Естественные науки

Физика. Взаимосвязь кинематики с динамикой.

Хотелось бы разобраться вот с таким на вид (а может быть и на самом деле) довольно безобидным вопросом:
Всегда ли если тело движется (именно движется и не покоиться), то движение происходит по направлению равнодействующей силы (если это не равномерное движение и равнодействующая не равна 0)? Например, подбрасываем мячик. Он летит вверх, а значит равнодействующая сил направлена вверх? Или равнодействующая не направлена вверх, но это не мешает двигаться мячику с определённой скоростью? И, конечно, мне интересно понять как начальная скорость вот этого сама мячика рождается из законов динамики. Буду вам очень благодарен за объяснение. )
ДМ
Дмитрий Меркулов
144
В сторону равнодействующей силы направлен вектор ускорения.
Строго по второму закону Ньютона F = ma.

А направление движения показывает вектор скорости, быстрота изменения которого во времени есть вектор ускорения.

Поэтому вовсе необязательно, что равнодействующая сила направлена туда, куда движется тело (кстати, так думали в древние времена)..

Возьмём простой случай прямолинейного движения. Тогда векторы скорости и ускорения могут быть направлены в одну сторону. Т. е. в этом случае тело движется и набирает скорость в том направлении, в котором оно движется. В эту же сторону направлена и равнодействующая. Векторы скорости и ускорения могут быть направлены и в разные стороны. В этом случае тело, двигаясь в одну сторону, замедляется, теряя свою скорость. В конце-концов оно может остановиться и начать двигаться в другую сторону, причём ускоренно. И в этом случае вектор равнодействующей силы направлен в сторону вектора ускорения. Наглядный пример - подбрасывание мяча.

Подбрасывая мяч, мы сообщаем ему некоторую начальную скорость, вектор которой направлен вверх. Ускорение свободного падения и сила тяжести направлены вниз. Поэтому мяч летит какое-то время вверх замедленно, а потом вниз - ускоренно. Сообщение мячу начальной скорости обусловлено работой наших мышц. Это, безусловно, связано с законами динамики, но это сложный вопрос, поскольку кроме динамики тут есть ещё и биология. Динамика же (особенно, школьная) вопрос функционирования человеческих мышц не рассматривает, и потому полагает просто по условию, что телу сообщается некоторая начальная скорость.

Векторы скорости и ускорения могут быть направлены и под углом друг к другу - в случае криволинейного движения. Тогда равнодействующая изменяет направление вектора скорости, т. е. направление движения тела, и также направлена в сторону вектора ускорения.
СП
Славик Петровский
51 262
Лучший ответ
Дмитрий Меркулов Здравствуйте. Спасибо за ваш ответ, мне он очень понравился. Однако объясню откуда у меня появился такой вопрос, несмотря на то, что я знаю о том что ускорение может быть направлено против движения. Когда мы подкидываем мячик, разве мы не прикладываем нему некоторую силу? Буду очень благодарен, если вы поясните и этот скромный вопросик.)
Откуда такая ересь?
Ускорение тела всегда направлено по равнодействующей, и величина его зависит от величины равнодействующей, но никак не движение (перемещение).
Начальная скорость зависит от работы ускоряющей силы.
ЕР
Е. Р.
15 311
Дмитрий Меркулов Эта ересь, как вы выразились, родилась из конфликта знания о равноускоренном движении и интуитивного представления.)
А "выпустил погулять в Ответы" эту ересь лишь из желания разрешить конфликт и навести порядок в голове.)
Благодарю за понимание
нет, конечно.
Элиза Жакыповна
Элиза Жакыповна
5 977

Похожие вопросы