Глава 2. Динамика материальной точки

2.1. Общие понятия

Кинематика давала описание движения тел, не затрагивая вопроса о причине вызывающей это движение.

В отличие от этого динамика изучает движение тел в связи с теми причинами (взаимодействиями между телами), которые обусловливают тот или иной характер движения.

В основе классической (ньютоновской) механики лежат три закона динамики, сформулированные Ньютоном в1687 г.

Законы Ньютона (как и все остальные фундаментальные физические законы) возникли в результате обобщения большого количества опытныхфактов. Правильность их подтверждается согласием с опытом тех следствий, которые из них вытекают. Многие физики XIX столетия были убеждены, что объяснить любое физическое явление означает свести его к механическому процессу, подчиняющемуся законам Ньютона. Однако с развитием науки обнаружились новые факты, которые не укладывались в рамки классической механики. Эти факты получили свое объяснение в новых теориях: специальной теории относительности и квантовой механике.

В специальной теории относительности (Эйнштейн, 1905 г.) подверглись радикальному пересмотру ньютоновские представления о пространстве и времени. Этот пересмотр привелк созданию «механики больших скоростей» или, как ее называют, релятивистской механики.Уравнения релятивистской механики в пределе (для скоростей, малых по сравнению со скоростью света) переходят в уравнения классической механики. Таким образом, классическая механика вошла в релятивистскую как ее частный случай движений, происходящих со скоростями значительно меньших скорости света.Таким образом, классическая механика, основывающаяся на законах Ньютона, является механикой тел больших (по сравнению с массой атомов) и масс, движущихся с малыми (по сравнению со скоростью света) скоростями.

2.2. Виды взаимодействия и сил в природе

Как было отмечено, динамика изучает движение тел в связи с причинами (взаимодействиями) их вызывающими. Таким образом, в первую очередь необходимо познакомиться с этими взаимодействиями, которые могут вызвать движение.

В настоящее время считается, что в природе существует четыре вида фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Фундаментальными называют взаимодействия, которые не могут быть сведены к другим, более простым видам взаимодействия.

Все процессы и явления в природе происходят в результате этих взаимодействий.

Гравитационное взаимодействие универсально: в нем участвуют все тела и элементарные частицы.

В электромагнитном взаимодействии участвуют только заряженные частицы.

Слабое взаимодействие присуще всем частицам, кроме фотона, оно отвечает за распад ядер.

Сильное взаимодействие определяет связи только между адронами, оно отвечает за устойчивость ядра.

В таблице они расположены в порядке увеличения их относительной интенсивности. Там же указаны их радиусы действия и частицы в них участвующие

Вид взаимодействия	Взаимодействующие частицы	Радиус действия, м	Относительная интенсивность
Гравитационное	Все		1
Слабое	Все, кроме фотона	10-17	1032
Электромагнитное	Заряженные частицы		1036
Сильное	Адроны	10-15	1038

Сильное и слабое взаимодействия являются короткодействующими. Их интенсивность быстро убывает при увеличении расстояния между частицами.

Электромагнитное и гравитационное взаимодействия являются дальнодействующими. Такие взаимодействия медленно убывают при увеличении расстояния между частицами и не имеют конечного радиуса действия.

Мерой воздействия на тело является сила.

В рамках классической механики имеют дело с гравитационными и электромагнитными взаимодействиями и силами. Другие силы: упругие силы и силы трения определяются характером взаимодействия между молекулами вещества. Силы взаимодействия между молекулами имеют электромагнитное происхождение. Следовательно, упругие силы и силы трения являются по своей природе электромагнитными.