Рівняння динаміки поступального руху
Вступ. задачі динаміки
На основі узагальнення багатовікового досвіду природознавство прийшло до висновку, що рух - це «вроджене» властивість матерії, т. Е. Рух завжди існувала і завжди буде існувати, як і сама матерія. Матерія і її рух вічні, вони несозідаеми і незнищенні. Питання про причини руху - це питання філософії. У фізиці є правомірною лише його наступна постановка: Як змінюється той чи інший рух тих чи інших тіл, і що послужило причиною зміни руху тіл і перетворення однієї форми руху в іншу? На першу частину питання ми відповіли, сформулювавши розділ кінематики. На другу частину питання відповідає інший розділ механіки - динаміка. Основне завдання динаміки - отримати відповідь на питання про причини зміни швидкості тіла; про причини появи прискорення тіл і про зв'язок прискорення з цією причиною. Динаміка - розділ механіки, присвячений вивченню руху матеріальних тіл під дією прикладених до них сил. Рухи будь-яких матеріальних тіл, крім мікрочастинок, вивчаються в класичній механіці. Класична динаміка розділяється на динаміку матеріальної точки і динаміку системи матеріальних точок. Самостійними розділами системи матеріальних точок (часток) є - динаміка абсолютно твердого тіла; динаміка пружно і пластично деформованого тіла; динаміка рідини і газу. Природно, що вивчення динаміки слід починати з динаміки матеріальної точки.
Вибір системи відліку. Вільне тіло. Інерціальні системи відліку
Опис руху, як ми бачили, залежить від вибору системи відліку. Тому бажано вибрати таку систему відліку, в якій розглядається рух виглядає найбільш просто. Виявляється, що найбільш зручною є геліоцентрична система відліку, в якій
в якості тіла відліку вибрано Сонце. Тим не менш, у багатьох практичних ситуаціях можна користуватися і геоцентричної системою, де тілом відліку є Земля. Така система часто називається також
«Лабораторної». Досвід показує, що в «нерухомою» системі відліку виконується таке основне положення механіки Ньютона:
Будь-яке прискорення тіла завжди викликається дією на дане тіло будь-яких інших тіл. Отже, якщо на дане тіло не діють ніякі інші тіла, то це тіло можна вважати вільним. Природно, що повністю вільних тел в природі не існує.
Приклад. Летюча в космічному просторі ракета, комета або будь-яке інше тіло завжди відчувають впливу з боку інших тіл, що знаходяться у Всесвіті. Інша справа, що вплив може бути досить малим, але не більше того. Таким чином, можна сформулювати наступне важливе положення: вільне тіло - це тіло, яке спочиває або рухається прямолінійно і рівномірно в даній системі відліку.
По суті, ми сформулювали перший закон Ньютона, який в даний час формулюється так: існують такі системи відліку, в яких вільне тіло покоїться або рухається прямолінійно і рівномірно. Такі системи називаються інерційних.
В інерціальній системі зміна швидкості тіла може бути обумовлено тільки його взаємодією з іншими тілами. Це означає, що
1) будь-яке прискорення тіла завжди викликається дією на дане тіло будь-яких інших тіл;
2) прискорення завжди є результатом взаємодії тел.