Трудные темы курса классической механики: различия между версиями
Содержимое удалено Содержимое добавлено
→Аксиоматика вопроса о силах: Относительность покоя |
→Аксиоматика вопроса о силах: Аксиомы |
||
Строка 1067:
Естественно и в отношении материальной точки можно говорить о том, что она находится в состоянии равновесия по отношению к заданной системе, если она в ней неподвижна, то есть пребывает в состоянии покоя.
Не вызывает возражения и утверждение, что при сделанных оговорках этот покой можно
Вошло в привычку использовать и другую инерциальную систему, совершающую любые движения в абсолютной. Такая система - уже не материальная точка, но может представлять собой реальное , трёхмерное тело.
Движение материальной точки по отношению к этой системе. принято называть относительным движением.
[[File:Pict. Details.jpg|thumb|left| 50 px]]
Рассмотрим движение человека, бегущего вверх по эскалатору, идущему вниз. При равенстве скорости бега и скорости эскалатора можно, несмотря на мнение бегущего, утверждать, что он, как материальная точка, находится в состоянии абсолютного покоя.В то время , как бегущий в своей системе определённо находится в движении.
Иногда можно столкнуться с утверждением, что в инерциальной системе равновесие является абсолютным, а в неинерциальной - относительным. <ref name="Тарг"></ref> (Стр. 601). Только что рассмотренный пример, в котором при условии постоянства скорости эскалатора обе системы отсчёта представляли собой инерциальные системы, движущиеся одна относительно другой равномерно и прямолинейно, показывает, что абсолютный покой, то есть состояние неподвижности (равновесия) по отношению к инерциальной системе тоже является состоянием относительным. По-видимому, автор такого утверждения имел в виду другое. Но всё равно такие категоричные утверждения следует сопровождать соответствующими комментариями. Этот вопрос будет подробно рассмотрен ниже
Следуя тексту работы <ref name="Тарг"></ref>, но принимая нижесказанное применимым не только к статике, но и вообще ко всем проблемам динамики, назовём следующие аксиомы, пригодные для описания равновесия тела в любой системе отсчёта независимо от того, движется ли она, или же неподвижна.
'''Аксиома 1'''
По умолчанию предполагается, что векторное представление силового взаимодействия относится к ''изотропному'' в физическом смысле пространству и потому при ''переносе вектора в другое место величина силы не изменятся''.▼
Действие системы сил на абсолютно твёрдое тело останется неизменным, если к ним прибавится или отнимется также уравновешенная система сил.Например, точку приложения любой силы можно переносить в любую другую точку по линии действия силы.
Таким образом, справедливость этой важной аксиомы обеспечивается допущением о возможности существования абсолютно твёрдого тела. То есть такого тела, взаимное расстояние между любыми точками которого остаётся неизменным при действии на него сил.
Иными словами постулируется существование абсолютно не деформируемых тел, которых Природа не знает. И потому представление об абсолютно твёрдом теле есть фикция, весьма удобная для создания умозрительных приближённых моделей.
Так, например, вектор силы можно произвольно перемещать по линии его действия в нужную точку тела. Такой вектор, лишённый одного из своих параметров, а именно - точки приложения, называется ''скользящим вектором''
▲По умолчанию предполагается, что векторное представление силового взаимодействия относится к ''изотропному'' в физическом смысле пространству и потому при ''переносе вектора в другое место величина силы не изменятся''.
Но представление об абсолютной твёрдости тела совершенно не допустимая к использованию при решении вопроса о прочности материалов и их поведении под нагрузкой.
'''Аксиома 2'''
Действие двух сил, приложенных к телу (не обязательно абсолютно твёрдому)в одной точке эквивалентно действию третьей силы, приложенной в той же точке и лежащей в плоскости,образованной этим силами.Величина и направление этой силы, называемой равнодействующей силой, определяется диагональю параллелограмма, построенному на этих силах, как его сторонах.
Иными совами равнодействующая есть векторная сумма приложенных к телу в данной точке сил.
Понятие об эквивалентности действия предполагает возможность замены действующих сил их равнодействующей при условии, что при этом характер силового воздействия на тело останется прежним.Как показывает многовековой опыт,правило параллелограмма гарантирует неизменность результата.
Представление о векторной сумме сил может быть обращено. То есть каждая сила может быть представлена в виде двух составляющих, представляемых сторонами одного из произвольно выбираемых параллелограммов, имеющих одну и ту же величину и ориентацию в пространстве, задаваемых подлежащим разложению вектором.На практике целесообразно выбирать такой параллелограмм, стороны которого совпадают с направлениями, имеющими физический смысл, определяемый условиями задачи.
Разумеется, векторное сложение есть умозрительная операция и потому, происходящая совершено в ином пространстве, чем события реальной действительности. И потому вопрос о реальности равнодействующей, равно как и вопрос о появлении составляющих вектора и их реальности выходит за рамки физики.
Но совершенно обязательно иметь в виду, что диагональ упомянутого параллелограмма и его стороны существуют при разных, взаимно исключающих подходах. То есть если есть равнодействующая, как компонент решаемой задачи, то нет её составляющих. И наоборот, если вещественно существующими считаются составляющие, то надо забыть о равнодействующей. В одно и то же время или же в одной и той же ситуации три силы появиться не могут.
'''Аксиома 3'''
Если на свободное абсолютно твёрдое тело действуют силы, равнодействующая которых равна нулю, то это тело в данной системе координат будет неподвижно.Независимо от того, считается ли данная система инерциальной или нет, движется ли она, или же по отношению к исходной неподвижна.
====Четыре закона Ньютона====
| |||