ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Динамика материальной точки из "Физические основы механики и акустики " Я излагал начала, принятые математиками II подтвержденные многочисленными опытами. Пользуясь первыми двумя законами. Галилей нашел, что падение тел пропорционально квадрату времени... [c.27] Из этих же двух законов Христофор Врен, Иоанн Уаллис и Христиан Гюйгенс, величайшие геометры нашего времени, вывели законы удара и отражения тел... [c.27] В основе классической механики лежат три закона динамики, сформулированные И. Ньютоном в работе Математические начала натуральной философии (1687). На основе этих трех законов Ньютон разработал общий метод изучения сложных механических явлений и создал стройную систему классической механики, получившей успешное развитие в последующее время. Поэтому названия трех основных законов динамики связывают с именем Ньютона. [c.27] Первый закон динамики — закон инерции — был впервые установлен Галилеем (1564—1642), который, основываясь на своих опытах, пришел к выводу о том, что если на тело не действуют никакие другие тела, то оно сохраняет состояние покоя или прямолинейного равномерного движения. [c.27] Из закона Галилея следует, что ускорение тела определяется воздействием на него других тел, а если этих воздействий нет, то оно движется с постоянной скоростью, в частности покоится . [c.27] Еще до Галилея понимали, что тело удерживается в состоянии иокоя, если оно не понуждается воздействием со стороны каких-либо других тел выйти из этого состояния, и что ири отсутствии воздействия со стороны других тел нет причин, заставляющих движущееся прямолинейно тело изменить наиравление своего движения. Но на протяжении многих веков считалось непреложной истиной мнение Аристотеля (384—322 до н. э ), сделанное на основе наблюдений, что движущееся тело остановится, если другое тело, его толкающее, прекращает свое действие. Это действие одного тела иа другое называют силой. По Аристотелю, сила — причина движения (скорости) тела при отсутствии силы тело покоится н только покоится. [c.27] Галилей первым понял, что, для того чтобы тело сохраняло состояние своего движения, не нужно никаких действий со стороны других тел. [c.28] Теперь мы понимаем, что когда мы толкаем тележку — действуем на нее с некоторой силой, то эта сила уравновешивает воздействие на нее других тел, в частности силу трения, возникающего между тележкой и дорогой, по которой она катится, и силу сопротивления воздуха — среды, в которой она движется. Нетрудно показать, что, уменьшая трение и сопротивление воздуха, можно создать такие условия, при которых движение тела будет происходить почти по закону Галилея. [c.28] Все реальные тела в природе в той или иной стеиени испытывают воздействие со стороны других тел, поэтому можно только мысленно представить такой предельный случай, когда на движущееся тело не оказывают действия никакие другие тела и, следовательно, закон Галилея будет выполняться в точности. [c.28] Обычно нам довольно часто приходится наблюдать состояние покоя или равномерного прямолинейного движения тел, но во всех этих случаях мы имеем дело с телами, воздействия на которые со стороны других тел уравновешивают друг друга. [c.28] Явление сохранения скорости движения тел (в частности, состояния покоя) при отсутствии воздействия на них со стороны других тел называют инерцией. [c.28] Первый закон динамики выполняется не во всякой системе отсчета. Это обусловлено тем, что состояние покоя тела или же равномерного прямолинейного его движения относительно и зависит от системы отсчета, по отношению к которой рассматривается движение тела. Пусть, например, имеются две системы отсчета, движущиеся друг относительно друга с некоторым ускорением. Тогда тело, находящееся в покое относительно одной из них, будет, очевидно, относительно другой двигаться ускоренно. Следовательно, первый закон динамики не будет одновременно выполняться в этих двух системах отсчета. [c.28] Системы отсчета, в которых выполняется первый закон динамики, называются инерциальными. [c.28] Любая система отсчета, движущаяся с постоянной скоростью относительно какой-либо инерциальной системы отсчета, будет тоже инерциальной. Это следует из того, что скорость тела по отношению к любой такой системе отсчета остается постоянной, но скорость в каждой из этих систем различна. [c.28] Система отсчета, связанная с земной поверхностью, не является инерциальной, так как Земля вращается вокруг своей оси и, кроме того, движется относительно Солнца по криволинейной траектории (по эллипсу) и, следовательно, с ускорением. Однако в ряде практически важных задач неинерциальностью системы отсчета, связанной с земной поверхностью, можно пренебречь и считать ее инерциальной. В отдельных случаях можно считать инерциальной и систему отсчета, связанную с каким-либо телом, движущимся по поверхности Земли (поездом, теплоходом и т. д.), если внешние воздействия на это тело скомпенсированы в пределах точности, требуемой для решения данной задачи. [c.29] В некоторых случаях неинерциалытость систем отсчета, связанных с Землей, существенно проявляется при изучении относительно них тех или иных механических явлений. Более подробно этот вопрос рассмотрен дальше. [c.29] Из первого закона динамики, как уже говорилось, следует, что ускорение тела возникает только в результате действия на него других тел. [c.29] В классической механике, чтобы количественно оценить в данный момент времени воздействие на тело другого тела и направление этого воздействия, вводится понятие силы. [c.29] На поверхности стола лежит стальной шар. Он находится в покое относительно стола до тех пор, пока на него не действуют другие тела. На шар, как и на все другие тела, действует притяжение Земли, но, как станет ясно из дальнейшего, притяжение Земли компенсируется действием стола на шар. Чтобы вывести шар из состояния покоя, надо непосредственно воздействовать на него другим телом, т. е. толкнуть его вдоль стола, например, рукой. Можно поступить и иначе. Будем приближать к шару магнит. (Для этого опыта лучше положить шар на гладкое стекло.) Нетрудно убедиться, что, хотя магнит и не соприкасается с шаром, он заставляет его выйти из состояния покоя и, следовательно, приобрести ускорение. Приближая магнит к шару с разных сторон, мы увидим, что шар во всех случаях будет двигаться к магниту. [c.29] Вернуться к основной статье