МЕХАНИКА
Раздел физики, который определяет самую простую форму движения материи – механическое|механичное| движение тел (изменение|смену| их положений в пространстве|просторе|).
Кинематика
Раздел механики, в котором|каком| описывается движение тел, но не анализируется его причины.
Основные понятия
Материальная точка – это тело, размеры которого можно не учитывать при данных условиях.
1 2
* * 1
а) б)
Траектория – линия в пространстве, вдоль которой двигается материальная точка (а – прямолинейное движение, б – криволинейный)
Перемещение - отрезок прямой, которая соединяет две точки траектории и направленный в сторону движения.
Путь (или l) - длина траектории (или ее участки).
Система отсчета (С.В.) – совокупность тела отсчета, системы координат и часов.
Тело отсчета может находиться|перебывать| в состоянии|стане| относительного покоя(а) или двигаться (б).
система координат
часы в в
в
тело отсчета Система отсчета
а) б)
Равномерное прямолинейное движение
Это движение материальной точки вдоль| прямой с одинаковыми перемещениями|перемещением| в течение|на протяжении| любых|каких-нибудь| ровных|равных| промежутков времени.
Скорость – это отношение перемещения материальной точки () до времени (), за который оно состоялось. Скорость-вектор: характеризует быстроту движения. Используют также путейскую скорость (скаляр) .
Единицы скорости: .
Равномерное прямолинейное движение
Это движение материальной точки вдоль| прямой, в процессе которого|какого| влеченьем|поездом| любых|каких-нибудь| равных|равных| промежутков времени ее скорость изменяется одинаково.
Средняя скорость | Средняя скорость – скаляр |
Среднюю скорость можно выразить как среднее арифметическое скоростей в начальный|первоначальный| и конечный|концевой| моменты времени.
Тогда .
Мгновенная скорость – скорость за бесконечно малый промежуток времени.
На примере путевой скорости: .
lim (от «limes» или – «limitis» - предел); - конечный прирост; - бесконечно малый прирост.
(«´»| - символ|метка| производной)
Сложение|додает| скоростей
Часто тело принимает участие в нескольких независимых движениях. Скорость результирующего сложного движения равняется векторной сумме скоростей отдельных движений (добавление|додает| осуществляется по правилу параллелограмма или треугольника|трехугольника|).
Здесь: .
Примеры|приклад|: движение красной смородине лодки с гребцом, движение самолета|самолет-торпедоносца| при сильном ветре, ходьба пассажира в вагоне|вагон-холодильнике|, который двигается.
Ускорение
В случае разнообразного прямолинейного движения для любого промежутка времени ускорение равняется отношению изменения скорости (или ) за этот промежуток к (характеризует быстроту изменения скорости).
При этом При этом
В случае произвольно переменного прямолинейного движения (при ) рассматривают среднее и мгновенное ускорение.
Средние величины | |
Мгновенные величины | |
Уравнение кинематики
равнопеременного|многообразного| прямолинейного движения
(при )
Записываются с использованием скаляров и или проекций векторов и на ось абсцисс, направленную вдоль траектории в сторону движения.
1. , 2. , 3. .
Из|с| уравнения (3):
при
Графики зависимости
кинематических величин от времени
1. При .
в s
б|б|
а
0 t 0 t
(Уравнение:
а)
б) )
2. При
а
0 t 0 t
s
парабола
0 t
Равномерное криволинейное движение
1. Траектория – произвольная кривая.
А В С
(мгновенная скорость направлена вдоль| касательной)
2. Траектория – круг|окружность|.
В процессе равномерного движения по кругу|окружности| материальная точка за любые|какие-нибудь| ровные|равные| промежутки времени проходит одинаковые пути по дуге этого круга|окружности|.
Характеристики движения материальной точки по кругу|окружности|
(или вращение тела)
Период - время одного обхода круга материальной точкой:
, где - число обходов за время .
Частота вращения тела - число вращения тела за единицу времени:
.
0
касательная
Всюду ускорение перпендикулярное к касательной (направлено по нормали к ней), потому называется нормальным ускорением ; это ускорение направлено к центру круга, потому называется также центростремительным ускорением
- линейная скорость.
Линейная скорость – скаляр . При = 1 путь равняется длине круга, время равняется периоду ,
.
Угловая скорость . .
При радиус описывает угол и возвращается в исходное положение. .
Связь линейной и угловой скоростей .
Центростремительное нормальное ускорение:
.
Движение тела, брошенного|брошеного| под углом к|до| горизонту
в
парабола
h
0 а x
(сопротивление воздуха не учтено)
Высота подъема .
Дальность полета .
Время полета .
( - ускорение свободного падения).
Динамика
Раздел механики, в котором|каком| изучается влияние взаимодействия тел на их движение.
Основные понятия
Инертность – способность тела хранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.
Одинаковые действия на два однородных тела разного|различного| размера предоставляют телам на некоторый|некий| момент времени неодинаковых ускорений.
Чтобы достичь нужно, чтобы .
Количественная мера инертности тел – масса (от «mass»). = кг, эталон килограмма – цилиндр из сплава платины и иридия, диаметр и высота цилиндра 39мм.
Инерциальная система отсчета (И. С. В.) – такая С. В., относительно которой скорость тела, которое двигается поступательно, не изменяется, если на него не действуют другие тела или если действию на него других тел взаимно компенсируются.
Инерция – явление сохранения неизменной скорости телом, на которое не действуют другие тела или внешние влияния на которое взаимно компенсируются.
Импульс
Импульс (импульс тела, количество движения) (от «push» - толчок).
(кинематическая динамическая|динамичная| характеристика).
Импульсы тел разной массы могут быть одинаковыми, если .
А С
(здесь тела Но и В будут толкать тело С)
В С
Сила. Импульс силы
Сила (от «forse» - количественная мера взаимодействия тел (ньютон).
Импульс силы (от «impulse» - побуждение): .
Законы динамики (законы Ньютона)
Первый закон Ньютона – утверждения существования И.С.О.: существуют такие системы отсчета, относительно которых тело, которое двигается поступательно, хранит свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или действия других тел компенсируются.
Второй закон Ньютона