Основы динамики для чайников в физике. решение задач, законы

Физика с нуля – современный учебник

В настоящее время нет ни одной естественнонаучной или технической области, где в той или иной степени не использовались бы достижения физики. А потому, единственная возможность узнать, как связаны между собой различные области науки и техники, это изучение основ физики.

В то же время это и уникальная возможность познакомиться с новыми достижениями физики и их влиянием на другие области науки и техники. Предлагаемый вашему вниманию курс «Физика для чайников» на образовательном ресурсе FIZI4KA.

RU удачно преподносит основы физики с нуля, неизменно востребованные все новыми поколениями.

Обратите внимание

Курс «Физика для чайников» — это не просто учебник, а интерактивный самоучитель по физике для начинающих, который доступен каждому любознательному и трудолюбивому школьнику и тем более студенту. От большинства учебников по физике FIZI4KA выделяется по пяти аспектам:

  1. Полное и последовательное изложение всего курса физики с нуля.
  2. Легкий и свободный стиль изложения физики для начинающих.
  3. Нет сложной математики.
  4. Продуманный подбор иллюстраций, схем и графиков, способствующих лучшему пониманию основ физики.
  5. Использование большого числа примеров и решения задач по физике, имеющих реальное практическое значение в повседневной жизни.

Все эти неоспоримые достоинства делают курс «физика для чайников» незаменимым пособием для самообразования или дополнительного чтения.

Во всех случаях, когда это возможно, законы физики выводятся из основных принципов; таким образом, всюду подчеркивается различие между основными принципами и следствиями из них. В курсе прослеживаются взаимосвязи различных областей физики (а также науки и техники).

Независимые на первый взгляд разделы воссоединяются друг с другом и образуют единую картину.

При введении каждого нового «закона», например закона магнитном силы, действующей на движущийся заряд, или закона равнораспределения энергии, мы стремимся разъяснить, действительно ли это новый закон, или же его можно вывести, используя уже известным материал.

В большинстве случаев, проделав простые действия, удается проследить логическую структуру и замечательное единство всего того, что в противном случае выглядело бы просто как энциклопедическое собрание разнообразных явлений и законов.

Некоторых читателей может смутить рассмотрение в этом курсе таких актуальных вопросов современной физики, как нейтронные звезды, черные дыры, энергия Ферми, сохранение четности, кварки, голография, замедление времени, которые слишком сложны для начинающих студентов.

Но мы сочли нужным включить их курс «Физика для чайников«, поскольку все эти вопросы захватывают воображение студентов, узнающих о них из средств массовой информации; это означает, что читатели хотели бы ближе познакомиться с этими проблемами в курсе физики, тем более многие из вопросов современном физики легче усваиваются студентами, чем то, что кроется за третьим законом Ньютона.

Важно

Стоит также отметить, что в «физике для начинающих» предпринята попытка связать изучение физики с изучением других областей науки, а также обратить внимание на взаимосвязь науки и общества. Например, центральной темой, пронизывающей весь курс, является проблема сокращения мировых ресурсов энергии.

Обсуждаются и другие общественные, политические, экономические и философские предпосылки научного знания.

 Предлагаемый курс основ физики предназначен не только для того, чтобы заложить теоретические основы будущей профессии студентов: он призван также способствовать общему культурному росту человека, который будет занят в сфере науки и техники!

Источник: https://fizi4ka.ru/

Методы решения физических задач по динамике

«Я плохо представляю, что происходит с людьми:

они учатся не путем понимания. Они учатся

каким-то другим способом — путем механического

 запоминания или как-то иначе. Их знания так хрупки!»

Ричард Фейнман

Данная тема будет посвящена рассмотрению основных формул, связанных с разделом динамики материальной точки, а также методических рекомендаций и порядок действий при решении задач на данную тему.

Динамика — это раздел механики, посвященный изучению движения тел под действием приложенных к ним сил.

Иными словами, в этом разделе будут рассматриваться причины появления у тел ускорений, то есть причины, которые вызывают изменение состояния движения тел.

Основные положения динамики были сформулированы Исааком Ньютоном в 1687 году в виде трех законов, из которых как следствия получаются уравнения, необходимые для решения задач динамики.

Важно помнить следующее: законы Ньютона относятся к материальной точке и телам, дви­жущимся поступательно. Однако не забывайте и то, что далеко не всегда тело можно считать материальной точкой.

В динамике рассматриваются два типа задач. К первому типу относятся задачи, в которых необходимо по известным законам движения тела определить силы, под действием которых это движение происходит.

А ко второму — задачи, где надо по известным силам, действующим на тело, определить закон его движения, т. е. его положение, скорость и уско­рение в любой момент времени. Задачи второго типа являются в динамике основными.

Законы динамики справедливы только при изучении движения по отношению к инерциальной системе отсчета. Инерциальные системы отсчёта – это такие системы отсчета, относительно которых материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют внешние силы, или действие этих сил скомпенсировано.

При этом считается, что течение времени во всех инерциальных системах отсчета происходит одинаково, то есть время носит абсолютный характер в механике Ньютона.

Скорость движения инерциальных систем отсчета не влияет на ускорение материальной точки и на силы взаимо­действия между этими точками.

Масса данного тела в механике Ньютона не зависит от выбора инерциальной системы отсчета.

Таким образом, можно заключить, что во всех инерциальных системах отсчета механические процессы про­текают одинаково и подчиняются одним и тем же законам.

Эти утвержде­ния выражают механический принцип относительности Галилея — Ньютона.

Исходя из этого принципа, выбор инерциальной системы отсчета диктуется удобством решения динамической задачи, при этом следует помнить, что положение точки, ее скорость, траектория различны в разных инерциальных системах отсчета.

Три вида сил являются предметом рассмотрения в динамике материальной точки: силы упругости, силы трения и гравитационные силы.

Сила упругости возникает в результате деформации тел, т. е. при изменении их формы и размеров. Силу упругости, действующую со стороны опоры, называют силой нормальной реакции опоры, а действующую со стороны подвеса — силой натяжения подвеса.

Во многих задачах рассматриваются одномерные (линейные) дефор­мации растяжения либо сжатия. В этих случаях силы упругости направ­лены вдоль осей продольно деформируемых нитей, стержней и опреде­ляются по закону Гука.

Силы трения — это силы, которые возникают при взаимодействии соприкасающихся тел и препятствуют их перемещению относительно друг друга. При сухом трении (то есть когда между соприкасающимися поверхностями отсутствует жидкая прослойка) различают три вида сил трения:

сила трения покоя (она возникает при попытке вывести тело из состояния покоя и препятствует движению одного тела по поверхности другого);

Читайте также:  Дарим 100 фитнес-браслетов к 17-летию zaochnik

сила трения скольжения (она возникает при соприкосновении движущихся относительно друг друга тел и затрудняет их движение);

сила трения качения (возникает, когда одно тело катится по поверхности другого тела).

Решая задачи, будем приближенно считать, что максимальное значение силы трения покоя равно силе трения скольжения.

Гравитационные силы, которые возникают при взаимном притяжении, присущем всем материальным объектам. К ним относят силу тяготения, силу тяжести (как одну из составляющих силы тяготения) и вес тела.

Напомним, что силу тяготения открыл Исаак Ньютон в одна тысяча шестьсот восемьдесят втором году, сформулировав свой закон всемирного тяготения, согласно которому, все тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Сила тяжести тела — это сила, с которой тело притягивается Землей.

Совет

А весом тела называют силу, с которой тело вследствие притя­жения к Земле действует на горизонтальную опору или верти­кальный подвес, удерживающие его от свободного падения

Сведём в таблицу основные формулы динамики материальной точки.

Основные формулы динамики материальной точки.

Формула Описание формулы
Второй закон Ньютона, где – результирующее ускорение тела, – равнодействующая всех сил, действующих на тело, m — масса тела.
Третий закон Ньютона, где и – силы взаимодействия двух тел.
Закон Гука, где Fx — проекция силы упругости, k — жесткость тела, х — абсолютное удлинение.
Сила трения скольжения, где Fтр.п.max — максимальная сила трения покоя , μ — коэффициент трения, N — сила реакции опоры.
Закон всемирного тяготения, где G = 6,67×10–11 (Н×м2)/кг2, F – сила притяжения, m1 и m2 — массы тел, которые притягиваются, r — расстояние между телами.
Сила тяжести, где g — ускорение свободного падения.
Ускорение свободного падения, вблизи поверхности небесного тела.
Ускорение свободного падения на некоторой высоте от поверхности небесного тела.
Вес тела.
Линейная скорость спутника, движущегося по круговой орбите, где G — гравитационная постоянная, M — масса планеты, R — ее радиус, h — высота спутника над поверхностью планеты.
Первая космическая скорость тела для планеты.

Методические рекомендации по решению задач на динамику материальной точки.

1) Определить направление и характер движения тела.

2) сделать схематический чертеж, на котором тело изобразить в виде прямоугольника (или кружка) только в целях наглядности, а все силы, действующие на него, указать приложенными в одной точке, т. е.

тело рассмотреть как материальную точку.

Изображая силы, приложенные к телу, не­обходимо руководствоваться третьим законом Ньютона, помня, что силы могут действовать на тело только со стороны каких-то других тел.

3) записать второй закон Ньютона в виде

Первая запись второго закона Ньютона более приемлема с точки зрения физики, а со второй удобнее производить математические выкладки.

4) если рассматривается движение системы связанных между собой тел, то уравнения движения записывают для каждого тела в отдельности.

При этом следует помнить, что тела, связанные нерастяжимой нитью, имеют равные по модулю ускорения. Если нить перекинута через блок, причем массы нити и блока, а также силы трения, возникающие при вращении блока, достаточно малы, то натянутая нить действует с одинаковыми силами как на одно, так и на другое тело.

5) перейти от векторной формы записи уравнения динамики к ска­лярной, причем надо руководствоваться следующим правилом:

Если силы действуют вдоль нескольких прямых, но лежат в одной плоскости, надо выбрать две взаимно перпендикулярные оси Ох и Оу, лежащие в плоскости действия сил.

Тело изобразить в произвольной точке траектории, а оси координат (заметим, не оси системы отсчета) связать с этим телом.

Спроектировав все векторы, входящие в основное уравнение динамики, на эти оси и записать его в виде двух скалярных уравнений.

Если движение прямолинейное, то одну из осей следует направить вдоль вектора ускорения, а другую — ей перпендикулярно.

6) если в задаче требуется найти не только силы и ускорения, но также координаты тел и их скорости, то дополнительно следует написать кинематические уравнения, связывающие их в выбранной системе отсчета.

Обратите внимание

Решить полученную систему уравнений относительно неизвестных величин. Реше­ние получить в общем виде и проверить правило размерностей. Получить результат в численном виде в единицах СИ и оценить его реальность.

Источник: https://videouroki.net/video/10-mietody-rieshieniia-fizichieskikh-zadach-po-dinamikie.html

Техническая механика



Динамика есть часть теоретической механики, изучающая механическое движение тел в зависимости от сил, влияющих на это движение.

Основы динамики заложил итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642), который опроверг существовавшее в науке со времен Аристотеля (IV в. до н.э.) заблуждение о том, что из двух тел, падающих на Землю, более тяжелое движется быстрее.

Галилей установил, что причиной изменения скорости тела является сила, т. е. любое ускорение или замедление вызывается силовым воздействием.
На основе выводов Г. Галилея англичанин И.

Ньютон сформулировал основные аксиомы (законы) движения, ставшие фундаментом, на который сотни лет опирается классическая физика, в том числе и современная.

Динамика основывается на ряде положений, которые являются аксиомами и называются законами динамики. Прежде чем перейти к рассмотрению этих законов, необходимо раскрыть сущность понятий материальной точки и изолированной материальной точки.

Под материальной точкой подразумевают некое тело, имеющее определенную массу (т. е. содержащее некоторое количество материи), но не имеющее линейных размеров (бесконечно малый объем пространства).

Изолированной считается материальная точка, на которую не оказывают действие другие материальные точки.
В реальном мире изолированных материальных точек, как и изолированных тел, не существует, это понятие является условным.

***

Первый закон Ньютона (первый закон динамики)

Первый закон динамики, называемый аксиомой инерции, формулируется в применении к материальной точке так: изолированная материальная точка либо находится в покое, либо движется прямолинейно и равномерно.

В кинематике было установлено, что прямолинейное равномерное движение является единственным видом движения, при котором ускорение равно нулю, поэтому аксиому инерции можно сформулировать следующим образом: ускорение изолированной материальной точки равно нулю.

Итак, изолированная от влияния окружающих тел материальная точка не может сама себе сообщить ускорение. Это свойство тел называют инерцией или инертностью, т. е.

Важно

инертность (инерция) – свойство тел сохранять скорость по модулю и направлению (в т. ч. и покой – состояние, при котором скорость равна нулю). Изменить скорость, т. е.

сообщить материальной точке ускорение способна только приложенная к ней сила.

***

Второй закон Ньютона (второй закон динамики)

Зависимость между силой и сообщаемым ею ускорением устанавливает второй закон Ньютона, который гласит, что ускорение, сообщаемое материальной точке силой, имеет направление силы и пропорционально ее модулю.

Если сила F1 сообщает материальной точке ускорение a1, а сила F2 сообщает этой же точке ускорение a2, то на основании второго закона Ньютона можно записать:

F1/F2 = a1/a2   или   F1/a1 = F2/a2.

Читайте также:  Как стать богатым, станете ли вы богатыми

Следовательно, для данной материальной точки отношение любой силы к вызываемому ею ускорению есть величина постоянная. Эту величину (отношение силы к ускорению) называют массой материальной точки, и обозначают ее m:

F/a = m = const.

На основании этого равенства можно сделать выводы:
– две материальные точки, имеющие одинаковые массы, получат от одной и той же силы одинаковые ускорения;
– чем больше масса точки, тем большую силу необходимо приложить, чтобы придать данной точке требуемое ускорение.

***



Масса – одна из основных характеристик любого материального объекта, определяющая его инертные и гравитационные свойства. Ньютон называл массой количество материи, заключенной в теле, считая массу каждого тела величиной постоянной.
Современное представление о мире, после открытий, совершенных А.

Эйнштейном, опровергает этот вывод И. Ньютона – масса не является постоянной величиной для тела, она зависит от скорости, с которой это тело движется. Так, например, наблюдения за движением заряженных частиц в ускорителях показали, что инертность частицы (т. е.

способность сохранять свою скорость) возрастает с увеличением ее скорости.

Теория относительности устанавливает следующую зависимость между массой тела, находящегося в покое, и массой движущегося тела:

m = m0/√(1 – v2/c2),

где m – масса движущегося тела, m0 – масса покоящегося тела (масса покоя), v = скорость движения тела, c – скорость света.

Из этой формулы видно, что чем больше скорость движения тела, тем больше его масса и, следовательно, тем труднее сообщить ему дальнейшее ускорение.

Совет

При скоростях близких к скорости света масса тела стремится к бесконечности, и для дальнейшего ускорения такого тела требуется сила бесконечной величины.

Очевидно, что материальное тело не может двигаться со скоростью света, поскольку не существует реальная сила, способная ускорить его до такого состояния.

На основании теории относительности современная наука дает массе такое определение: масса есть мера инертности тела.
Однако заметное изменение массы (инертности) тела наблюдается лишь при очень больших скоростях, близких к скорости света, поэтому в классической физике массу принимают величиной постоянной, при этом погрешности, возникающие в расчетах, являются ничтожно малыми.

Второй закон Ньютона выражается равенством:

F = ma,

которое называется основным уравнением динамики и читается так: сила есть вектор, равный произведению массы точки на ее ускорение.
Основное уравнение динамики является уравнением движения материальной точки в векторной форме.

Ускорение свободного падения

Опытным путем установлено, что под действием притяжения Земли в вакууме тела падают с одинаковым ускорением, которое называется ускорением свободного падения.

Следует отметить, что это явление будет верным для конкретного географического места на поверхности планеты или над ее поверхностью – ускорение свободного падения не является постоянной величиной и зависит, в частности, от расстояния между центром тяжести тела и центром тяжести нашей планеты, а также от существования центробежной силы инерции, вызываемой вращением Земли.
Так, на полюсах ускорение свободного падения g ≈ 9,83 м/с2, а на экваторе g ≈ 9,78 м/с2. Но в приближенных расчетах принимают среднее значение, равное примерно g ≈ 9,81 м/с2, при этом погрешности результатов незначительны.

Итак, сила тяжести тела равна его массе, умноженной на ускорение свободного падения. Если сила тяжести одного тела G1 = m1/g, а второго тела – G2 = m2/g, то

G1/G2 = (m1g)/(m2g) = m1/m2,

т. е. силы тяжести тел пропорциональны их массам, что позволяет сравнивать массы различных тел путем взвешивания (сравнивания их сил тяжести при помощи весов).

Из второго закона Ньютона следует, что под действием постоянной силы находившаяся в покое свободная материальная точка движется прямолинейно равнопеременно (с постоянным ускорением).

Движение под действием постоянной силы может быть и прямолинейным и криволинейным (в последнем случае материальная точка имеет начальную скорость, вектор которой не совпадает с вектором силы). Пример движения под действием постоянной силы – свободное падение тел.

***

Третий закон Ньютона

К основным законам динамики относится и рассмотренная в Статике аксиома взаимодействия, или третий закон Ньютона.
Применительно к материальной точке закон формулируется так: силы взаимодействия двух материальных точек по модулю равны между собой и направлены в противоположные стороны (действие равно противодействию).

На основании этого закона можно сделать вывод, что сила, как мера взаимодействия между телами, не может проявляться без пары, т. е. если возникает какое-либо силовое воздействие, то существует и “двойник” этого силового воздействия, равный по модулю и противоположный по вектору.

***

Дифференциальные уравнения движения материальной точки



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Правильные ответы на тестовые вопросы по разделу “Динамика”: Тест №1     2-3-2-1-1 Тест №2     4-2-4-3-1 Тест №3     3-1-1-2-4 Тест №4     4-2-1-2-3 Тест №5     1-1-4-3-2 Тест №6     1-3-3-2-4 Тест №7     2-2-4-1-3

Источник: http://k-a-t.ru/tex_mex/22-dinamika_1/index.shtml

Краткий конспект подготовки к ЗНО по физике №5 “Основы динамики. Законы Ньютона”

Подготовка к ЗНО. Физика.
Конспект 5. Основы динамики. Законы Ньютона.

Тема: Динамика

1. Законы Ньютона
Определение. Динамика – раздел механики, изучающий движение, исходя из его причин (действия силы).
Законы Ньютона:
1) Первый закон Ньютона – существуют инерциальные системы отсчета.

Определение. Инерциальные системы отсчета (ИСО) – СО, в которых тело движется равномерно прямолинейно или покоится, если на него не действуют силы или действие сил скомпенсировано.
Определение.

Инерция – свойство тел сохранять состояние покоя или равномерного движения при условии, что взаимодействии этого тела с другими телами нет (или они незначительны).
Определение.

Сила () – векторная величина, количественная мера взаимодействия тел (определяется точкой приложения, значением и направлением).

2) Второй закон Ньютона – ускорение, которое получает тело при движении в ИСО, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально массе тела.
 – второй закон Ньютона
 – следствие из второго закона Ньютона
Определение.

Масса (m,[m]=кг) – мера инертности тела.
Определение. Инертность – свойство тел по-разному изменять свою скорость под действием одной и той же силы (большая инертность у того, у кого изменение скорости меньше за единицу времени).

Это свойство всех тел оказывать “сопротивление” при любых попытках изменить его скорость, как по модулю, так и по направлению.

Сложение сил:
Действие на тело нескольких сил, можно заменить действием одной силы – равнодействующей силы (суммарной, общей, итоговой).

 – равнодействующая сила, НВекторную сумму сил на практике заменяют алгебраической суммой проекций сил на оси координат.

Обратите внимание

Оси координат желательно направить так, чтобы одна из них была вдоль ускорения тела, и чтобы как можно больше сил было направлено вдоль этих осей (это не изменит результата решения, но значительно его упростит).

3) Третий закон Ньютона – тела действуют друг на друга с силами равными по модулю и противоположными по направлению (сила действия равна силе противодействия).

Читайте также:  Как раньше сдавали экзамены в ссср в 10 классе? и как сдают теперь?

 – третий закон Ньютона

Типы взаимодействий тел:– гравитационное;– электромагнитное; – слабое;

– сильное.

Online-тест подготовки к ЗНО по физике №6 “Основы динамики. Законы Ньютона”

Источник: http://vneshkoly.com.ua/zno-menu/konspekty-zno-menu/90-konspekt-fiz-kateg/809-konspekt-fiz-3.html

Читать онлайн “Физика для “чайников”” автора Задумавшийся Андрей – RuLit – Страница 7

Ладно, все эти заумные предположения про ускорения оставим теоретикам в бакалаврских (или магистерских?) шапках. Последнее, что хотел сказать о силе, – её единица измерения. И здесь не обошлось без товарища Ньютона – она названа его именем.

1 ньютон (Н) – это сила, которая телу массой в 1 кг даст ускорение 1 м/(c^2). Если совсем наглядно (но для школьной физики формулировка уже будет неправильная): это сила, которую нужно приложить, чтобы удержать тело массой 1 кг на одной высоте.

То есть ньютон можно выразить в более простых единицах так: Н = кг*м/(с^2).

3) Как пнёшь – так и получишь.

Самый простой закон из этих трёх. Если машина врежется в столб, то не только машина подействует силой на столб, но и наоборот – столб подействует на машину с такой же силой, только противоположной по направлению.

Собственно, именно поэтому при сильных столкновениях авто складывается в гармошку именно спереди. То есть столб и машина действуют друг на друга с силами, одинаковыми по величине, но направленными друг против друга.

По той же причине становится больно при падении с высоты – не только ты действуешь ногами на поверхность земли со своей силой тяжести, но и земля отвечает тебе точно такой же любезностью – ровно с той же силой отвечает твоим ногам.

(Больно становится оттого, что такая механическая нагрузка на организм уже слишком большая, и он “сигналит” тебе таким образом: эй, ты так можешь сломать то, на что я указываю тебе болью, – аккуратнее, мол!)

Как видно, вся соль динамики – в этих самых силах. То есть, зная, какие силы и от чего действуют на многострадальное подвергнутое подсчётам туловище, можно точно сказать, будет оно двигаться или нет. Только сила – это тоже векторная штуковина.

Более того, одна действующая сила никак не зависит от всех остальных. Поэтому способ считать такой: векторно складывать все силы и смотреть, что из них получится. Если ноль – значит, изменений не будет.

Если не ноль – то будут в ту сторону, в которую получается направлен результат.

Вкратце и поумнее: основные законы динамики – законы Ньютона. Первый: существуют инерциальные системы отсчёта, относительно которых тело движется с нулевым ускорением или покоится, если сумма сил, действующих на него, равна нулю. Второй: ускорение, сообщаемое телу при действии на него силой, прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе.

Масса – мера инертности тела, инертность – способность тела сохранять движение (или не движение) с нулевым ускорением. Единица измерения массы – килограмм. Плотность – мера распределения массы в объёме: отношение массы тела к объёму, в котором эта масса сосредоточена. Единица измерения плотности – килограмм на метр кубический.

Важно

Сила – мера, характеризующая воздействие на тело. Единица измерения – ньютон (Н). 1 Н = 1 кг*м/(c^2). Третий закон Ньютона: тела действуют друг на друга с силами, направленными вдоль одной линии, равными по модулю и противоположными по направлению.

Сила, действующая на тело, не зависит от других сил, поэтому результат действия всех сил получается в виде векторного сложения всех сил, действующих на тело.

Дальше начинается, наверное, самая скучная и нудная часть динамики. Есть несколько основных сил, которые могут действовать на тело. Они все были давно посчитаны и проверены, после чего ими начали грузить на уроках физики в школе для решения очередных тонн задач. Вот эти силы:

1) Сила всемирного тяготения. (Эпичное названьице, однако.) Частный случай – сила тяжести.

2) Сила упругости.

3) Сила реакции опоры.

4) Сила трения.

5) Вес. Да, это тоже сила. В физике масса и вес – это не одно и то же.

Теперь поподробнее (и постараюсь попонятней) о каждой.

Источник: https://www.rulit.me/books/fizika-dlya-chajnikov-read-424269-7.html

Конспект лекций по динамике

Как показывают опыт и практика, никакое движение само по себе возникнуть не может. Например, железнодорожный вагон начнет двигаться только тогда, когда тепловоз станет его тянуть или толкать. Прицеп автомобиля поедет в том случае, если автомобиль его будет тянуть.

Футбольный мяч начнет двигаться только после удара по нему футболиста. Если бы лампа на столе вдруг наклонилась или книга вдруг подпрыгнула, мы бы сначала подумали, что это какое-то чудо.

Однако если бы подобные чудеса повторялись, мы бы стали искать причину «чудесных» явлений.

Появление и изменение движения всегда связаны с взаимным влиянием тел или с взаимодействием тел. Поэтому, другими словами, динамика изучает законы взаимодействия тел.

Основной задачей динамики является установление закономерностей связи между взаимодействием тел и их движением.

В связи с этим решается два типа задач:

  • прямая задача – по известным характеристикам движения тел установить характер причин, вызвавших эти движения;
  • обратная задача – зная факторы, оказывающие влияние на движение и начальные условия, определить ускорения и рассчитать другие характеристики движения.

Например, хорошо известно, что при полете спутников ведутся тщательные измерения параметров их траектории. Однако, это необходимо не только для управления полетом космических аппаратов. Форма траектории и ее отклонения от расчетных параметров орбиты зависят от величины притяжения спутника Землей в тех точках, через которые он проходит.

А притяжение зависит от формы Земли, от характера залегания горных пород в земной коре. Таким образом, фиксируя параметры траектории спутника, мы получаем также информацию о строении самой Земли.

Другими словами решается прямая задача динамики – по известной скорости и траектории движущегося объекта устанавливаются характеристики факторов, влияющих на движение.

Совет

Также можно привести примеры проблем, требующих решения обратной задачи динамики. С такими проблемами чаще всего сталкиваются ученые-исследователи или инженеры-конструкторы. Самолет совершает посадку.

Известны все силы, тормозящие его движение. Нужно рассчитать длину пробега самолета до полной остановки. Артиллерист знает начальную скорость снаряда и все силы, действующие на снаряд.

Для точного попадания в цель необходимо рассчитать траекторию полета снаряда.

Законы динамики были открыты в 1687 г. И. Ньютоном. Эти законы являются обобщением опытных фактов и лежат в основе так называемой классической механики. Законы классической механики справедливы при движении тел с малыми скоростями, т.е. со скоростями, значительно меньшими скорости света.

В результате применения законов динамики к изучению движения конкретных объектов возник ряд специальных дисциплин таких, как небесная механика, баллистика, динамика корабля и т.д.

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/mexanika/dinamika/

Ссылка на основную публикацию