13-а. Что такое динамика

      § 13-а. Что такое динамика

Динамика (греч. «динамис» – сила) – раздел физики, изучающий причины движения тел. Динамика использует понятия массы, силы, импульса, работы, энергии и другие. С большинством этих величин вы уже начинали знакомство в 7 классе. Повторим эти знания и расширим их.

Масса – характеристика гравитационных и инертных свойств тела. Чем больше масса тела, тем заметнее его притяжение к другим телам (гравитационное проявление массы, см. § 2-а). Чем больше масса, тем больше требуется времени, чтобы изменить скорость тела (инертное проявление массы, см. § 2-б). Единица массы – 1 кг, это масса гири-эталона килограмма, а измерительный прибор – весы. Помимо них для измерения массы можно использовать метод взаимодействия: подбирая массу гирь, добиваются, чтобы при взаимодействии одинаковых тележек тело и гири приобретали равные скорости (см. рисунок). В этом случае масса тела будет равна массе гирь. Масса является скалярной величиной.

Сила – характеристика действия одного тела на другое в отношении изменения быстроты и/или направления движения тела, то есть появления ускорения. Чем больше приложенная сила, тем быстрее меняется вектор скорости тела. Единица силы – 1 Н. Это такая сила, которая будучи приложенной к телу массой 1 кг, будет изменять его скорость на 1 м/с за 1 с. Прибор для измерения сил – динамометр. Его применение основано на сравнении измеряемой силы с силой упругости, возникающей в пружине динамометра. Сила – векторная величина (см. § 3-а).

В отличие от скалярных величин, которые складываются алгебраически, силы, как и все векторные величины, складываются геометрически. Это, например, можно сделать по правилу параллелограмма (см. § 12-г). Силу, получающуюся в результате сложения сил, действующих на одно и то же тело, и оказывающую на это тело такое же действие, как и заменяемые ею силы, называют равнодействующей силой (см. § 3-в).

Механическая работа (работа силы) – характеристика действия силы, определяемая её вектором и перемещением тела: A=F·s·cos(a). Взгляните на чертёж. Если вектор силы сонаправлен с вектором перемещения тела, то угол между ними 0°, его косинус +1, соответственно, работа силы F1 положительна. Если вектор силы противонаправлен вектору перемещения, то угол между ними 180°, его косинус –1, поэтому работа силы F3 отрицательна. Если векторы перпендикулярны, косинус 90° между ними равен нулю, поэтому сила F2 не совершает механическую работу.

Энергия – характеристика способности тела совершать механическую работу. Единица энергии, как и работы – 1 Дж, и они обе являются скалярными величинами. В 7-8 классах мы начали знакомство с энергиями разных видов (см. § 5-д, § 5-е, § 6-д, § 7-д). Сумму кинетической и потенциальной энергий тела мы назвали механической энергией тела, а сумму кинетических и потенциальных энергий всех частиц тела – внутренней энергией тела. Для энергий всех видов справедлив закон сохранения и превращения энергии – первый закон термодинамики (см. § 6-з).

С импульсом тела – произведением его массы на вектор скорости и импульсом силы – произведением вектора силы на время её действия мы пока не знакомились. Мы сделаем это при изучении динамики (см. § 13-и).

Основная задача динамики – предсказать характер движения тел, если известны действующие силы и так называемые начальные условия: координаты и скорости взаимодействующих тел. Динамика должна также учитывать их массы, импульсы, энергии, мощности и КПД (см. § 6-б, 6-в).

Источник

Поделитесь с другими:

Если материал понравился Вам и оказался для Вас полезным, поделитесь им со своими друзьями!

Читать по теме:

Интересные статьи: