ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Простейшим видом механического движения протяженного твердого тела является поступательное движение, при котором любая прямая, соединяющая две точки этого тела, остается параллельной своему первоначальному положению.

На рис. 3.7 показано поступательное движение куба. Две его вершины А и В соединены прямой линией, проходящей через центр куба С. В процессе движения линия АВ остается параллельной самой себе. Все точки тела проходят один и тот же путь за одно время. Следовательно, их скорости и ускорения равны. В противном случае точки «разъехались» бы, и тело перестало быть твердым.

ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

И ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Основные понятия динамики

Кинематика дает описание движения тел, не рассматривая вопроса о том, почему тело движется так или иначе (прямолинейно, с ускорением, по криволинейной траектории, и т.п.).

Динамика изучает движение тел в связи с причинами его вызывающими. Динамика является основным разделом механики. Объясняя причины движений или их изменений с помощью нескольких динамических характеристик и законов, она, кроме того, устанавливает связь динамических величин с кинематическими. При этом расчет любого механического движения становится исчерпывающим.

В основе так называемой классическойили ньютоновской механики лежат три закона динамики, сформулированные Ньютоном в 1687 году.

Инерциальная система отсчета –система отсчета, относительно которой свободная материальная точка, не подверженная воздействию других тел, движется равномерно и прямолинейно (по инерции). Инерциальных систем может существовать бесконечное множество. Любая система отсчета, движущаяся относительно некоторой инерциальной системы равномерно и прямолинейно будет также инерциальной.

Неинерциальная система отсчета – система отсчета, движущаяся относительно инерциальной с ускорением.

Границы применимости классической механики

Ньютоновская механика достигла в течение двух столетий таких огромных успехов, что многие физики XIX столетия были убеждены в ее всемогуществе. Считалось, что объяснить любое физическое явление означает свести его к механическому процессу, подчиняющемуся законом Ньютона.

Однако с развитием науки обнаружились новые факты, которые не укладывались в рамки классической механики. Эти факты получили свое объяснение в новых теориях – специальной теории относительности (СТО) и квантовой механике.

В СТО, созданной Эйнштейном в 1905 году, подверглись радикальному пересмотру ньютоновские представления о пространстве и времени. Этот пересмотр привел к созданию «механики больших скоростей» или, так называемой, релятивистской механики.

Новая механика не привела, однако, к полному отрицанию старой классической (ньютоновской) механики. Уравнения релятивистской механики в пределе (для скоростей малых по сравнению со скоростью света) переходят в уравнения классической механики.

Аналогично обстоит дело и в квантовой механике. Уравнения квантовой механики также дают в пределе (для масс, значительно больших по сравнению с массами атомов) уравнения классической механики.

Таким образом, развитие науки не перечеркнуло классическую механику, а лишь показало границы ее применения. Классическая механика, основывающаяся на законах Ньютона, является механикой тел больших (по сравнению с массой атомов) масс, движущихся с малыми (по сравнению со скоростью света) скоростями.