Dinamika: osnovni zakoni i opis

U dinamici, osnovni zakoni koje je Newton utvrdio, dokazuju postojanje referentnog okvira, inercijalnog. U odnosu na njega, tijela se kreću u ravnomjernom i pravocrtnom redoslijedu ili se odmaraju. Pod uvjetom da nijedna druga tijela nisu pogođena ili kada se nadoknađuje. Na tim je pozicijama značenje Newtonovog prvog zakona.

Iz povijesti

Postojanje takve pravilnosti preuzima Galileo. Napravio je eksperiment s posudom, prema kojem se stakla kugla mogu brže gurnuti. Ako se oslobodi, ona će se kotrljati i zaustaviti samo kad dostigne drugu stranu posude na istoj visini kao što je spuštena. Ako uzmete izduljenu posudu, rezultat će biti identičan.

Ako zamislimo beskonačno dugo posudu koja nema drugog ruba, lopta će prijedlog u stalnim pokazatelja brzine, koje su pravocrtni i ujednačena, beskonačnog vremena, kao drugi kraj je jednostavno nema. Ako zamislimo beskonačno dugo posudu koja nema drugog ruba, lopta će izvesti pokret sa konstantnom brzinom, linearne i jedinstven način beskonačan broj puta, dok je drugi kraj je jednostavno nema.

Ovo je promatranje omogućilo znanstveniku da shvati da je ovo prirodno stanje objekata. Pokret je jednako prirodan kao i ostatak. Prije toga, vjerovalo se da je svaki pokret uzrokovan djelovanjem sile.

Novije studije

Zamislimo padobranca koji dugo skokni. Koje sile djeluju na njemu? Prije svega, to je snaga gravitacije koja privlači osobu na zemlju.

Drugo, to je sila otpora zraka, koja neutralizira sila gravitacije. Kada su ove dvije sile jednake, padobranac pada na konstantnu brzinu.

Zaključci iz primjera

Možemo reći da se u takvom referentnom okviru manifestira temeljna imovina. Ako se tijelo na kojem prisiliti ne djeluje u obzir, ili takva radnja se nadoknađuje, tijelo bilo u stanju mirovanja ili nejednoliko gibanje nastaje kada brzina je konstantna na istoj liniji. Osnovni zakoni dinamike se manifestiraju upravo u opisanom procesu.

Analiza Newtonovog drugog zakona

Razmotrite bicikliste na kojem dvije sile djeluju vodoravno:

• pritisak papučica;
• otpor zraka i trenje.

Kada su ove dvije sile jednake, njihova ukupna akcija je nula. Zatim, u skladu s Newtonovim prvim zakonom, bicikl se kreće na jednostavan i ujednačen način.

Što se događa ako biciklisti pritisne papučice teže? Tada će se F (r) povećati i ubrzati će početi. Ako uklonimo ovu silu, ostat će samo suprotna sila otpora F (conf) koja uzrokuje usporavanje kretanja.

Potvrda drugog zakona dinamike

Newton tvrdi da su snage jednake masi pomnoženom s ubrzanjem. To znači da slučajevi se uzimaju u obzir kad postoji sila koja se dobiva i nema ravnoteže. F (jednako) je zbroj svih primijenjenih sila.

Tada slijedi da je (ubrzanje) = F (jednako) / m

Iz toga slijedi da je to sila koja uzrokuje ubrzanje, a ne obratno. U prisustvu sile postoji i ubrzanje.

primjer

Uzmi autobus, mase od 2000 kg. Horizontalno postoje dvije sile koje djeluju na ovom vozilu:

• potisak motora;
• otpor zraka i trenje.

Neka sila sile potiska motora iznosi 3000 N, a sila otpora - 2500 N. Da bi se drugi zakon Newtona koristio bio racionalan, bit će potrebno pronaći indeks nastale sile.

F (jednako) = 500 N desno, jer sila ima smjernice.

Stoga slijedi da je ubrzanje sila podijeljena s masom, kako dinamika govori svojim temeljnim zakonima.

Da bi se riješili problemi pomoću Newtonovog drugog zakona, važno je utvrditi upravo tu silu koja nastaje.

Dokaz o valjanosti Newtonovih zakona

Razmotrimo primjer s okvirom. Kada leži na stolu, na ovome objektu djeluju nekoliko sila:

• ozbiljnost;
• reakcija potpore.

Ako gurnete kutiju udesno, između njega i stola pojavit će se trenja. Izračunat ćemo dobivenu silu i ubrzanje.

Okomite sile ovdje su uravnotežene, nadoknađuju jedna drugu. Okomita sila je nula. Desne i lijeve sile djeluju, a razlika pokazuje prednost desno. Ubrzanje okvira može se izračunati dijeljenjem mase ovog objekta s razinom učinka sile.

Razmatranje prvih dviju izjava Newtona pomoglo je formulirati pravilo temeljnog zakona dinamike gibanja.

Treći zakon Newton

Osnovni zakon dinamike u slučaju rotacijskog gibanja jest činjenica da je djelovanje jednako protuobavljenju. Kada jedno tijelo privlači ili odbije drugu, privlači i odbija od prvog istom silom.

Zamislite automobil koji ulazi u zid brzinom. U tom slučaju, stroj pritisne debljinu stijenke s određenom silom. Zid reagira i jednako utječe na vozilo.

Prema tome, kada stroj gura zid prema naprijed, potonji gura natrag automobil. Učinak ovih sila je posve drukčiji. Zid ostaje u istom položaju, a transport je mnogo manje sretan. Razlog za taj učinak je značajna razlika u masi:

a = F / m

Zid ima malu masu i veliko ubrzanje. I obrnuto, u odnosu na automobil. Kada dva tijela djeluju, postoje dvije sile koje moraju ispunjavati uvjete:

• biti jednak u vrijednosti;
• suprotno u smjeru;
• biti povezan s različitim tijelima;
• imaju istu prirodu.

Iskustvo s balonom

Osnovni zakon dinamike tijela može se uzeti u obzir uz primjenu napuhane kugle. Ako ga pustite, lopta će gurnuti zrak iz mlaznice, što pomaže da se gurne naprijed. Ovo će biti dokaz Newtonovog trećeg zakona. Jednostavno je, ali često uzrokuje poteškoće prilikom prijave za rješavanje problema.

O dinamici rotacijskog gibanja

Poznavanje osnovnog zakona dinamike čvrstog tijela omogućuje nam da razmotrimo zakone rotacijskog gibanja. Da biste to učinili, morate se sjetiti odluku osnovnih problema mehanike, kad u svakom trenutku moguće je odrediti položaj tijela u prostoru u odnosu na druga tijela.

U ovom slučaju govorimo o jednodimenzionalnom pokretu. Poznato je da postoji vrsta kretanja u kojoj se svaka točka pomiče duž osi rotacije.

U tom slučaju, različite točke tijela kreću se različitim brzinama duž različitih putanja. U tom slučaju, osi i kutovi rotacije ostaju česti. S obzirom na rotacijsko gibanje, bolje je pretpostaviti da se glavni zadatak mehanike rješava ako je bilo moguće naznačiti kut rotacije tijela u bilo kojem trenutku vremena.

To će biti primjena temeljnog zakona dinamike u odnosu na rotacijsko tijelo.

Kako izračunati ubrzanje tijela?

Osnovni zakon dinamike rotacijskog gibanja tijela zahtijeva određivanje onih sila koje imaju utjecaja na nju. Poznavajući ove informacije, možete primijeniti Newtonov drugi zakon i naći ubrzanje tijela u bilo kojem trenutku.

Poznavanje takvih podataka i primjenu zakona kinematike, trenutno možete pronaći koordinate tijela. Ovo je tehnologija za rješavanje osnovnog problema mehanike. Preformuliraju ga u rotacijsko gibanje, krećući se suprotno od željenog rezultata. Kako bi se utvrdilo vrijednost okretanja kuta tijela u bilo kojem trenutku, potrebno je podsjetiti na kinematiku rotacijskog gibanja, koja uključuje kutno ubrzanje.

Postoji jednadžba koja omogućuje odgovor na pitanje što će biti kutna ubrzanja.

Da bi se stvorila takva jednadžba, nužno je prisjetiti se zakona kinematike o rotacijskom gibanju. Ako je naprijed tip pokret karakterizira brzina, isti koncept kada je u pitanju okretnog parametri gibanje su kutna brzina - fizička količina definiraju kako se odnositi kut kojim tijelo se zakreće za određeni vremenski period u vremenu trajanja ovog omjera.

Kutna brzina se mora pomnožiti s razmakom od rotacijske osi do točke interesa. Najjednostavniji oblik rotacijske rotacije je ujednačen, pri čemu se tijelo istodobno rotira do istih kutova bez ubrzavanja.

Na tijelu koje se ravnomjerno roti, svaka točka ima svoju brzinu kretanja. I mijenja se u smjeru s centripetalnim indikatorima ubrzavanja.

Smjer ove akcije događa se duž tangenskog polumjera do središta kruga.

Neravnomjerna rotacija - ovaj pokazatelj odnosa s kojim se mijenjaju kutna brzina za vremensko razdoblje u odnosu na trajanje tog intervala.

Stoga slijedi zakon o promjeni kutne brzine:

W (t) = Wo + Et

Komponenta ubrzanja može biti usmjerena ne samo duž radijusa, već i uzduž tangente. To je važno uzeti u obzir prilikom mjerenja.

Sažimo rezultate

U skladu s osnovnim zakonima dinamike, tijelo izvodi kretanje na ravnomjeran i pravocrtan način sve do trenutka kada druge snage djeluju na njemu. Ako je tijelo u miru, nastavit će se sve dok ga ne utječe na silu.

Iz toga slijedi da je pokret prirodno za tijelo kao i za ostalo. Da biste promijenili to ili ono stanje, određena se sila mora primijeniti na tijelo.Druga točka osnovnog zakona dinamike kaže da rezultatna sila uzrokuje ubrzanje. Ako je F (jednak) = 0, tada će i broj ubrzanja biti nula. U tom slučaju, indikatori brzine također će biti konstantni ili nuli.

Slijedi da vladavina prvoga Newtonskog zakona glatko ulazi u drugi. Za učenjake XVII. Stoljeća, ti dokazi su bili najveće otkriće.

Uz pomoć Newtonovog trećeg zakona, moguće je uspješno riješiti probleme iz sekcije "Dynamics".