К динамическим характеристикам поступательного движения относятся сила F, масса m и импульс р.
1. Сила () – это векторная величина, характеризующая меру воздействия тел друг на друга, в результате чего эти тела деформируются или приобретают ускорение. Сила, как и любой вектор, характеризуется: модулем, направлением и точкой приложения.
1.1. Сила тяготения – сила взаимного притяжения, действующая между двумя материальными телами (точками); она обусловлена гравитационным взаимодействием между телами.
|
(1)
g = 6,67×10-11 Н×м2/кг2 – гравитационная постоянная.
Применяя закон всемирного тяготения к случаю взаимодействия земного шара с телом массой m, расположенным вблизи земной поверхности на высоте h, получим
. (2)
На Земле gЗ = 9,8 м/c2; на Луне gЛ = 0,17gЗ.
|
1.2. Упругая сила – сила, возникающая при упругой деформации тела, подчиняется закону Гука:
упругая сила, возникающая при деформации сжатия или растяжения, пропорциональна величине деформации:
F упр = – kx, (3)
где x – величина абсолютной деформации, [м]; а k – коэффициент упругости [Н/м], зависящий от природы и геометрии тела; знак «– » означает, что направление упругой силы всегда противоположно направлению смещения частей тела.
|
1.3. Силы трения появляются при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга.
Для сухого трения:
· сила трения скольжения;
· сила трения покоя.
Закон сухого трения:
F тр = k N, (4)
k - коэффициент трения; N - сила нормального давления.
Закон вязкого трения, зависит от относительной скорости трущихся слоев жидкости (газа) или скорости v движения тела. При малых скоростях
|
F тр = – α v. (5)
α – коэффициент вязкого трения, зависящий от формы тела; знак «– » означает, что направление силы вязкого трения противоположно направлению движения.
2. Масса (m) – скалярная величина, характеризующая меру инертности тела.
Масса является аддитивной («складывающейся») величиной: масса замкнутой системы, cостоящей из n количества тел, равна алгебраической сумме масс составляющих данную систему тел.
3. Импульс () - векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость, характеризует способность механического движения передаваться от одного тела к другому.
(6)
4. Импульс силы () - векторная величина, численно равная произведению силы на время ее действия и совпадающая по направлению с направлением силы.
Второй закон Ньютона
Это основной закон динамики поступательного движения тела. является второй закон Ньютона. Его наиболее общая формулировка: скорость изменения импульса тела равна действующей на него силе
. (7)
В частном случае m = const , (8)
Ускорение тела постоянной массы пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе.
Принцип независимости действия сил (суперпозиции)
|
Если на материальную точку действует несколько сил одновременно, то каждая из этих сил сообщает ей ускорение, определяемое 2-м законом Ньютона в предположении отсутствия других сил.
|
, (9)
- главный вектор системы или равнодействующая (результирующая) сила; n - количество сил.
Третий закон Ньютона
|
Суть третьего закона Ньютона: всякому действию есть равное и противоположное противодействие; иначе, силы, с которыми взаимодействуют тела, равны по величине и противоположны по направлению:
. (10)