Какво изучава динамиката?

Динамиката изследва силите и въртящите моменти и техния ефект върху движението на обектите. Динамиката е клон на механичната физика, която изследва движещите се тела, като взема предвид явленията, които правят това движение възможно, силите, действащи върху тях, тяхната маса и ускорение.

Исак Нютон е отговорен за определянето на основните закони на физиката, необходими за изучаването на динамиката на обектите. Вторият закон на Нютон е най-представителният в изследването на динамиката, тъй като той говори за движение и включва известното уравнение на Сила = Маса х ускорение.

Най-общо казано, учените, които се фокусират върху динамиката, изучават как физическата система може да се развива или променя в рамките на определен период от време и причините, които водят до тези промени.

По този начин установените от Нютон закони стават фундаментални в изучаването на динамиката, тъй като те помагат да се разберат причините за движението на обекти (Verterra, 2017).

Чрез изучаване на механична система динамиката може да бъде разбрана по-лесно. В този случай може да се видят по-подробно практическите последици, свързани с втория закон на движението на Нютон.

Въпреки това, трите закона на Нютон могат да бъдат разглеждани чрез динамиката, тъй като те са взаимно свързани помежду си, когато изпълняват всеки физически експеримент, където може да се наблюдава някакво движение (Physics for Idiots, 2017).

За класическия електромагнетизъм уравненията на Максуел са тези, които описват функционирането на динамиката.

По същия начин се твърди, че динамиката на класическите системи включва както механика, така и електромагнетизъм и е описана според комбинацията от законите на Нютон, уравненията на Максуел и силата на Лоренц.

Някои от изследванията, свързани с динамиката

войски

Концепцията за силите е фундаментална за решаване на проблеми, свързани с динамиката и статиката. Ако знаем силите, които действат върху даден обект, можем да определим как се движат.

От друга страна, ако знаем как се движи даден обект, можем да изчислим силите, които действат върху него.

За да се определи със сигурност какви са силите, действащи върху даден обект, е необходимо да се знае как се движи обектът по отношение на инерционна референтна рамка.

Уравненията на движението са разработени по такъв начин, че силите, действащи върху даден обект, могат да бъдат свързани с неговото движение (по-специално с неговото ускорение) (Physics M., 2017).

Когато сумата на силите, действащи върху обект, е равна на нула, обектът ще има коефициент на ускорение, равен на нула.

Напротив, ако сумата на силите, действащи върху един и същ обект, не е равна на нула, тогава обектът ще има коефициент на избистряне и следователно ще се движи.

Важно е да се изясни, че обект с по-голяма маса, ще се нуждае от по-голямо прилагане на сила, за да бъде изместена (реални физически проблеми, 2017).

Законите на Нютон

Много хора погрешно казват, че Исак Нютон е изобретил гравитацията. Ако е така, той ще бъде отговорен за падането на всички обекти.

Ето защо е уместно да се каже, че Исак Нютон е отговорен за откриването на гравитацията и издигането на трите основни принципа на движение (Physics, 2017).

Първи закон на Нютон

Една частица ще остане в движение или в състояние на покой, освен ако върху нея не действа външна сила.

Това означава, че ако външните сили не се прилагат към частица, движението на нея или ще се променя по някакъв начин.

Това означава, че ако не е имало триене или съпротива от въздуха, частица, която се движи с определена скорост, може да продължи своето движение безкрайно.

В практиката този тип явления не се срещат, тъй като има коефициент на триене или съпротивление на въздуха, който упражнява сила върху частицата в движение.

Обаче, ако се замислите за статична частица, този подход има по-голям смисъл, защото ако към нея не се приложи външна сила, тя ще остане в състояние на покой (Академия, 2017).

Втори закон на Нютон

Силата, която е в един обект, е равна на масата му, умножена по ускорението. Този закон е по-известен с формулата си (Сила = Маса х Ускорение).

Това е фундаменталната формула на динамиката, тъй като тя е свързана с повечето упражнения, третирани от този клон на физиката.

Най-общо казано, тази формула е лесна за разбиране, когато мислите, че един обект с по-голяма маса вероятно ще трябва да приложи повече сила, за да достигне същото ускорение като това на по-ниска маса.

Трети закон на Нютон

Всяко действие има реакция. Най-общо казано, този закон означава, че ако се упражнява натиск върху стената, той ще упражнява сила на връщане към тялото, което го притиска.

Това е от съществено значение, защото ако не, възможно е стената да се срути, когато е била докосната.

Категории динамика

Изследването на динамиката е разделено на две основни категории: линейна динамика и ротационна динамика.

Линейна динамика

Линейната динамика засяга обекти, които се движат по права линия и включват стойности като сила, маса, инерция, изместване (в единици на разстояние), скорост (разстояние за единица време), ускорение (разстояние за единица време, повишено до квадрат) и инерция (маса на единица скорост).

Ротационна динамика

Динамиката на въртене влияе върху обектите, които се въртят или се движат по извита пътека.

Тя включва стойности като трока, момента на инерция, инерция на въртене, ъглово изместване (в радиани и понякога градуси), ъглова скорост (радиани за единица време, ъглово ускорение (радиани на единица време в квадрат) и ъглови момент ( момент на инерция, умножен по единиците на ъгловата скорост).

Обикновено, един и същ обект може да показва ротационни и линейни движения по време на едно и също пътуване (Harcourt, 2016).