Второй закон Ньютона , или , где – результирующая сила, действующая на материальную точку

Силы, рассматриваемые в механике:

а) сила упругости где k – коэффициент упругости (в случае пружины – жесткость); х – абсолютная деформация;

б) сила тяжести ;

в) сила гравитационного взаимодействия ,

где G – гравитационная постоянная; т₁ и т₂ – массы взаимодействующих тел; r – расстояние между телами (тела рассматриваются как материальные точки). В случае гравитационного взаимодействия силу можно выразить также через напряженность g гравитационного поля:

;

г) сила трения (скольжения) F = fN,

где f – коэффициент трения; N – сила нормального давления.

Закон сохранения импульса

,

или для двух тел (N=2): ,

где и – скорости тел в начальный момент времени; и – скорости тех же тел в конечный момент времени.

Кинетическая энергия тела, движущегося поступа­тельно:

, или , .

Потенциальная энергия:

а) упругодеформированной пружины , где k – жесткость пружины; х – абсолютная дефор­мация;

б) гравитационного взаимодействия ,

где m₁ и т₂ – массы взаимодействующих тел; r – расстояние между ними (тела рассматриваются как материальные точки);

в) тела, находящегося в однородном поле силы тяжести:

,

где g – ускорение свободного падения; h – высота тела над уровнем, принятым за нулевой (формула справедли­ва при условии h<<R, где R – радиус Земли).

Закон сохранения полной механической энергии

.

Работа А, совершаемая результирующей силой, опре­деляется как мера изменения кинетической энергии ма­териальной точки:

.

Основное уравнение динамики вращательного движе­ния твердого тела относительно неподвижной оси z

,

где e_z – угловое ускоре­ние; J_z – момент инерции тела относительно оси вращения; M_z – результирующий момент внешних сил относи­тельно оси z, действующих на тело.

Моменты инерции некоторых тел массой т относи­тельно оси z, проходящей через центр масс:

а) стержня длиной l относительно оси, перпендикулярной стержню ;

б) обруча (тонкостенного цилиндра) относительно оси, перпендикулярной плоскости обруча (совпадающей с осью цилиндра):

,

где R – радиус обруча (цилиндра);

в) диска радиусом R относительно оси, перпендикулярной плоскости диска:

.

Проекция на ось z момента импульса тела, вращаю­щегося относительно неподвижной оси z,

,

где w – угловая скорость тела.

Закон сохранения момента импульса системы тел, вра­щающих-ся вокруг неподвижной оси z:

,

где J_z – момент инерции системы тел относительно оси z; w – угловая скорость вращения тел системы во­круг оси z.

Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси z:

, или .