Tính chất tương tác của hệ quyết định đến sự bảo toàn các đại lượng tương ứng. Khi không có ngoại lực hoặc các ngoại lực tác dụng lên hệ cân bằng nhau, hệ chỉ có nội lực tương tác giữa các vật thì xung lượng toàn phần của hệ được bảo toàn. Nội lực không gây ra gia tốc cho hệ mà chỉ làm cho các vật riêng biệt trong hệ trao đổi xung lượng cho nhau. Xung lượng là đặc trưng động lực học của chuyển động tịnh tiến. Định luật bảo toàn và biến đổi xung lượng có ý nghĩa tổng quát hơn định luật II Newton:
dt dm v dt v d m dt P d F r r r . Do đó, để làm thay đổi vận tốc của hệ ngoài tác dụng lực lên hệ, còn có thể thay đổi khối lượng của hệ. Sự thay đổi trạng thái bằng cách thay đổi khối lượng thường xảy ra trong tự nhiên nhiều hơn.
r
+ =
=
Các định luật bảo toàn đó còn được áp dụng gần đúng trong các trường hợp ngoại lực tác dụng lên hệ trong một thời gian rất nhỏ. Chẳng hạn trong các va chạm thì sẽ có sự bảo toàn các đại lượng khác nhau tuỳ thuộc tính chất của hệ va chạm. Đối với hệ kín thì động lượng, năng lượng luôn bảo toàn trong các loại va chạm; cơ năng chỉ bảo toàn trong va chạm tuyệt đối đàn hồi. Trong va chạm không tuyệt đối đàn hồi thì cơ năng đã bị chuyển hóa một phần dưới dạng năng lượng khác như nhiệt năng, điện năng, quang năng,. . . và phụ thuộc vào mức quán tính của các vật.
Trong các hiện tượng va chạm, nổ,. . . nội lực thường xuất hiện rất lớn so với ngoại lực nên có thể xem hệ là kín trong khoảng thời gian ngắn xảy ra tương tác và có thể áp dụng các định luật bảo toàn. Việc vận dụng các định luật bảo toàn sẽ giúp cho các bài toán động lực học nhẹ nhàng hơn và thay thế phương pháp động lực học để giải các bài toán cơ học khi không biết rõ các lực tác dụng. Nhưng việc sử dụng phối hợp giữa hai phương pháp sẽ giúp cho các vấn đềđược bộc lộ rõ hơn bản chất của nó.
Ngoài ra sự bảo toàn có thể xảy ra theo một phương xác định khi phương đó thỏa mãn các điều kiện bảo toàn.
Việc vạch ra ý nghĩa tổng quát của những đại lượng bảo toàn như năng lượng, xung lượng, momen xung lượng và các định luật bảo toàn tương ứng với chúng cần bắt đầu ngay trong cơ học và tiếp tục trong tất cả các phần còn lại của giáo trình Vật lý phổ thông. Điều đó sẽ mở rộng tầm hiểu biết khoa học của học sinh, cho phép hiểu thấu đáo những hiện tượng và những quá trình vật lí diễn ra trong đời sống và kĩ thuật.
CHƯƠNG IV : CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT :
Tĩnh học nghiên cứu về sự cân bằng của các vật. Trong một hệ qui chiếu quán tính, vật rắn sẽ ở trạng thái cân bằng nếu tổng vectơ của tất cả các lực tác dụng lên nó cũng như tổng vectơ momen của các lực tác dụng đó bằng không. Khi thỏa mãn điều kiện thứ nhất, gia tốc khối tâm của vật bằng không. Còn khi thỏa mãn điều kiện thứ hai, vật sẽ không có gia tốc góc của chuyển động quay. Bởi vậy nếu ở thời điểm ban đầu vật
đứng yên thì nó sẽ tiếp tục đứng yên.
Sự cân bằng có thể là bền, không bền và phiếm định. Cân bằng là bền nếu một dịch chuyển nhỏ của vật ra khỏi vị trí cân bằng sẽ làm xuất hiện các lực có xu hướng kéo nó trở lại ; còn không bền nếu các lực đó kéo vật càng ra xa vị trí cân bằng. Còn nếu trong những dịch chuyển nhỏ, các lực và các momen lực của chúng vẫn cân bằng như trước thì cân bằng được gọi là phiếm định.
Trạng thái cân bằng bền tương ứng với cực tiểu thế năng của vật so với giá trị của nó tại các vị trí lân cận. Tính chất này thường được sử
dụng để tìm vị trí cân bằng và nghiên cứu các đặc tính cân bằng. Trong nhiều bài toán tĩnh học, cũng như các phần khác của vật lí học, việc sử
dụng định luật bảo toàn năng lượng là hết sức có hiệu quả.
II. HỆ THỐNG CÁC BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH VỀ CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN :