Dinamică: legi și descrieri de bază

În dinamică, legile fundamentale pe care Newton le-a stabilit demonstrează existența unui cadru de referință, inerțial. În legătură cu aceasta, corpurile se mișcă într-o ordine uniformă și rectilinie sau se află în repaus. Cu condiția să nu fie afectate alte organisme sau atunci când acestea sunt compensate. În aceste poziții, sensul primei legi a lui Newton este.

Din istorie

Existența unei astfel de regularități a fost asumată de Galileo. El a făcut un experiment cu un vas, conform căruia o minge de sticlă poate fi rulată mai repede. Dacă se eliberează, se va rula și se va opri numai când ajunge pe cealaltă parte a vasului la aceeași înălțime pe care a fost coborâtă. Dacă luați o navă mai alungită, rezultatul va fi identic.

Dacă ne imaginăm un container infinit lung, care nu are o a doua margine, mingea va face mișcare la indicatori de viteză constantă, care sunt rectilinii și uniforme, timp infinit, ca și celălalt capăt este pur și simplu absent. Dacă ne imaginăm un container infinit lung, care nu are o a doua margine, mingea va efectua o mișcare cu viteză constantă, liniară și mod uniform un număr infinit de ori, ca și celălalt capăt este pur și simplu absent.

Această observație a permis cercetătorului să realizeze că aceasta este o stare naturală a obiectelor. Mișcarea este la fel de naturală ca odihna. Înainte de aceasta, sa crezut că fiecare mișcare este cauzată de acțiunea forței.

Studii mai recente

Să ne imaginăm un parașutist care face un salt lung. Ce forțe acționează asupra ei? Mai întâi de toate, forța gravitației atrage o persoană pe pământ.

În al doilea rând, este forța rezistenței la aer, care contracarează forța gravitației. Când aceste două forțe sunt egale, parașutistul cade la o viteză constantă.

Concluzii din exemple

Putem spune că într-un astfel de cadru de referință se manifestă o proprietate fundamentală. Dacă considerăm că un corp în el nu este afectat de forță sau dacă această acțiune este compensată, atunci corpul fie se odihnește, fie mișcarea are loc într-o manieră uniformă atunci când viteza este constantă pe o linie. Legile fundamentale ale dinamicii se manifestă tocmai în procesul descris.

Analiza celei de-a doua legi a lui Newton

Luați în considerare un ciclist, pe care două forțe acționează orizontal:

• apăsarea pedalelor;
• rezistența la aer și frecare.

Atunci când aceste două forțe sunt egale, acțiunea lor totală este zero. Apoi, în conformitate cu prima lege a lui Newton, bicicleta se mișcă într-o manieră simplă și uniformă.

Ce se întâmplă dacă ciclistul apasă mai mult pe pedale? Atunci F (r) va crește și accelerarea va începe. Dacă eliminăm această forță, numai forța de rezistență F (conf) opusă rezistenței va rămâne, provocând decelerarea mișcării.

Confirmarea celei de-a doua lege a dinamicii

Newton a susținut că forțele sunt egale cu masa înmulțită de accelerație. Aceasta înseamnă că cazurile sunt luate în considerare atunci când există o forță rezultantă și nu există un echilibru. F (egal) este suma tuturor forțelor aplicate.

Apoi rezultă că o (accelerație) = F (egală) / m

Prin urmare, rezultă că forța este cea care determină accelerația și nu invers. În prezența forței, există și accelerare.

exemplu

Luați autobuzul, cu o masă de 2000 kg. Pe orizontală există două forțe care acționează asupra acestui vehicul:

• împingerea motorului;
• rezistența la aer și frecare.

Fie ca forța de tracțiune a motorului să fie de 3000 N, iar forța de rezistență - 2500 N. Pentru a folosi a doua lege a lui Newton a fost rațională, va trebui să găsim indicele forței rezultante.

F (egal) = 500 N spre dreapta, deoarece forța are direcții.

Prin urmare, rezultă că accelerația este o forță împărțită în masă, din moment ce dinamica se referă la legile sale de bază.

Pentru a rezolva problemele folosind noua lege a lui Newton, este important să determinăm exact această forță rezultantă.

Dovada valabilității legilor lui Newton

Să luăm în considerare un exemplu cu o cutie. Când se află pe masă, mai multe forțe acționează asupra acestui obiect:

• severitate;
• reacția suportului.

Dacă împingeți caseta spre dreapta, va apărea o forță de frecare între ea și masă. Vom calcula forța rezultantă și accelerația.

Forțele verticale aici sunt echilibrate, se compensează reciproc. Forța verticală este zero. Forțele de dreapta și stânga acționează, diferența dintre care prezintă avantajul spre dreapta. Accelerarea casetei poate fi calculată prin împărțirea masei acestui obiect prin diferența de efect de forță.

Examinarea primelor două declarații ale lui Newton a contribuit la formularea regulii legii fundamentale a dinamicii mișcării.

Despre a treia lege a lui Newton

Legea fundamentală a dinamicii în cazul mișcării de rotație este faptul că acțiunea este egală cu contracția. Când un corp atrage sau respinge un altul, el atrage și respinge de la primul cu aceeași forță.

Imaginați-vă o mașină care intră în perete la o viteză. În acest caz, mașina apasă pe o grosime a peretelui cu o anumită forță. Peretele reacționează și are un impact egal asupra vehiculului.

În consecință, când mașina pornește peretele înainte, acesta din urmă împinge mașina înapoi. Efectul acestor forțe este complet diferit. Zidul rămâne în aceeași poziție, iar transportul este mult mai puțin norocos. Motivul pentru acest efect este o diferență semnificativă în masă:

a = F / m

Zidul are o masă mică și o accelerație mare. Și invers, în legătură cu mașina. Când două corpuri interacționează, există două forțe care trebuie să îndeplinească cerințele:

• să fie egal în valoare;
• opusă în direcție;
• să fie atașat unor organisme diferite;
• au aceeași natură.

Experiență cu un balon

Legea fundamentală a dinamicii corpului poate fi luată în considerare utilizând exemplul unei mingi gonflabile. Dacă îl eliberați, mingea va împinge aerul din duza, ceea ce va ajuta la împingerea înainte. Aceasta va fi dovada celei de-a treia legi a lui Newton. Este simplu, dar de multe ori cauzează dificultăți în aplicarea pentru rezolvarea problemelor.

Dinamica mișcării de rotație

Cunoașterea legii fundamentale a dinamicii unui corp solid ne permite să luăm în considerare legile mișcării de rotație. Pentru aceasta, este necesar să se reamintească soluția problemelor de bază ale mecanicii, când în orice moment este posibil să se indice poziția corpului în spațiu față de alte corpuri.

În acest caz vorbim despre o mișcare unidimensională. Se știe că există un fel de mișcare în care fiecare punct se mișcă de-a lungul axei de rotație.

În acest caz, diferite puncte ale corpului se mișcă la diferite viteze de-a lungul unor traiectorii diferite. În acest caz, axa și unghiurile de rotație rămân comune. Având în vedere mișcarea de rotație, este mai bine să presupunem că sarcina principală a mecanicii este rezolvată dacă ar fi posibil să se indice unghiul de rotație al corpului în orice moment al timpului.

Aceasta va fi aplicarea legii fundamentale a dinamicii față de corpul rotativ.

Cum se calculează accelerarea corpului?

Legea fundamentală a dinamicii mișcării de rotație a corpului necesită determinarea acelor forțe care au un impact asupra ei. Cunoscând aceste informații, puteți aplica a doua lege a lui Newton și puteți găsi accelerația corpului în orice moment.

Cunoscând astfel de date și aplicând legile cinematicii, puteți găsi coordonatele corpului în acest moment. Aceasta este tehnologia pentru rezolvarea problemei de bază a mecanicii. Îl reformulăm în mișcare de rotație, deplasându-ne în direcția opusă față de rezultatul dorit. Pentru a determina valoarea unghiului de rotație a corpului în orice moment, este necesar să reamintim cinematica mișcării de rotație, care include accelerația unghiulară.

Există o ecuație care permite răspunsul la întrebarea care va fi accelerația unghiulară.

Pentru a crea o astfel de ecuație, este necesar să reamintim legile cinematicelor despre mișcarea de rotație. În cazul în care tipul de mișcare înainte se caracterizează prin viteză, același concept atunci când se analizează parametrii de mișcare de rotație sunt viteza unghiulară - o cantitate fizică care definește modul în care să se refere unghiul prin care corpul este rotit pentru o anumită perioadă de timp pentru evoluția în timp a acestui raport.

Viteza unghiulară trebuie să fie înmulțită cu distanța de la axa de rotație la punctul de interes. Cea mai simplă formă de rotație rotativă este uniformă, când în același timp corpul se rotește în aceleași unghiuri fără accelerare.

Pe un corp care se rotește uniform, fiecare punct are propria viteză de mișcare. Și se schimbă în direcția cu indicatori de accelerare centripetă.

Direcția acestei acțiuni are loc de-a lungul razei tangente până la centrul cercului.

Rotație inegală - acest indicator al relației cu care se schimbă viteză unghiulară pentru o perioadă de timp relativă la durata acestui interval.

Prin urmare, se respectă legea privind modificarea vitezei unghiulare:

W (t) = Wo + Et

Componenta accelerației poate fi îndreptată nu numai de-a lungul razei, dar și de-a lungul tangentei. Acest lucru este important să fie luat în considerare în procesul de măsurare.

Să însumăm rezultatele

În conformitate cu legile fundamentale ale dinamicii, corpul efectuează mișcarea într-o manieră uniformă și rectilinie până în momentul în care alte forțe acționează asupra ei. În cazul în care organismul este în repaus, acesta va continua până la impactul asupra lui asupra forței.

Prin urmare, rezultă că mișcarea este la fel de naturală pentru corp ca și pentru restul. Pentru a schimba aceasta sau acea stare, o anumita forta trebuie aplicata corpului.Al doilea punct al legii fundamentale a dinamicii spune că forța rezultantă determină accelerația. Dacă F (egal) = 0, atunci numărul de accelerație va fi, de asemenea, zero. În acest caz, indicatorii de viteză vor fi de asemenea constanți sau zero.

Rezultă că regula primei legi Newtoniană se scurge ușor în cea de-a doua. Pentru cercetătorii secolului al XVII-lea, aceste dovezi au fost cea mai mare descoperire.

Cu ajutorul celei de-a treia legi a lui Newton, este posibilă rezolvarea cu succes a problemelor din secțiunea "Dynamics".