En dynamique, les lois fondamentales établies par Newton prouvent l'existence d'un référentiel inertiel. Par rapport à elle, les corps se meuvent de manière uniforme et rectiligne ou sont au repos. À condition qu'il n'y ait pas d'influence d'autres organismes, ou dans le cas où il est compensé. Ces dispositions sont le sens de la première loi de Newton.
Depuis l'historique
L'existence d'une telle régularité a été supposée par Galileo. Il a fait une expérience avec un récipient sur lequel une boule de verre peut rouler plus vite. Si vous le lâchez, il roulera et ne s'arrêtera que lorsqu'il atteindra l'autre bord du navire à la même hauteur à partir de laquelle il a été abaissé. Si vous prenez un bol plus long, le résultat sera identique.
Si vous imaginez un conteneur infiniment long qui n'a pas de deuxième bord, la balle se déplacera à des indicateurs de vitesse constants, qui sont rectilignes et uniformes, pendant un temps infini, puisqu'il n'y a tout simplement pas d'autre bord. Si nous imaginons un récipient infiniment long qui n'a pas de deuxième arête, la balle se déplacera, à vitesse constante, de manière rectiligne et uniforme un nombre infini de fois, puisque l'autrele bord est simplement manquant.
Cette observation a permis au scientifique de se rendre compte que c'est l'état naturel des objets. Le mouvement est aussi naturel que le repos. Avant cela, on croyait que tout mouvement était causé par l'action d'une force.
Recherches plus récentes
Imaginons un parachutiste faisant un saut en longueur. Quelles forces agissent dessus ? Tout d'abord, c'est la force de gravité, qui attire une personne vers la terre.
Deuxièmement, c'est la force de résistance de l'air, qui contrecarre la force de gravité. Lorsque ces deux forces sont égales, le parachutiste tombe à vitesse constante.
Conclusions des exemples
On peut dire qu'une propriété fondamentale se manifeste dans un tel cadre de référence. Si nous considérons un corps en lui, sur lequel la force n'agit pas, ou une telle action est compensée, alors le corps est soit au repos, soit le mouvement se produit de manière uniforme, lorsque la vitesse est constante sur une ligne. Les lois fondamentales de la dynamique se manifestent précisément dans le processus décrit.
Analyse de la seconde loi de Newton
Considérons un cycliste soumis à deux forces horizontales:
- pédaler;
- résistance à l'air et frottement.
Lorsque ces deux forces sont égales, leur action totale est nulle. Ensuite, conformément à la première loi de Newton, le vélo se déplace de manière droite et uniforme.
Que se passe-t-il si le cycliste appuie plus fort sur les pédales ? Alors F(t) augmentera etl'accélération commencera. Si vous supprimez cette force, seule la force opposée de résistance - F (résistance) restera, ce qui ralentira le mouvement.
Confirmation de la seconde loi de la dynamique
Newton a soutenu que la force est égale à la masse multipliée par l'accélération. Cela signifie que les cas sont considérés lorsqu'il y a une force résultante et qu'il n'y a pas d'équilibre. F (égal) est la somme de toutes les forces appliquées.
Alors la conclusion s'ensuit que a (accélération)=F (égal) /m
Il s'ensuit que c'est la force qui provoque l'accélération, et non l'inverse. Quand il y a force, il y a aussi accélération.
Exemple
Prenez un bus avec une masse de 2000 kg. Deux forces agissent horizontalement sur ce véhicule:
- poussée du moteur;
- résistance à l'air et frottement.
Soit la force de traction du moteur du bus soit de 3000 N, et la force de traînée soit de 2500 N. Pour que l'application de la deuxième loi de Newton soit rationnelle, vous devez trouver la force résultante.
F (égal)=500 N vers la droite car la force a des directions.
Il s'ensuit que l'accélération est une force divisée par une masse, comme la dynamique parle avec ses lois fondamentales.
Pour résoudre des problèmes en utilisant la deuxième loi de Newton, il est important de déterminer exactement cette force résultante.
Preuve des lois de Newton
Prenons l'exemple de la boîte. Lorsqu'il repose sur la table, plusieurs forces agissent sur cet objet:
- gravité;
- réactions de soutien.
Si vous poussez la boîte vers la droite, il y aura une force de friction entre elle et la table. Commençons à calculer la force et l'accélération résultantes.
Les forces verticales ici sont équilibrées, se compensent. La force verticale résultante est nulle. Les forces agissent à droite et à gauche, dont la différence montre l'avantage à droite. L'accélération de la boîte peut être calculée en divisant la masse de cet objet par la différence de force.
L'examen des deux premières déclarations de Newton a aidé à formuler la règle de la loi fondamentale de la dynamique du mouvement.
À propos de la troisième loi de Newton
La loi fondamentale de la dynamique dans le mouvement de rotation est le fait que l'action est égale à la réaction. Lorsqu'un corps en attire ou en repousse un autre, il attire et repousse le premier avec la même force.
Imaginons une voiture qui percute un mur à grande vitesse. Dans ce cas, la machine appuie sur l'épaisseur du mur avec une certaine force. Le mur réagit et effectue un impact égal sur le véhicule.
Ainsi, lorsqu'une voiture pousse un mur vers l'avant, ce dernier la repousse. L'effet de ces forces est complètement différent. Le mur reste dans la même position, et le transport est beaucoup moins chanceux. La raison de cet effet est une différence significative de masse:
à=F/m
Le mur a peu de masse et une grande accélération. Et vice versa, par rapport à la voiture. Lorsque deux corps interagissent, deux forces apparaissent qui doivent répondre aux exigences:
- être égal àtaille;
- sens opposé;
- être attaché à des organes différents;
- ont la même nature.
L'expérience du ballon
La loi fondamentale de la dynamique corporelle peut être vue sur l'exemple d'un ballon gonflable. Lorsqu'elle est relâchée, la balle poussera l'air hors de la buse, ce qui aide à pousser vers l'avant. Ce sera la preuve de la troisième loi de Newton. C'est simple, mais souvent difficile à appliquer pour résoudre des problèmes.
Sur la dynamique du mouvement de rotation
La connaissance de la loi fondamentale de la dynamique des corps rigides nous permet de considérer les modèles de mouvement de rotation. Pour ce faire, il est nécessaire de rappeler la solution des problèmes de base de la mécanique, lorsqu'à tout moment il est possible d'indiquer la position d'un corps dans l'espace par rapport à d'autres corps.
Dans ce cas, nous parlons d'un mouvement unidimensionnel. On sait qu'il existe une sorte de mouvement dans lequel chaque point se déplace le long de l'axe de rotation.
Dans ce cas, différents points du corps se déplacent à des vitesses différentes le long de trajectoires différentes. Dans ce cas, l'axe et les angles de rotation restent communs. Considérant le mouvement de rotation, il vaut mieux considérer que le problème principal de la mécanique est résolu s'il était possible de spécifier l'angle de rotation du corps à tout moment.
Ce sera l'application de la loi fondamentale de la dynamique par rapport à un corps en rotation.
Comment calculer l'accélération d'un corps ?
La loi fondamentale de la dynamique du mouvement de rotation d'un corps nécessite la détermination de ces forcesqui l'affectent. Connaissant ces informations, vous pouvez appliquer la deuxième loi de Newton et trouver l'accélération du corps à tout moment.
Connaissant ces données et appliquant les lois de la cinématique, vous pouvez trouver les coordonnées du corps en ce moment. Telle est la technologie pour résoudre le problème fondamental de la mécanique. Reformulons-le sous un mouvement de rotation, en se déplaçant dans la direction opposée au résultat souhaité. Pour déterminer la valeur de l'angle de rotation du corps à tout moment, vous devez vous souvenir de la cinématique du mouvement de rotation, qui comprend l'accélération angulaire.
Il existe une équation pour répondre à la question de savoir quelle sera l'accélération angulaire.
Pour créer une telle équation, vous devez vous rappeler les lois de la cinématique sur le mouvement de rotation. Si le type de mouvement de translation est caractérisé par la vitesse, alors un concept similaire lors de l'examen du mouvement de rotation sera des indicateurs de vitesse angulaire - une quantité physique qui détermine comment l'angle de rotation du corps pendant une certaine période de temps se rapporte au temps de cette relation.
La vitesse angulaire doit être multipliée par la distance entre l'axe de rotation et le point qui nous intéresse. Le type le plus simple de rotation rotationnelle est uniforme, lorsque le corps tourne selon les mêmes angles dans le même temps sans accélération.
Sur un corps qui tourne uniformément, chaque point a sa propre vitesse de déplacement. De plus, il change de direction avec des indicateurs d'accélération centripète.
La direction de cette action est tangentielle au centre du rayoncercles.
Rotation inégale - c'est un indicateur du rapport avec lequel la vitesse angulaire change sur une période de temps par rapport à la durée de cet intervalle.
D'où suit la loi sur le changement de vitesse angulaire:
W(t)=Wo+Et
L'accélération des composants peut être dirigée non seulement le long du rayon, mais également le long de la tangente. Ceci est important à considérer lors de la prise de mesures.
Résumer
Selon les lois fondamentales de la dynamique, un corps effectue un mouvement de manière uniforme et rectiligne jusqu'à ce que d'autres forces agissent sur lui. Si le corps est au repos, cela continuera jusqu'à ce que la force commence à agir sur lui.
Il s'ensuit que le mouvement est aussi naturel pour le corps que le repos. Pour changer tel ou tel état, il faut appliquer une certaine force au corps.
Le deuxième point de la loi fondamentale de la dynamique dit que la force résultante provoque une accélération. Si F (égal)=0, alors le nombre d'accélération sera zéro. Dans ce cas, les indicateurs de vitesse seront également constants ou nuls.
De là, il s'ensuit que la règle de la première loi newtonienne s'écoule en douceur dans la seconde. Pour les scientifiques du XVIIe siècle, cette preuve a été la plus grande découverte.
Avec l'aide de la troisième loi de Newton, il est possible de résoudre avec succès les problèmes de la section "Dynamique".
