Dynamika: základní zákony a popis

V dynamice základní zákony, které Newton založil, prokazují existenci referenčního rámce, inerciálního. Ve vztahu k němu se tělo pohybuje v jednotném a přímočarém pořádku nebo je v klidu. Za předpokladu, že nejsou ovlivněny žádné jiné subjekty, nebo pokud jsou kompenzovány. V těchto pozicích je význam Newtonova prvního zákona.

Z historie

Existenci takové pravidelnosti předpokládal Galileo. Provedl experiment s nádobou, podle níž může být skleněná kulička rychlejší. Pokud se uvolní, bude se točit a zastavit pouze tehdy, když se dostane na druhou stranu nádoby ve stejné výšce, jakou byla snížena. Pokud použijete delší nádobu, výsledek bude stejný.

Představíme-li si nekonečně dlouhý kontejner, který nemá druhý okraj, bude míč, aby pohyb ve stálých ukazatelů rychlosti, které jsou přímočaré a jednotná, nekonečný čas, jak druhý konec je prostě chybí. Představíme-li si nekonečně dlouhý kontejner, který nemá druhý okraj, bude míč vykonávat pohyb s konstantní rychlostí, lineární a jednotným způsobem nekonečný počet opakování, protože druhý konec je prostě chybí.

Toto poznání umožnilo vědcům uvědomit si, že jde o přirozený stav objektů. Pohyb je stejně přirozený jako odpočinek. Předtím se věřilo, že každé hnutí je způsobeno působením síly.

Novější studie

Představme si parašutista, který dělá dlouhý skok. Na jaké síly se na ni podílejí? Především je to síla gravitace, která přitahuje člověka na zem.

Zadruhé je to síla odporu vzduchu, která působí proti síle gravitace. Když jsou tyto dvě síly rovnocenné, padá parašutista konstantní rychlostí.

Závěry z příkladů

Můžeme říci, že v takovém referenčním rámci se projevuje základní vlastnost. Pokud si to tělo, na kterém síla nepůsobí v úvahu, nebo je tato akce je kompenzována, tělo buď v klidu nebo se vyskytuje rovnoměrný pohyb, když je rychlost konstantní na stejném řádku. Základní zákony dynamiky se projevují právě v popisovaném procesu.

Analýza druhého zákona Newtona

Zvažte cyklistu, na kterém působí dvě síly vodorovně:

• stisknutí pedálů;
• odpor vzduchu a tření.

Když jsou tyto dvě síly rovny, jejich celková akce je nulová. Potom, podle Newtonova prvního zákona, se kolo pohybuje přímým a jednotným způsobem.

Co se stane, když cyklista tlačí pedály silněji? Pak se zvýší F (r) a začne se zrychlení. Pokud tuto sílu odstraníme, zůstane pouze odporová síla F (conf), což způsobí zpomalení pohybu.

Potvrzení druhého dynamického zákona

Newton tvrdil, že síly jsou stejné jako hmotnost vynásobená akcelerací. To znamená, že případy jsou zvažovány, když je výsledná síla a neexistuje žádná rovnováha. F (rovné) je součet všech aplikovaných sil.

Poté následuje, že (zrychlení) = F (rovné) / m

Z toho vyplývá, že to je síla, která způsobuje zrychlení, a nikoli naopak. V přítomnosti síly je také zrychlení.

Příklad:

Take autobus, jehož hmotnost je 2000 kg. Vodorovně působí na toto vozidlo dvě síly:

• tah motoru;
• odpor vzduchu a tření.

Nechť síla motoru na sběrnici je 3000 N a síla odporu - 2500 N. Pro použití druhého zákona Newtona bylo racionální, bude nutné najít index výsledné síly.

F (rovné) = 500 N vpravo, protože síla má směry.

Z toho vyplývá, že akcelerace je síla dělená hmotností, protože dynamika hovoří svými základními zákony.

Chcete-li vyřešit problémy pomocí druhého zákona Newtona, je důležité přesně určit tuto výslednou sílu.

Důkaz platnosti Newtonových zákonů

Zvažme příklad s krabicí. Když leží na stole, působí na tento objekt několik sil:

• gravitace;
• reakce podpory.

Pokud zatlačíte krabici doprava, vznikne třecí síla mezi ní a stolem. Vypočítáme výslednou sílu a zrychlení.

Vertikální síly zde jsou vyrovnané, vyrovnávají se navzájem. Vertikální síla je nulová. Pravá a levá síla působí, rozdíl ukazuje výhodu vpravo. Zrychlení krabice lze vypočítat dělením hmotnosti tohoto objektu rozdílem síly.

Zvažování prvních dvou výroků Newtonu pomohlo formulovat pravidlo základního zákona dynamiky pohybu.

Na třetím zákoně Newtona

Základním zákonem dynamiky v případě rotačního pohybu je skutečnost, že se akce rovná protiřečení. Když jedno tělo přitahuje nebo odpuzuje jiné, přitahuje a odpuzuje od prvního těla stejnou silou.

Představte si, že auto, které vstupuje do zdi rychlostí. V tomto případě stroj zatlačuje na tloušťku stěny s určitou silou. Stěna reaguje a působí stejným způsobem na vozidlo.

V důsledku toho, když stroj zatlačí stěnu dopředu, posune vozidlo zpět. Účinky těchto sil jsou zcela odlišné. Stěna zůstává ve stejné poloze a doprava je mnohem méně šťastná. Důvodem tohoto účinku je významný rozdíl v hmotnosti:

a = F / m

Stěna má malou hmotnost a velké zrychlení. A naopak, ve vztahu k vozu. Když dvě těla vzájemně reagují, existují dvě síly, které musí splňovat požadavky:

• být rovnocenné v hodnotě;
• proti směru;
• být připojeny k různým orgánům;
• mají stejnou povahu.

Zkušenosti s balónkem

Základní zákon o dynamice těla může být zvažován pomocí příkladu nafukovací míč. Pokud ho uvolníte, kulička vytlačí vzduch z trysky, což pomáhá posunout dopředu. Bude to důkaz třetího zákona Newtona. Je to jednoduché, ale často způsobuje potíže s žádostí o řešení problémů.

O dynamice rotačního pohybu

Znalost základního práva dynamiky pevného těla nám umožňuje zvážit zákony rotačního pohybu. K tomu je třeba připomenout řešení základních problémů mechaniky, kdy je kdykoli možné určit polohu těla v prostoru vzhledem k ostatním tělesům.

V tomto případě mluvíme o jednorozměrném pohybu. Je známo, že existuje určitý druh pohybu, ve kterém se každý bod pohybuje podél osy otáčení.

V tomto případě se různé body těla pohybují různými rychlostmi podél různých trajektorií. V tomto případě zůstávají osy a úhly natočení běžné. Vzhledem k rotačnímu pohybu je lepší předpokládat, že hlavní úkol mechaniky bude vyřešen, kdyby bylo možné v kterémkoliv okamžiku ukázat úhel natočení těla.

Toto bude uplatnění základního zákona o dynamice vzhledem k rotačnímu tělu.

Jak vypočítat zrychlení těla?

Základní zákon o dynamice rotačního pohybu těla vyžaduje určení těch sil, které na něj působí. Pokud znáte tyto informace, můžete použít druhý zákon Newtona a nalézt akceleraci těla kdykoli.

Pokud znáte takové údaje a aplikujete zákony kinematiky, můžete momentálně nalézt souřadnice těla. Jedná se o technologii pro řešení základního problému mechaniky. Přeformulujeme to do rotačního pohybu, pohybujeme se opačným směrem než požadovaný výsledek. Pro určení hodnoty úhlu natočení těla je třeba kdykoli vyvolat kinematiku rotačního pohybu, která zahrnuje úhlové zrychlení.

Existuje rovnice, která umožňuje odpovědět na otázku, co bude úhlové zrychlení.

Abychom vytvořili takovou rovnici, je třeba připomenout zákony kinematiky o rotačním pohybu. Je-li přední typ pohyb vyznačuje rychlostí, stejný koncept, kdy s ohledem na rotační pohybové parametry jsou úhlová rychlost - fyzikální veličina definující, jak se týká úhlu, o kterou se těleso otáčí po určitou dobu na časový průběh tohoto poměru.

Úhlová rychlost musí být vynásobena vzdáleností od osy otáčení k bodu zájmu. Nejjednodušší forma otáčení rotace je stejnoměrná, když se zároveň tělo otáčí do stejných úhlů bez zrychlení.

Na těle, které se rotuje rovnoměrně, má každý bod svou vlastní rychlost pohybu. A to se změní ve směru s indikátory zrychlení centriety.

Směr této akce se děje podél poloměru tečny do středu kruhu.

Nerovnoměrná rotace - tento ukazatel vztahu, se kterým se mění úhlová rychlost po dobu odpovídající délce tohoto intervalu.

Proto se řídí zákonem o změně úhlové rychlosti:

W (t) = Wo + Et

Součást akcelerace může být zaměřena nejen na poloměr, ale také podél dotyku. To je důležité při měření v procesu měření.

Shrňme výsledky

V souladu se základními zákony dynamiky provádí tělo pohyb jednotným a přímočarým způsobem až do okamžiku, kdy na ni působí jiné síly. Pokud je tělo v klidu, bude pokračovat až do okamžiku, kdy do něj dopadne síla.

Z toho vyplývá, že pohyb je pro tělo stejně přírodní jako pro ostatní. Chcete-li změnit tento nebo tento stav, musí být na tělo aplikována určitá síla.Druhý bod základního zákona o dynamice říká, že výsledná síla způsobuje zrychlení. Je-li F (rovné) = 0, bude číslo zrychlení také nulové. V takovém případě budou indikátory rychlosti také konstantní nebo nulové.

Z toho vyplývá, že pravidlo prvního Newtonovského zákona plyne hladce do druhého. Pro učence XVII. Století byly tyto důkazy největším objevem.

S pomocí Newtonova třetího zákona je možné úspěšně vyřešit problémy z části "Dynamika".