Инерция – свойство тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения

Инерциальные системы отсчета– системы отсчета, в которых выполняются первый и второй законы Ньютона (их уравнения и все следствия).

Неинерциальная система отсчета– система отсчета, движущаяся по отношению к инерциальной системе отсчета с ускорением.

Первый закон Ньютона: «Всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока равнодействующая всех приложенных сил равна нулю».

Сила F – векторная физическая величина, характеризующая воздействие одних тел на другие. В результате действия силы изменяется состояние движения тела (тело приобретает ускорение) или тело деформируется.

Сила F в механике – мера механического действия на данное материальное тело (данную материальную точку) других тел (других материальных точек) или полей.

Закон независимости действия сил: – при действии на тело нескольких сил, каждая из них сообщает телу такое же ускорение, какое она сообщила, если бы действовала одна.

Принцип суперпозиции сил – допущение, согласно которому результирующий эффект сложного процесса воздействия представляет собой сумму эффектов, вызываемых каждым воздействием в отдельности, при условии, что воздействия взаимно не влияют друг на друга. Он применим к системам, поведение которых описывается линейными соотношениями.

Сложение нескольких сил, действующих одновременно на материальную точку (тело, систему) – производится геометрически. Действие нескольких сил можно заменить действием одной силы, которая называется равнодействующей (рис. П 1. 9):

;

.

Условие равновесия сил:

.

На рисунке П 1. 10 показано равновесие сил, лежащих в одной плоскости, действующих на материальную точку. Рисунок П 1. 11 соответствует равновесию сил, не лежащих в одной плоскости, действующих на материальную точку. Две силы, действующие под углом на одну материальную точку, не могут уравновесить друг друга ни при каких условиях.

Так же и три силы, не лежащие в одной плоскости, не могут уравновесить друг друга ни при каких условиях (рис. П 1. 12).

Ускорение в динамике a –результат действия силы.

Ускорение материальной точки в инерциальных системах отсчета К и К^' одинаково:

; a=a^'.

Второй закон Ньютона – изменение импульса пропорционально приложенной силе и направлено вдоль прямой, по которой действует данная сила (основное уравнение движения в классической динамике):

,

При Dt®0

.

При v<<c – ускорение, с которым движется тело прямо пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально массе тела:

.

В случае переменной массы

,

где – реактивная сила.

При движении по кривой результирующая сила может быть разложена на две составляющие (рис. П 1. 13)

; ,

где R – радиус кривизны траектории;

– тангенциальная составляющая (касательная сила)

– нормальная составляющая (центростремительная сила).

Основной закон классической динамики – инвариантен при переходе от одной инерциальной системы к другой, при этом

ma=F; ma^'=F^'; F=F^'.

Третий закон классической динамики –силы, с которыми взаимодействуют два тела, равны по величине и противоположны по направлению. Силы действия и противодействия приложены к разным телам и никогда не уравновешивают друг друга (рис. П 1. 14):

F₁₂= -F₂₁.

Импульс силы –мера действия силы за некоторый промежуток времени:

.

Силы инерции. Обусловлены ускоренным движением системы отсчета по отношению к неподвижной системе. Различают:

1) силы, действующие на тело при ускоренном поступательном движении системы отсчета (рис. П 1. 15):

ma^’=ma+F_ин,

где a^’ – ускорение тела в неинерциальной системе отсчета;

a – ускорение тела в инерциальной системе отсчета;

F_ин – сила инерции.

2) силы, действующие на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчета (рис. П 1. 16):

,

где F_ц – центробежная сила инерции;

w – угловая скорость вращающейся системы отсчета;

r^’ – радиус – вектор тела относительно начала вращающейся системы отсчета;