Сохранение и изменение количества движения системы

Роль реактивных внешних сил

Реактивные внешние силы (нормальные опорные реакции, силы трения) при движениях на месте уравновешивают действие по­движных звеньев на опорные. Эти силы сами изменяются соответ­ственно ускорениям подвижных звеньев и перемещаемых тел.

Как уже известно, силу тяжести тела в покое уравновешивает реак­ция опоры. Опорные звенья неподвижны: они уравновешены относительно опоры реактивными внешними силами — нормальными реак­циями опоры.

При движениях подвижных звеньев и перемещаемых тел возни­кают их ускорения, а следовательно, и силы инерции противоположно­го направления. Когда силы инерции направлены в сторону опоры, они вызывают динамическую составляющую опорной реакции; последняя складывается со статической составляю­щей опорной реакции и общая опорная реакция больше статической. Когда силы инерции имеют направ­ление от опоры, опорная реакция уменьшается на величину сил инерции — общая опорная реакция меньше статической.

В случаях, когда ускорения подвижных звеньев направлены не по нормали (не перпендикулярно), а под острым углом к плоской поверх­ности опоры, возникают соответствующие силы трения. Например, ускорение тела направлено вперед, тогда его сила инерции направлена назад, а сила трения, приложенная к телу как противодействие силе инерции, направлена вперед. Перемещаемые тела, как и подвижные звенья, при своих ускорениях тоже вызывают изменения реактивных сил опоры.

Таким образом, движения на месте сопровож­даются изменениями внешних реактивных сил вследствие действия на опору сил инер­ции ускоряемых звеньев.

Закон сохранения количества движения: в изолированной мате­риальной системе1 количество движения остается неизменным.

Если F=0, то mv=const.

Первый вывод из этого закона подтверждает то, что уже известно из закона сохранения движения ЦМС, а именно: без внешней силы не может быть изменения движения ЦМС. О том же говорят 1-й и 2-й законы Ньютона.

Для нашего анализа здесь важен второй вывод: для измене­ния скорости системы внешняя сила долж­на действовать в течение некоторого вре­мени; скорость изменяется не силой, а ее импульсом1.

Строго говоря, любая сила действует во времени; взаимодействия тел вне времени нет. И любая сила приложена к телу, обладающему какой-то массой; тел, не имеющих массы, не существует. Так как все движения в суставах происходят вокруг оси, то рассматривать следует не количество движения, а момент количества движения (кинетический момент). Пока же для упрощения ограничимся рассмотрением количе­ства движения.

Чтобы обеспечить увеличение количества движения подвижных звеньев, нужно иметь тело опоры достаточно боль­шой массы; это позволит создать необходимый импульс силы.

Дата добавления: 2014-01-15