r – радиус – вектор

Момент импульса твердого тела:

J – момент инерции

ω – угловая скорость

Направление определяется по оси вращения в сторону, определяемую правилом правого винта.

Это выражение еще одна форма уравнения вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси.

В замкнутой системе . Следовательно, K = const

Закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени.

Закон сохранения момента импульса – фундаментальный закон природы. Он связан со свойством симметрии пространства – его изотропностью, т.е. с инвариантностью физических законов относительно выбора направления осей координат системы отсчета (относительно поворота замкнутой системы в пространстве на любой угол).

Продемонстрировать закон сохранения момента импульса можно с помощью скамьи Жуковского. Пусть человек, сидящий на скамье, которая без трения вращается вокруг вертикальной оси, и держащий в вытянутых руках гантели, приведен во вращение с угловой скоростью ω1. Если человек прижмет гантели к себе, то момент инерции системы уменьшится. Поскольку момент внешних сил равен нулю, момент импульса системы сохраняется и угловая скорость вращения ω2 возрастает. Аналогично, гимнаст во время прыжка через голову поджимает к туловищу руки и ноги, чтобы уменьшить свой момент инерции и увеличить тем самым угловую скорость вращения.

Закон сохранения механической энергии – механическая энергия консервативной системы сохраняется постоянной в процессе движения системы:

E=W+P=const

Пример проявления:

Абсолютно упругий удар

Абсолютно неупругий

Из закона сохранения энергии вытекает однородность времени.

Свободные и вынужденные механические колебания. Резонанс, колебания при наличии трения. Механические волны

Колебаниями называют движение или процессы, которые характеризуются определенной повторяемостью во времени.

Свободные колебания – те колебания, которые совершаются за счёт первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии воздействия внешних сил на колебательную систему.

Гармонические колебании

x = Asin ( ω ₀ t + φ ₀ )

ω ₀ – циклическая частота – число полных колебаний, которые совершаются за 2П единиц времени φ=2πν

T=2π/ω – период колебаний

Вынужденные механические колебания – колебания, возникающие под действием внешней периодически изменяющейся силы

x = Acos ( ω ₀ t + φ ₁ )

В пружине

F = F ₀ cos ωt

Резонанс: явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы к частоте, равной или близкой собственной частоте колебательной системы

δ – коэффициент затухания