Динамика: основни закони и описание

В динамиката, основните закони, установени от Нютон, доказват съществуването на референтна рамка, инерционна. Във връзка с това телата се движат в еднакъв и праволинеен ред или са в покой. Ако не са засегнати други тела или когато са компенсирани. В тези позиции значи първият закон на Нютон.

От историята

Съществуването на такава закономерност се възприема от "Галилео". Той направи експеримент с съд, според който стъклена топка може да се търкаля по-бързо. Ако се освободи, тя се търкаля и спира само когато достигне другата страна на съда на същата височина, както е била спусната. Ако вземете по-удължен съд, резултатът ще бъде идентичен.

Ако си представим една безкрайно дълго контейнер, който не разполага с втори ръб, топката ще направи движението по постоянни показатели за скорост, които са праволинейни и равномерно, безкрайно време, тъй като в другия край, просто липсва. Ако си представим една безкрайно дълго контейнер, който не разполага с втори ръб, топката ще извърши движение с постоянна скорост, линейни и същ начин, безкраен брой пъти, като на другия край, просто липсва.

Това наблюдение позволи на учения да осъзнае, че това е естествено състояние на обекти. Движението е също толкова естествено, колкото и почивката. Преди това се смяташе, че всяко движение е причинено от действието на сила.

Последни проучвания

Нека си представим един парашутист, който прави дълъг скок. Какви сили действат върху него? На първо място, силата на гравитацията привлича човек на земята.

Второ, това е силата на съпротивлението на въздуха, което противодейства на силата на гравитацията. Когато тези две сили са равни, парашутистът пада с постоянна скорост.

Заключения от примерите

Можем да кажем, че в такава референтна рамка се проявява фундаментална собственост. Ако разгледаме тялото в него, което не е повлияно от сила или ако това действие е компенсирано, то тялото или почива, или движението се осъществява по еднакъв начин, когато скоростта е постоянна на една линия. Основните закони на динамиката се проявяват точно в описания процес.

Анализ на втория закон на Нютон

Помислете за велосипедист, на който две хоризонти действат хоризонтално:

• натискане на педалите;
• съпротивление на въздуха и триене.

Когато тези две сили са еднакви, общото им действие е нулево. След това, в съответствие с първия закон на Нютон, велосипедът се движи по ясен и унифициран начин.

Какво се случва, ако колоездачът натиска по-силно педалите? След това F (r) ще се увеличи и ще започне ускорението. Ако премахнем тази сила, ще остане само противоположната сила на съпротивление F (conf), което ще доведе до забавяне на движението.

Потвърждение на втория закон за динамиката

Нютон твърди, че силните са равни на масата, умножена от ускорението. Това означава, че случаите се разглеждат, когато има сила в резултат и няма равновесие. F (равно) е сумата от всички прилагани сили.

Тогава следва, че (ускорение) = F (равно) / m

Оттук следва, че силата, която предизвиква ускорение, не обратното. При наличието на сила има и ускорение.

пример

Вземете автобус, чиято маса е 2000 кг. Хоризонтално има две сили, действащи върху това превозно средство:

• натиск на двигателя;
• съпротивление на въздуха и триене.

Нека силата на натоварване на двигателя на автобуса е 3000 N, а силата на съпротивление - 2500 N. За да се използва вторият закон на Нютон е рационален, ще е необходимо да се намери индексът на резултантната сила.

F (равно) = 500 N надясно, тъй като силата има посоки.

От това следва, че ускорението е сила, разделена на маса, както динамиката говори от нейните основни закони.

За да разрешите проблемите, използвайки втория закон на Нютон, е важно да определите точно тази резултатна сила.

Доказателство за валидността на законите на Нютон

Нека разгледаме един пример с кутия. Когато тя лежи на масата, на тази цел действат няколко сили:

• строгост
• реакция на поддръжката.

Ако натиснете кутията надясно, между нея и масата ще възникне сила на триене. Ще изчислим резултантната сила и ускорението.

Вертикалните сили тук са балансирани, компенсират се взаимно. Вертикалната сила е нула. Десните и левите сили действат, разликата от която показва предимството вдясно. Ускорението на кутията може да се изчисли, като се раздели масата на този обект с разликата в силата на ефекта.

Разглеждането на първите две изявления на Нютон помогна да се формулира правилото на основния закон за динамиката на движението.

На третия закон на Нютон

Основният закон на динамиката в случая на ротационно движение е фактът, че действието е равно на противодействието. Когато едно тяло привлича или отблъсква друго, тя привлича и отблъсква от първия със същата сила.

Представете си кола, която влиза в стената със скорост. В този случай машината притиска дебелината на стената с определена сила. Стената реагира и въздейства равномерно на автомобила.

Следователно, когато машината изтласка стената напред, тя изтласка автомобила обратно. Ефектът на тези сили е съвсем различен. Стената остава в същата позиция, а транспортът е много по-малко късметлия. Причината за този ефект е значителна разлика в масата:

а = F / т

Стената има малка маса и голямо ускорение. И обратното, по отношение на колата. Когато две тела взаимодействат, има две сили, които трябва да отговарят на изискванията:

• да бъдат равни по стойност;
• противоположно на посоката;
• да бъдат прикрепени към различни органи;
• имат същото естество.

Опит с балон

Основният закон за динамиката на тялото може да се разглежда като се използва пример за надуваема топка. Ако го освободите, топката ще изтласка въздуха от дюзата, което помага за натискането напред. Това ще бъде доказателство за третия закон на Нютон. Това е просто, но често води до затруднения при кандидатстване за решаване на проблеми.

На динамиката на ротационното движение

Познаването на основния закон на динамиката на солидно тяло ни позволява да разгледаме законите на ротационното движение. За това е необходимо да се припомни решението на основните проблеми на механиката, когато по всяко време е възможно да се посочи положението на тялото в пространството спрямо другите тела.

В този случай става дума за едномерно движение. Известно е, че има вид движение, при което всяка точка се движи по оста на въртене.

В този случай различните точки на тялото се движат с различни скорости по различни траектории. В този случай оста и ъглите на въртене остават често срещани. Като се има предвид ротационното движение, по-добре е да се приеме, че основната задача на механиката се решава, ако е възможно да се посочи ъгълът на въртене на тялото във всеки момент от времето.

Това ще бъде прилагането на основния закон на динамиката спрямо ротационното тяло.

Как да се изчисли ускорението на тялото?

Основният закон за динамиката на ротационното движение на тялото изисква определянето на онези сили, които оказват влияние върху него. Познавайки тази информация, можете да приложите втория закон на Нютон и да намерите ускорението на тялото по всяко време.

Познавайки такива данни и прилагайки законите на кинематиката, в момента можете да намерите координатите на тялото. Това е технологията за решаване на основния проблем на механиката. Преформулираме го в ротационно движение, движейки се в обратна посока от желания резултат. За да се определи стойността на ъгъла на въртене на тялото по всяко време, е необходимо да се припомни кинематиката на ротационното движение, което включва ъглово ускорение.

Има уравнение, което позволява да се отговори на въпроса какво ще бъде ъгловото ускорение.

За да се създаде такова уравнение, е необходимо да се припомнят законите на кинематиката за ротационното движение. Ако типа на движение напред се характеризира със скорост, същата концепция при разглеждането на въртене на параметрите на движение са ъгловата скорост - физическа количество определяне как да се отнасят ъгъла от което тялото се завърта на определен период от време на време хода на това съотношение.

Ъгловата скорост трябва да се умножи по разстоянието от оста на въртене до интересната точка. Най-простата форма на ротационно въртене е еднаква, когато в същото време тялото се върти към същите ъгли без ускорение.

На тяло, което се върти равномерно, всяка точка има своя собствена скорост на движение. И се променя в посока с индикатори за центробежно ускорение.

Посоката на това действие се извършва по допирателния радиус до центъра на окръжността.

Неравномерна ротация - този показател за връзката, с която се променя ъглова скорост за период от време спрямо продължителността на този интервал.

Следователно следваме закона за промяната на ъгловата скорост:

W (t) = Wo + Et

Компонентът на ускорението може да бъде насочен не само по радиуса, но и по допирателната. Това е важно да се вземе предвид при процеса на измерване.

Нека да обобщим резултатите

В съответствие с основните закони на динамиката, тялото извършва движението по еднообразен и праволинеен начин до момента, когато други сили действат върху него. Ако тялото е в покой, то ще продължи до момента, в който ще се удари силата му.

Оттук следва, че движението е толкова естествено за тялото, колкото за останалото. За да промените това или това състояние, трябва да се приложи определена сила върху тялото.Втората точка на основния закон за динамиката казва, че резултантната сила предизвиква ускорение. Ако F (равно) = 0, тогава броят на ускорението също ще бъде нула. В този случай показателите за скоростта също ще бъдат постоянни или нулеви.

От това следва, че правилото на първия Нютонов закон леко се влива във втората. За учените от XVII век тези доказателства са най-голямото откритие.

С помощта на третия закон на Нютон е възможно успешно да се решат проблемите от секцията "Динамика".