§ 9. Динамические характеристики движения

Кинематика и динамика

1. Кинематика описывает движение, однако не даёт информации о причинах, его вызывающих. Динамика (от греч. dynamikos — сильный, мощный) является одним из разделов механики.

Динамика изучает движение макроскопических тел, рассматривая причины различных видов движения.

Для этого приходится рассматривать взаимодействие между телами, что вызывает необходимость, наряду с кинематическими характеристиками движения, использовать динамические характеристики, основными из которых являются масса, сила, импульс.

Масса

2. Человек, как правило, сталкивается с термином «масса», совершая покупки. На упаковках многих товаров указана их масса в килограммах или граммах, причём чаще всего чем крупнее упаковка, тем больше её масса. Стоимость товара тоже может зависеть от его массы. Так, например, чем больше вы покупаете яблок, тем больше их масса, а значит, большей будет и стоимость покупки. Таким образом, масса может восприниматься как некая мера количества вещества. Именно такое понимание массы сложилось в науке к XVII в.

В классической механике, с одной стороны, масса характеризует инертные свойства тел, т. е. является мерой инертности тел. Опыт показывает, что загруженный вещами, тяжёлый, массивный чемодан на колёсиках труднее сдвинуть с места, нежели пустой. И при попытке остановить движущийся тяжёлый чемодан к нему необходимо приложить большее усилие, чем для остановки лёгкого чемодана.

С другой стороны, масса характеризует гравитационные свойства тел, т. е. свойства, связанные с тяготением. Вы знаете, что сила тяжести, действующая на тело, зависит от его массы. Например, поднимать чемодан, преодолевая силу тяжести, гораздо легче, когда он пуст, нежели когда он заполнен. Опыты показывают, что инертная масса тела в точности равна его гравитационной массе.

В классической механике масса аддитивна (от лат. additio — прибавление): масса системы тел равна сумме масс тел, составляющих эту систему.

Сила

3. Катящийся по футбольному полю мяч в конце концов остановится. Причиной остановки станет либо трение о траву, либо удар о ногу футболиста или стойку ворот, либо действие со стороны какого-либо другого тела. Действие одного тела на другое характеризует физическая величина — сила.

Сила — величина векторная. Результат действия силы зависит от её направления и модуля. Так, в зависимости от направления, в котором локомотив потянет вагоны, они начнут движение в ту или другую сторону. Чем больше модуль силы, приложенной к вагонам, тем быстрее они будут разгоняться. В СИ единица силы — ньютон (Н).

Результат действия силы определяется и точкой её приложения. Проделаем опыт. Поставим вертикально деревянный брусок на стол и несильно надавим на брусок пальцем. В первом случае палец следует приложить у основания бруска (рис. 19, а), а во втором — у верхней грани (рис. 19, б).

Рис. 19

Продолжение >>>