Кинематика твердого тела. Поступательное движение твердого тела.

Поступательное движение — это механическое движение тела, при котором любая прямая, проведенная через любые две точки тела, при его перемещении остается параллельной самой себе.

Поступательное движение не всегда является прямолинейным, все точки твердого тела обладают одинаковыми скоростями и ускорениями (движение швейной иглы в машине, поршня в цилиндре).

Пример: колесо обозрения, несем чемодан.

Рассмотрим вращение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси. Под абсолютно твердым телом понимают такое, у которого остаются неизменными расстояния между любыми его точками. Такое тело не может испытывать деформаций. При вращении такого тела вокруг неподвижной оси каждая его точка описывает дугу окружности с центром, лежащим на оси, причем все такие окружности лежат в параллельных плоскостях и все дуги содержат одинаковое число дуговых градусов.

Угловая скорость w вращающегося тела – это быстрота изменения угла поворота φ (t) вокруг оси:

Обычно угол измеряется в радианах, время – в секундах, угловая скорость – в радианах в секунду.

Вектор w, численно равный первой производной от угла поворота по времени w=dφ/dt и направленный вдоль оси вращения таким образом, чтобы из его конца вращение тела было видно происходящим против часовой стрелки. Направление вектора w совпадает с направлением поступательного движения буравчика, рукоятка которого вращается вместе с телом.

Угловое ускорение. Если вращение неравномерное, т.е. угловая скорость меняется со временем (увеличивается или уменьшается), то вводят величину, характеризующую быстроту ее изменения – угловое ускорение: = lim Δ w / Δ t

Если Δ w > 0, то угловая скорость возрастает, угловое ускорение положительно; при Δ w < 0 угловая скорость убывает и угловое ускорение отрицательно.

5. Первый закон Ньютона – закон инерции. Инерциальная система отсчета.

Законы динамики Ньютона (иначе называемой классической динамикой) имеют ограниченную область применимости. Они справедливы для макро скопических тел, движущихся со скоростями, много меньшими, чем скорость света в вакууме.

Явление сохранения телом состояния покоя или прямолинейного равномерного движения при отсутствии или компенсации внешних воздействий на это тело называют инерцией.

Первый закон Ньютона (закон инерции): существуют такие системы отсчета, относительно которых материальная точка при отсутствии на нее внешних воздействий (или при их взаимной компенсации) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, н азывают инерциальными. Следовательно, инерциальными являются такие системы отсчета, относительно которых материальная точка при отсутствии на нее внешних воздействий или их взаимной компенсации покоится или движется равномерно и прямолинейно.

Наблюдения показывают, что с очень высокой степенью точности можно считать инерциальной системой отсчета гелиоцентрическую систему, у которой начало координат связано с Солнцем, а оси направлены на определенные "неподвижные" звезды.