Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:physics:question2

Вопрос №2. Динамика материальной точки. Сила, масса, импульс. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета Законы Ньютона. Преобразования Галилея. Механический принцип относительности


Динамика - раздел механики, посвященный изучению движения материальных тел под действием приложенных к ним сил.
Масса тела (m) – это фундаментальная физическая величина, характеризующая его инерционные и гравитационные свойства (скалярная и аддитивная величина).
Другими словами - это мера инертности тела, гравитационного взаимодействия, энергии.

Инертность – способность сохранять скорость постоянной (или в частном случае равной нулю).
(инертные (инерционные) свойства массы характеризуются соотношениями между массой m, импульсом тела p, силой F, действующей на тело)
- импульс (векторная величина).

Сила в механике () – это величина, являющаяся мерой взаимодействия тел.



  • Первый закон Ньютона утверждает, что существуют системы отсчета, в которых тела сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии действий на них со стороны других тел или при взаимной компенсации этих воздействий. Такие системы отсчета называются инерциальными.
  • Второй закон Ньютона: ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу и обратно пропорционально его массе. Направление ускорения совпадает с направлением равнодействующей всех сил.

, т.е. ;
(сила - производная импульса по времени).

  • Третий закон Ньютона: действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе – взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны.



Инерциальная система отсчета (ИСО) - это система отсчета, в которой справедлив закон инерции: материальная точка, когда на нее не действуют никакие силы (или действие всех сил скомпенсировано), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Находясь внутри ИСО, никакими опытами нельзя установить, движется ли данная ИСО или покоится относительно другой.

Преобразования Галилея


т.А относительно k` имеет координаты (x`,y`,z`)
т.А относительно k :

- преобразование координат Галилея.

Примером может служить движение поезда с движущимся по нему человеком.


Принцип относительности

Если k – ИСО, и СО k` равномерно прямолинейно относительно k, то k` тоже ИСО.
Находясь внутри ИСО, никакими опытами нельзя установить, движется ли данная ИСО или покоится относительно другой.

Закон сложения скоростей

Закон сложения скоростей как раз формулируется этой формулой: , где - это скорость системы k, - скорость системы k`, движущейся относительно k со скоростью V.

Продифференцируем полученное выражение: , получаем выражение для ускорения: .

Таким образом, ускорение является инвариантом относительно преобразований Галилея. Масса так же инвариантна, отсюда заключаем, что уравнение динамики движения является инвариантом относительно преобразований Галилея.

examination/physics/question2.txt · Последние изменения: 2014/01/15 12:21 (внешнее изменение)