ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Абсолютно твердое тело. Материальная точка. Система отсчета из "Курс теоретической механики " Первая часть настоящего курса теоретической механики — статика твердого тела — представляет собой учение о равновесии сил, приложенных к твердому телу. В статике рассматриваются следующие две основные задачи 1) замена данной системы сил, приложенных к твердому телу, другой системой сил, ей эквивалентной, и 2) вывод общих условий, при которых твердое тело под действием приложенных к нему сил остается в состоянии покоя или в состоянии равномерного прямолинейного поступательного движения (т. е. вывод условий равновесия сил, приложенных к твердому телу). [c.31] Поэтому основными понятиями, с которыми прежде всего приходится встречаться при изучении статики, являются понятие твердого тела и понятие силы. [c.31] Необходимо заметить, что в статике твердое тело рассматривается как абсолютно твердое. Абсолютно твердым называется такое тело, расстояния между каждыми двумя точками которого остаются всегда неизменными другими словами, абсолютно твердое тело всегда сохраняет неизменной свою геометрическую форму (не деформируется). В действительности, как известно из опыта, не существует абсолютно твердых тел. Во всяком твердом теле мы всегда наблюдаем при соответствующих условиях те или иные деформации. Нанример, стальная балка, лежащая на двух опорах, испытывает деформацию изгиба под действием положенного на нее груза если возьмем металлический стержень и прикрепим его вертикально одним концом к потолку, а к другому его концу подвесим некоторый груз, то длина стержня нри этом несколько увеличится в данном случае будем иметь деформацию растяжения. [c.31] Однако, если это упрощение оказывается достаточным для успешного изучения статики твердого тела, то в динамике исследование движения даже такой упрощенной модели, как абсолютно твердое тело, представляет собой далеко не простую задачу. Как хорошо известно из повседневных наблюдений, движения отдельных точек твердого тела в общем случае неодинаковы (отдельные точки тела, например точки вагонного колеса, катящегося по рельсу, движутся по различным траекториям с различными скоростями). Поэтому изучение динамики приходится начинать с изучения движения еще более простого объекта — так называемой материальной точки. [c.32] Под материальной точкой в теоретической механике понимают такое тело, размеры которого по всем направлениям весьма малы, так что различием в движении отдельных точек этого тела можно пренебречь. [c.32] В теоретической механике иногда и тела конечных размеров рассматривают как материальные точки это делают в тех случаях, когда в условиях данной задачи размеры тела не играют существенной роли и потому ими можно пренебречь. Например, в задаче о движении планет вокруг Солнца планеты рассматриваются как материальные точки ввиду того, что их размеры весьма малы сравнительно с их расстояниями от Солнца. [c.32] Если твердое тело конечных размеров имеет поступательное движение, то все его точки движутся одинаково (они описывают одинаковые траектории и имеют численно равные и одинаково направленные скорости) примером такого поступательного движения твердого тела может служить прямолинейное движение кузова железнодорожного вагона. Чтобы определить в этом случае движение твердого тела, достаточно, как увидим в динамике, найти движение одной его точки — центра тяжести тела, предполагая при этом, что вся масса тела сконцентрирована в этой точке. Поэтому в динамике в случае поступательного движения твердого тела мы можем рассматривать это тело как материальную точку, совпадающую с его центром тяжести и имеющую массу, равную массе этого тела. [c.32] Всякое механическое движение материальной точки или материального тела конечных размеров мы можем наблюдать и изучать только по отношению к какому-нибудь другому физическому телу, например по отношению к Земле. При этом положение наблюдаемого движущегося объекта относительно этого другого физического тела определяется в механике при помощи некоторой выбранной системы координат (большей частью системы декартовых прямоугольных координат), неизменно связанной с этим физическим телом (например, с Землей). Система координат, неизменно связанная с каким-нибудь физическим телом, относительно которого определяется положение данного движущегося объекта, называется в механике системой отсчета. [c.33] Система отсчета, по отношению к которой являются справедливыми основные законы классической механики, т. е. основные законы движения, установленные в точном и окончательном виде Галилеем и Ньютоном, называется инерциалъной или галилеевой системой отсчета. Понятно, что в классической механике при изучении движения материальных тел мы должны пользоваться инерциальной системой отсчета. Вопрос о том, возможно ли и каким образом применять законы классической механики к изучению движения, отнесенного к неинерциальной системе отсчета, будет выяснен в динамике. Опыт и наблюдения показывают, что при изучении механического движения в очень многих случаях и почти во всех случаях технической практики систему отсчета, связанную с Землей, можно с большой степенью точности считать инерциальной системой. [c.33] Поэтому в статике мы всегда будем пользоваться системой отсчета, неизменно связанной с Землей. [c.33] В связи с этим следует подчеркнуть, что когда в статике мы говорим, что данное тело находится в равновесии, т. е. что под действием приложенных к нему сил тело остается в покое или движется поступательно, равномерно и прямолинейно, то здесь имеется в виду покой или движение тела по отношению к выбранной нами инерциальной системе отсчета, т. е. по отношению к Земле. [c.33] Вернуться к основной статье