Основни закони на динамиката

 

 
Динамиката е раздел от механиката, посветен на изучаване на движението на материални тела под действието на приложените към тях сили. В основата на динамиката лежат законите на механиката на Нютон, от които се получава всички уравнения и теореми, необходими за решаване на задачите на динамиката.
Според първия закон на механиката (закона на инерцията), материална точка, върху която не действат сили, се намира в състояние на покой или равномерно праволинейно движение по отношение на инерциална отправна система; да измени това състояние може само действието на сила. Вторият закон на Нютон, който е основен закон на динамиката, установява, че при действие на сила материална точка (или постъпателно движещо се тяло) с маса m получава получава  ускорение а, определено с равенството:
ma=F
Третият закон на Нютон е законът за равенството на действието и противодействието. Когато към тялото са приложени няколко сили, F в уравнението ma=F означава тяхната равнодействаща. Този резултат следва от закона за независимостта на действието на силите, според който, когато върху тяло действат няколко сили, всяка от тях придава на тялото такова ускорение, каквото би му придала, ако би действала сама.
В динамиката се разглеждат два типа задачи, чието решение за материална точка ( или постъпателно движещо се тяло) се намира с помощта на уравнението ma=F.
При задачите от първия тип, като се знае движението на тялото, трябва да се определят действащите върху него сили. Класически пример за решаване на такава задача е откриването от Нютон на закона за всеобщото притегляне (гравитацията): като знаел Законите за движението на планетите, установени от Кеплер въз основа на обработката на резултатите от наблюденията, Нютон показва, че това движение се извършва под действието на сила, която е обратно пропорционална на квадрата от разстоянието между планетата и Слънцето.
В техниката такива задачи възникват, когато е необходимо да се определят силите, с които движещите се тела действат върху връзките, т.е. върху други тела, ограничаващи движението им (например при определяне на силите, с които колелата оказват натиск върху релсите, а също и при намиране на вътрешните усилия в  различните части на машините и механизмите), когато законите за движението на тези машини и механизми са известни.
Задачите от втория тип са основните в динамиката и се състоят в това, че по силите, които действат върху тялото, трябва да се определи законът за неговото движение. За решаването на тези задачи е необходимо да се знаят така наречените начални условия, т.е. положението и скоростта на тялото в началния момент на движението под действието на зададените сили. Такива задачи например: по големината и посоката на скоростта на снаряда в момента на излитането му от дулото (началната скорост) и действащата върху снаряда при движението му сила на тежестта и сила на съпротивление на въздуха да се намери законът за движението на снаряда, в частност неговата траектория, хоризонталната дължина на полето, времето за движение до целта; (или друга задача) по известна скорост на автомобила в начален момент на задействане на спирачките и спирачната сила да се намери колко време ще трае движението и колко ще е пътят до спирането.
Уравнението ma=F и всички следствия от него са валидни само при изучаване на движението по отношение на т.нар. инерциална отправна система. Такава инерциална отправна система за движения вътре в Слънчевата система с висока степен на точност е звездната система (отправна система с начало в центъра на Слънцето и оси, насочени към далечни звезди, свързана със Земята.
От уравнението ma=F на втория закон на Нютон се определя единицата за сила. За единица сила се приема сила, която на единица маса придава ускорение, равно на единица. Нарича се нютон (N): един нютон е силата, която придава на маса 1 kg ускорение 1m/s2 в посока на действащата сила 1 N= 1 kg x m/s2.