Динаміка матеріальної точки
Імпульс частинки: . Імпульс системи частинок:
,
де – імпульс -ї частинки.
Закон руху частинки:
,
де – рівнодіюча всіх сил, що діють на частинку. За умови, що , маємо .
Сили тертя. Пружні сили. Закон всесвітнього тяжіння.
Сила тертя спокою:
,
де – сила тертя ковзання.
Сила тертя ковзання (закон Кулона-Амонтона):
,
де – коефіцієнт тертя ковзання, – сила нормального тиску.
Сила тертя кочення:
,
де – коефіцієнт тертя кочення, – радіус тіла, що котиться.
Сила пружності (закон Гука):
,
де – коефіцієнт пружності, – абсолютна деформація тіла.
Закон Гука для деформації розтягу (стиску):
,
де – нормальна механічна напруга ( ), – модуль Юнга, – відносна повздовжня деформація ( ) .
Руйнівна сила:
,
де – межа міцності, – площа поперечного перерізу тіла.
Відносна зміна об’єму в разі повздовжньої деформації
,
де – коефіцієнт Пуассона.
Коефіцієнт Пуассона:
,
де – відносна поперечна деформація ( ), – коефіцієнт поперечного стиснення внаслідок повздовжнього розтягу.
Закон Гука для деформації зсуву:
,
де – тангенціальна механічна напруга, – модуль зсуву, – кут зсуву.
Модуль Юнга , модуль зсуву і коефіцієнт Пуассона зв’язані співвідношенням:
,
Кут закручення дротини:
,
де – крутильний момент , – довжина дротини, – радіус дротини.
Потенціальна енергії пружної деформації розтягу(стиску):
,
де – об’єм тіла.
Закон всесвітнього тяжіння:
,
де – сила взаємодії двох частинок, – гравітаційна стала, і – маси взаємодіючих частинок, – вектор, який визначає положення другої частинки відносно першої.
Механіка твердого тіла
Момент інерції матеріальної точки масою , що обертається навколо вісі:
,
де – відстань від точки до вісі.
Момент інерції твердого тіла відносно вісі:
,
де – густина тіла.
Момент інерції:
а) суцільного однорідного циліндра (диска) відносно вісі циліндра (диска):
,
де – радіус циліндра (диска), – його маса;
б) пустотілого циліндра (кільця) з внутрішнім радіусом і зовнішнім радіусом відносно вісі, що збігіється з віссю циліндра (кільця):
;
в) тонкостінного циліндра (тонкого кільця) радіуса відносно вісі, що збігається з віссю циліндра (кільця):
;
г) однорідного стрижня, що має довжину і масу , відносно вісі, що проходить через центр його мас перпендикулярно до вісі стрижня:
;
д) однорідного стрижня, що має довжину і масу , відносно вісі, що проходить через один з його кінців перпендикулярно до вісі стрижня:
е) однорідної кулі масою і радіуса відносно вісі, що проходить через центр кулі:
;
ж) куба, з ребром і масою відносно вісі, що проходить через центр мас куба і перпендикулярна до його сторони:
Теорема Гюйгенса-Штейнера:
,
де – момент інерції тіла відносно довільної вісі, – момент інерції тіла відносно вісі, що проходить через центр мас і паралельна даній, – відстань між вісями.
Момент сили відносно деякої вісі :
,
де – проекція сили на площину, яка є перпендикулярною до вісі , – плече сили.
Момент імпульсу твердого тіла відносно нерухомої вісі обертання :
,
де – момент інерції тіла відносно вісі , – кутова швидкість тіла.
Рівняння динаміки обертального руху твердого тіла навколо нерухомої вісі:
,
де – геометрична сума моментів зовнішніх сил, що діють на тіло.
Якщо момент інерції не змінюється, то
,
де – кутове прискорення ( ).