Динамика (механика) - Dynamics (mechanics)

Динамика является филиалом в классической механике , которая связана с изучением сил и их влияния на движение . Исаак Ньютон был первым, кто сформулировал фундаментальные физические законы, которые управляют динамикой в ​​классической нерелятивистской физике, особенно его второй закон движения .

Принципы

Вообще говоря, исследователи, занимающиеся динамикой, изучают, как физическая система может развиваться или изменяться с течением времени, и изучают причины этих изменений. Кроме того, Ньютон установил фундаментальные физические законы, управляющие динамикой в ​​физике. Изучая его систему механики, можно понять динамику. В частности, динамика в основном связана со вторым законом движения Ньютона. Однако все три закона движения принимаются во внимание, потому что они взаимосвязаны в любом конкретном наблюдении или эксперименте.

Линейная и вращательная динамика

Изучение динамики делится на две категории: линейные и вращательные. Линейная динамика относится к объектам, движущимся по линии, и включает такие величины, как сила , масса / инерция , смещение (в единицах расстояния), скорость (расстояние в единицу времени), ускорение (расстояние в единицу времени в квадрате) и импульс (масса, умноженная на единица скорости). Вращательная динамика относится к объектам, которые вращаются или движутся по криволинейной траектории, и включает в себя такие величины, как крутящий момент , момент инерции / инерцию вращения , угловое смещение (в радианах или, реже, в градусах), угловую скорость (радианы в единицу времени), угловую скорость. ускорение (радианы на единицу квадрата времени) и угловой момент (момент инерции, умноженный на единицу угловой скорости). Очень часто объекты совершают линейное и вращательное движение.

Для классического электромагнетизма , уравнение Максвелла описывает кинематику. Динамика классических систем, включающая как механику, так и электромагнетизм, описывается комбинацией законов Ньютона, уравнений Максвелла и силы Лоренца .

Сила

Согласно Ньютону, сила может быть определена как усилие или давление, которое может вызвать ускорение объекта . Понятие силы используется для описания воздействия, которое заставляет свободное тело (объект) ускоряться. Это может быть толчок или тяга, из-за которых объект меняет направление, приобретает новую скорость или деформируется временно или навсегда. Вообще говоря, сила вызывает изменение состояния движения объекта .

Законы Ньютона

Ньютон описал силу как способность заставлять массу ускоряться. Его три закона можно резюмировать следующим образом:

  1. Первый закон : если на объект нет действующей силы, то его скорость постоянна. Либо объект находится в состоянии покоя (если его скорость равна нулю), либо он движется с постоянной скоростью в одном направлении.
  2. Второй закон : скорость изменения количества движения P объекта равна чистой силе F net , то есть d P / dt = F net .
  3. Третий закон : когда первое тело воздействует на второе тело силой F 1 , второе тело одновременно оказывает на первое тело силу F 2  = - F 1 . Это означает, что F 1 и F 2 равны по величине и противоположны по направлению.

Законы движения Ньютона действительны только в инерциальной системе отсчета .

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение