Інерціальні системи відліку

Внаслідок дії на тіло з боку інших тіл це тіло може змінювати стан свого механічного руху, а також форму та розміри. Для опису механічної дії одного тіла на інше вводять поняття сили. Силою, що діє на тіло (або при-кладену до тіла), називають фізичну величину, котра є мірою механічної дії на це тіло з боку якого-небудь іншого тіла. Отже, рух тіла під дією інших тіл можна розглядати як рух тіла під дією прикладеної до нього сили. Оскільки дія відбувається в якомусь напрямку, то сила є величиною век-торною. Пряму, проведену через точку прикладання сили в напрямку дії цієї сили, називають лінією дії сили.

Виміряти силу можна за допомогою динамометра з деформації пружини на підставі закону Гука:

(4.1)

де – коефіцієнт пружності пружини.

Рівнодійна всіх сил, що діють на тіло, дорівнює векторній сумі цих сил:

(4.2)

Будь-які обмеження на можливі положення й рух тіла називають зв'язками. Дія тіл, які здійснюють зв'язки, називають реакціями зв’язків. Усі інші сили називають активними.

Перший закон динаміки в перекладі з мови І. Ньютона на українську можна сформулювати так: "Усяке тіло і надалі утримується у своєму стані спокою або рівномірного і прямолінійного руху доки й оскільки воно не примушується прикладеними силами змінювати цей стан”. Це формулю-вання рівносильне більш поширеному в наш час формулюванню: "Тіло перебуває в стані спокою або рухається рівномірно й прямолінійно, якщо рівнодійна всіх сил, що діють на тіло, дорівнює нулю”. З огляду на визна-чення поняття сили, перший закон Ньютона можна сформулювати так: "Усяке тіло зберігає стан спокою або рівномірного і прямолінійного руху до тих пір, поки вплив з боку інших тіл не змусить його змінити свій стан". Обидва ці стани характерні тим, що прискорення тіла дорівнює нулю. А це означає, що перший закон Ньютона можна сформулювати й у такий спо-сіб: "Швидкість тіла залишається сталою доки вплив з боку інших тіл на це тіло не викличе зміни його стану". З усіх формулювань першого закону Ньютона випливає, що стан спокою або рівномірного й прямолінійного ру-ху не вимагає для своєї підтримки яких-небудь зовнішніх впливів. В цьому суть та основний зміст першого закону Ньютона при всій розмаїтості його формулювань. В цьому проявляється особлива динамічна властивість тіл, названа інертністю. Відповідно перший закон Ньютона називають законом інерції, а рух тіла, вільного від зовнішніх впливів, називають рухом по інер-ції. Тоді як рух матерії абсолютний, усякий механічний рух відносний, тому що розглядається відносно яких-небудь систем відліку, а характер самого руху залежить від системи відліку. Стан спокою або руху без прискорення можливий не у всіх системах відліку, а лише у деяких. Системи, в яких ви-конується перший закон Ньютона, називають інерціальними. Їх може бути як завгодно багато і всі вони рівноправні. Одні відносно інших вони можуть бути або в стані спокою, або рухатися рівномірно і прямолінійно. Інерці-альною (як показує досвід) є геліоцентрична система відліку, центр якої співпадає з Сонцем, а осі спрямовані на обрані відповідним чином зірки. Лабораторну систему відліку, пов'язану з Землею, у першому наближенні вважають інерціальною.

Наведені вище формулювання першого закону Ньютона справедливі лише для абсолютно твердого тіла, яке виконує поступальний рух. Не абсо-лютно тверде тіло, піддаючись руху, може деформуватися.

Необхідність у всіх застереженнях відпадає, якщо перший закон Нью-тона сформулювати для матеріальної точки: "Матеріальна точка, на яку не діють інші тіла, або перебуває в стані спокою, або рухається рівномірно й прямолінійно".