние силы – силы, источники которых лежат внутри системы.

Моментом импульса материальной точки относительно точки O называется вектор:

Определение справедливо для релятивистских и нерелятивистских случаев.

Моментом силы, действующим на материальную точку относительно точки O, называется вектор:

Уравнение моментов для материальной точки.

Продифференцируем первое равенство по t.

, т.к.  поскольку.

Уравнение моментов:

Импульс системы:

Момент импульса системы:

Сумма внешних сил:

Сила, действующая на систему, равна сумме внешних сил, действующих на точки системы.

Момент силы, действующей на систему:

Уравнение движения системы материальных точек:

Центр масс:

- радиус-вектор определяет воображаемую точку, которая называется центром масс системы.

- скорость движения этой точки.

Уравнение движения запишется так:

В релятивистском случае понятие центра масс не является инвариантным понятием, не зависящим от системы координат.

Системой центра масс называют систему, в которой сумма импульсов частиц равна 0.

Она характеризуется своей скоростью.

В релятивистском случае нет центра масс, но есть система центра масс.

Уравнение моментов для системы материальных точек.

Продифференцируем равенство


F2

F1

2

l1

DF

Dl

O

r