Час) Взаимодействие материальных тел. Инерциальные и неинерциальные системы координат. Законы Ньютона. Масса. Сила. Уравнение движения. Роль начальных условий.

Инерциальные системы отсчета – определение см. ранее. Все другие системы отсчета называются неинерциальными. Например, системы отсчета, движущиеся с ускорением. Конкретно – падающие свободно тела (самолет, лифт). В неинерциальных системах отсчета не выполняются все законы механики, например, закон инерции – первый закон Ньютона.

При взаимодействии тел возникают силы и меняется характер движения тел. Подобные процессы движения тел описываются тремя законами Ньютона.

Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействия со стороны других тел не заставят ее изменить это состояние.

Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон Ньютона называется также законом инерции. Первый закон Ньютона выполняется только в инерциальных системах отсчета. Примеры: система отсчета, связанная с Солнцем (в идеале). Центр системы находится в Солнце, а оси направлены к звездам и на большом удалении от Солнца, чтобы его притяжением пренебречь. Система отсчета, связанная с Землей на ее плоскости строго говоря неинерциальная, т.к. Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца, эти эффекты незначительны и при решении многих задач ими можно пренебречь.

Масса тел – физическая величина, являющаяся одной из характеристик материи, определяющая ее инерционные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства. Доказано, что эти массы одинаковы.

Сила – это векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.

Второй закон Ньютона: ускорение приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материально точки (тела). В «СИ» коэффициент пропорциональности k = 1. Тогда

(17) или (18)

Учитывая, что m = cоnst, то ее можно внести под знак дифференциала: Величина - импульс тела, тогда

, (19) это также второй закон Ньютона. Его также называют уравнением движения. Единица силы (ньютон). Если действует несколько сил, то они геометрически (векторно) складываются:

(20)

Силы и ускорения можно разлагать на составляющие.

При начальных условиях, равных нулю, кинематические уравнения значительно упрощаются.

Третий закон Ньютона: для двух взаимодействующих тел сила действия равна силе противодействия, они приложены к разным телам и имеют одинаковую природу. Примеры:

1)Взаимодействие Земля – Луна, обе – гравитационные силы,

2)Взаимодействие тела и опоры, обе – силы упругости,

3)(ядро – электрон), электрические силы, и т.п.