Масса ее измерение. Сила. Второй закон Ньютона.

Основная задача механики – определить координату и скорость тела в любой момент времени по известным начальным координате и скорости. Основную задачу механики напрямую решает кинематика – раздел механики, изучающий способы описания движения. Но кинематика не отвечает на вопрос о причинах изменения характера движения (изменение направления, скорости тела). На эти вопросы отвечает динамика – раздел механики, изучающий взаимодействие тел.

Динамика основывается на трёх основных законах – законах Ньютона. Тема данного билета – второй закон Ньютона
Известно, что для изменения скорости разных тел необходимо приложить разное усилие (вагон сдвинуть с места сложнее, чем стул). Свойство тел сопротивляться изменению скорости называется инертностью (вагон более инертен, чем стул). Количественная мера инертности – масса (скалярная физическая величина). Измеряется в килограммах. [m] = 1 кг. Массу можно измерить двумя способами: взвешиванием (сравнением с эталоном) и по взаимодействию с другим (опять эталонным) телом. При взвешивании оба тела кладутся на плечи рычага и если плечи равны и горизонтальны – тела имеют равную массу. Так можно измерить массу только на Земле. В условиях невесомости данный метод не работает.

Надо помнить, что масса бывает двух типов: инертная и гравитационная. Инертная масса и есть мера инертности, и измеряется она как раз вторым способом. Гравитационная – мера гравитационного взаимодействия двух тел. Первым способом измеряется именно она. Ещё Ньютон доказал численное равенство этих масс.

Величина взаимодействия тел характеризуется силой. Сила – векторная физическая величина, характеризующая взаимодействие тел. [F] = 1 Н (Ньютон). Если на тело действуют несколько сил (рис. 1), то их действие складывается (по правилу векторного сложения) и говорят о возникновении равнодействующей силы. Пример: мы сидим на стуле – на нас действуют, по крайней мере, две силы (тяжести и нормальной реакции опоры), но их сумма равна 0, так как они направлены в разные стороны и равны по модулю друг другу.

Сил в природе великое множество, но все они относятся к четырём типам взаимодействия: гравитационному, электромагнитному, сильному и слабому. Два последних – внутриядерные, к первому типу принадлежит только сила тяготения, а все остальные – электромагнитные.
Второй закон Ньютона: ускорение, получаемое телом при взаимодействии, прямо пропорционально векторной сумме всех сил, действующих на тело и обратно пропорционально массе этого тела.

или в ином виде:

где — ускорение тела, — сила, приложенная к телу, а — масса материальной точки.