Основным свойством материи является движение. Именно движение - в широком смысле этого слова - является предметом изучения науки физики.
Классическая механика изучает механическое движение с досветовыми скоростями. При этом составляющие её науки изучают разные аспекты механического движения. Так, кинематика изучает законы движения безотносительно к порождающим это движение причинам. Статика изучает силы, действующие на тело, их взаимодействие, и условия равновесия этих сил, при которых тело не будет двигаться.
Однако центральным разделом механики является динамика, исследующая причины изменений в движении тела. Причинами таких изменений являются силы, действующие на тело.
Сила $( \overrightarrow{F)}$ - векторная физическая величина, являющаяся количественной характеристикой действия одного тела на другое (или частей одного и того же тела).
Динамика — раздел механики, в котором изучаются законы и характер движения тел под действием приложенных к ним сил, порождающих это движение, и их инертности (массы).
Движение тел в данной системе отсчета начинаются и прекращаются, они становятся более быстрыми или более медленными, изменяются напрявления движений. Во всех этих случаях мы имеем дело с изменением скорости, то есть появлением ускорения. Понятно, насколько важно знать, при каких условиях возникают ускорения, а при каких условиях тела движутся без ускорений, как определять ускорения (их абсолютные значения и направления). Без этого нельзя решать задачи механики, без этого нельзя управлять движением. На все эти вопросы дает ответ динамика. Поэтому справедливо и такое определение предмета изучения динамики:
Часть механики, в которой изучаются причины появления ускорения и рассматриваются способы его вычисления, называется динамикой.
Вопрос о причинах механического движения имеет долгую историю. Аристотель в своём трактате, который назывался «Физика», утверждал, что всякому движению есть движущая сила, поэтому все учёные-физики до XVI века искали силу, которая движет. Например, в трактате XIII века причины движения пущенной стрелы со скоростью были описаны следующим образом: сдвинувшись, стрела разрезает воздух, который находится впереди, но за оперением остаётся пустое пространство, в него входит воздух из окружающей среды и подталкивает эту стрелу (Рис. 1). Из этого объяснения выходит, что воздух является движущей силой и в разряжённом воздухе стрела будет лететь меньшее расстояние, что совершенно неверно.
Рис. 1. Движение стрелы
Утверждения Аристотеля считались абсолютной истиной до трудов Галилея. Он сформулировал закон инерции: если на тело не действуют никакие силы или действие этих сил скомпенсировано, тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.
Следующим этапом развития динамики были труды И. Ньютона. Он сформулировал систему законов (3 закона Ньютона), которые являются основными законами классической механики. В механике Ньютона силы могут иметь различную физическую природу: сила трения, сила тяжести, упругая сила и др.
Динамика Галилея - Ньютона называется классической (нерелятивистской) динамикой. В ней изучаются законы движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света с в вакууме (с = 3$.$108 м/с). Макроскопическими называют тела, состоящие из множества молекул; макроскопические тела не всегда можно принимать за материальные точки.
С помощью законов динамики изучается также движение сплошной среды, т. е. упруго и пластически деформируемых тел, жидкостей и газов.
В результате применения методов динамики к изучению движения конкретных объектов возник ряд специальных дисциплин: небесная механика, баллистика, динамика корабля, самолёта и т. п.
Основные понятия классической механики:
Мамсса - скалярная физическая величина, являющаяся количественной мерой инертности тела, а также характеризующая количество вещества в теле;
Симла - векторная физическая величина, являющаяся мерой взаимодействия тел и приводящая к появлению у тела ускорения или к деформации тела. Сила характеризуется величиной, направлением и точкой приложения;
Линия действия силы - это линия, вдоль которой действует сила. Если тело является абсолютно твердым, то точку приложения силы можно перемещать вдоль линии действия силы в пределах тела;
Импульс - векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость: $\overrightarrow{р}=m\overrightarrow{v}$;
Энергия - количественная характеристика движения и взаимодействия тел, их способности совершать изменения во внешнем мире.
Алгоритм решения задач по теме «Динамика»
- Сделать чертеж по плану:
- Опора (если есть)
- Тело
- Силы
- Ускорение (если есть)
- Оси координат (х вдоль $\overrightarrow{a}$)
- Проанализировать состояние объекта: покой, равномерное прямолинейное движение или равноускоренное движение. Записать I или II закон Ньютона, описывающий условие данной задачи в векторной форме.
- Сделать проекции этого выражения на оси.
- Записать систему уравнений, добавив в неё при необходимости формулу силы трения или уравнения кинематики.
- Решить систему уравнений относительно неизвестной.
- Причины возникновения движения макроскопических тел
- Причины возникновения движения микроскопических тел
- Причины возникновения движения любых тел
- Причины изменения движения любых тел
- То же самое, что и количество вещества в этом теле
- Свойство тела, проявляющееся в его стремлении сохранить данную скорость движения
- Свойство тела, проявляющееся в его способности притягиваться к другим телам, а также притягивать к себе другие тела
- То же самое, что и вес тела
