Principiile mecanicii clasice - Principiul 1 (al inertiei)

Principiile mecanicii clasice

Au fost enuntate de catre fizicianul Isaac Newton in cartea sa:"Principiile matematice ale filozafiei naturii" in anul 1867 si a constituit trecerea fizicii din domeniul filozofiei in domeniul stiintei (Fizica a devenit stiinta) de aceea Newton este denumit "Printul stiintei".

Principiul 1 (al inertiei) este un principiu ideal, deoarece nu se poate verifica la nivelul unei planete.(explicatia va fi data de "Principiul 2").

Inertia este proprietatea corpurilor de a-si mentine starea de miscare, repaus sau M.R.U.

Obs:Masa este o masura a inertiei corpurilor:

Masa mare=inertie mare

Enunt:Un corp isi mentine starea de miscare rectilinie uniforma sau de repaus atata timp cat asupra lui nu actioneaza un alt corp care sa-i modofice starea.

Principiul 2 (fundamental sau al fortei)

Orice proces in natura are loc in urma unei actiuni.

Forta este marimea fizica vectoriala care caracterizeza o actiune.

Principiul 2 defineste forta Printr-o formula cu caracter general.Cazul particular in care forta este constanta in timp a fost dedus din forma generala determinata de Netwon pe baza calculului diferential.

Deducerea intuitiva a relatiei fortei constante:

(impulsul sau "cantitatea de miscare")

-forma generala a fortei data de principiul 2.

Enunt:Forta care actioneaza asupra unui corp este egala cu produsul dintre masa corpului si acceleratia imprimata, iar vectorul forta are aceeasi orientare cu vectorul acceeleratie.

Netwonul este forta care actionand asupra unui corp de 1 kg ii imprima acestuia o acceleratie de .

Exemplu de forta:

Greutatea (forta de atractie gravitationala).

unde:

Grautatea este o marime vectoriala, mai exact este o forta iar masa este o marime scalara si fundamentala.

g - acceleratie gravitationala si este o constanta pentru o anumita planeta si un loc pe acea planeta.

Principiul 3(al actiunii si reactiunii)

Reactiunea=raspuns la actiune.

Enunt:Daca un corp actioneaza asupra altui corp cu o forta numita actiune, cel de al doilea corp va actiona asupra primului cu o forta egala-n modul dar de sens opus numita reactiune.

Forta de tip reactiune

1.Normala la plan (apare cand corpul este pe un plan).

o

x

A

B

Din triunghiul OAB componentele greutatii:

este componenta greutatii responsabila de tendinta corpului de a cobori pe plan.

este componenta greutatii care mentine corpul pe plan si prin apasarea planului determina aparitia normalei la plan.

Normala la plan este o forta de tip reactiune care apare cand corpul se afla pe plan si este reprezentata printr-un vector, opus vectorului fortei ce actioneaza perpendicular pe plan.

2.Tensiunea mecanica-pentru corpurile inelastice (elasticitate neglijabila)

Corpuri legate:

In subsistemul 1 este actiune si vector reactiune iar acceleratia conform principiului 2 este .

In subsistemul 2 forta care imprima acceleratia acestuia este reactiunea determinata indirect de actiunea din primul subsistem; deci este forta de actiune pentru subsistemul 2.

Tensiunea mecanica este forta care apare in corpuri inelastice si se manifesta ca o forta interna (actiune-reactiune; deci este nula) fiind orientata paralel cu firul.

3.Forta elastica este o forta care apare in corpuri elastice fiind responsabila de readucerea corpului la forma initiala dupa incetare aactiunii fortei de deformare; prin urmare este o forta orientata permanent in sens opus fortei de deformare.

Exemplu: resortul sau pendulul elastic, balon, cauciuc.

Corpuri slastice sunt corpuri care au proprietatea de a reveni la forma initiala dupa incetarea actiunii fortei de deformare.

Determinarea relatiei fortei elastice din legea lui Hooke, din care forta de deformare; iar conform principiului 3 forta elastica este egala cu minus forta de deformare.

Experiment pentru determinarea legii lui Hooke:

 

 

Din relatia de proportionalitate:

Pentru a transforma relatia de proportionalitate intr-o relatie de egalitate tinem seama de ralatia ; constanta de proportionalitate va fi dependenta, prin urmare de natura materialului:

, unde E=modulul de elasticitate YOUNG (tabelat).

Transcriem relatia data intr-o forma echivalenta pentru a enunta legea lui Hooke:

Legea lui Hooke

unde:alungire (deformare) relativa (deformarea este raportata la lungimea initiala, de aceea este relativa). =efort unitar

Enunt:Deformarea relativa este proportionala cu efortul unitar.Din legea lui Hooke relatia scalara a fortei de deformare.

 

, unde -constanta elastica

Pentru a intelege forma vectoriala a relatiei vizualizam figura de mai jos.

Pozitia de echilibru

deformare si au acelasi sens forma vectoriala:

Din conditiile determinate pana acum relatia de calcul a fortei elastice (si din principiul 3)

 

Forta elastica este forta de tip reactiune caracteristica numai corpurilor elastice si este proportionala cu deformarea elastica a corpului si de sens opus acestuia.

Concluzie:

Forta elastica este orientata permanent spre pozitia de echilibru, de aceea are proprietatea de a aduce corpul la pozitia initiala.