Динамика. Законы Ньютона: область применимости

План
1. Законы Ньютона: область применимости
2. Первый закон Ньютона. Инерциальные и неинерциальные системы отсчёта
3. Второй закон Ньютона. Импульс тела
4. Третий закон Ньютона. Закон сохранения импульса
5. Центр масс
6. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Закон сложения скоростей в классической механике. Второй закон Ньютона для неинерциальных систем отсчёта
7. Виды сил
8. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела
9. Сила трения
10. Силы упругости

Законы Ньютона – постулаты
являются обобщением большого количества опытных данных
Для случая малых скоростей (v << c) и макротел

Второй закон Ньютона
Масса - количественная мера инертности тела
Сила – количественная мера воздействия одного тела на другое

Второй закон Ньютона (в импульсной форме)
Изменение импульса тела равно импульсу действовавшей на тело силы
- импульс силы
- импульс тела

Третий закон Ньютона
Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по величине и противоположны по направлению
Всякое действие тел друг на друга носит характер ВЗАИМОдействия

Третий закон Ньютона
Третий закон Ньютона выполняется не всегда:
любое взаимодействие распространяется с конечной скоростью:
Возникает запаздывание взаимодействия между телами
Третий закон Ньютона выполняется тем точнее, чем лучше выполняется условие:
Для покоящихся тел, а также для тел, взаимодействующих непосредственным соприкосновением, третий закон Ньютона работает

Если система двух тел замкнута, по второму закону Ньютона:

Закон сохранения импульса
Полный импульс системы сохраняется, даже если есть внешние силы, но они скомпенсированы
В замкнутой системе полный импульс сохраняется
В проекциях:

Реактивное движение:
формула Циолковского
.

Центр масс (центр инерции)
Центр масс системы – это точка, которая движется так, будто к ней приложены все внешние силы и в ней сосредоточена вся масса системы

Принцип относительности Галилея
все инерциальные системы отсчёта эквивалентны. Или: законы динамики инвариантны относительно преобразований Галилея
Все инерциальные системы отсчёта эквивалентны.
Законы динамики инвариантны относительно преобразований Галилея

Второй закон Ньютона для неинерциальных систем отсчёта:
Преобразования
Галилея
В системе К:
В системе К’, движущейся с ускорением
, вводится сила инерции
Уравнение движения:
Принцип относительности Галилея

В природе существует 4 вида фундаментальных взаимодействий:
Гравитационное
Электромагнитное
Сильное (ядерные силы) Слабое (превращения элементарных частиц)
Все виды сил (трения, упругости, вязкости, поверхностного натяжения и т.д.) – это проявления фундаментальных взаимодействий
Виды сил

Напряжённость гравитационного поля:
m
h
R

Сила тяжести
Вес тела
Закон всемирного тяготения

Сила трения

Деформация:
Одностороннее сжатие-
растяжение
Упругие свойства тел
Сдвиг
Всестороннеесжатие-
растяжение

Упругая деформация:
после снятия нагрузки тело возвращается к первоначальным размерам и форме
При неупругой деформации происходит разрыв некоторых межмолекулярных связей и образование связей между другими молекулами, в результате чего изменённая форма тела сохраняется и после снятия нагрузки
Любая деформация может быть представлена как сочетание двух основных:
сдвига
всестороннего сжатия

Деформация сжатия-растяжения
Нормальное механическое напряжение
Относительная продольная деформация

Закон Гука в локальной форме
E - модуль Юнга

Экспериментальная зависимость механического напряжения от относительной продольной деформации
Пределы:
Пропорциональности
Упругости
Текучести
Прочности

Деформация сдвига
Тангенциальное (касательное) механическое
напряжение
Относительный
сдвиг
Закон Гука
для деформации сдвига
G – модуль сдвига

Деформация всестороннего сжатия (растяжения)
Закон Гука
для деформации всестороннего сжатия
K – модуль всестороннего сжатия