Системы отсчета. Кинематические характеристики. Виды механического движения
Механика
Содержание и структура курса общей физики. Предмет механики.
Физика наука о простейших и вместе с тем наиболее общих формах движения и взаимодействия материальных объектов. Изучает элементарные частицы, атомные ядра, атомы, молекулы, твердые тела, жидкости, газы, плазму, физические поля. По методам исследования различают теоретическую и экспериментальную физику.
Курс общей физики содержит 5 разделов: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, оптика, квантовая и ядерная физика.
Раздел физики, занимающийся изучением механического движения, называется механикой. Механическим движением тела называется изменение с течением времени его положения в пространстве относительно других тел.
Как правило, механику разделяют на не релятивисскую или классическую (ньютоновскую), релятивисскую и квантовую. В не релятивисской механике рассматриваются движения макроскопических тел, скорости которых, во много раз меньше скорости света в вакууме. В основе классической механики лежат законы Ньютона. Закономерности движения тел со скоростями близкими к скорости света в вакууме является предметом релятивисской механики, а закономерности движения микрочастиц (например электронов в атомах, молекулах, кристаллах и т.д.) - квантовой механикой.
Классическая механика состоит из трех основных разделов: статики кинематики и динамики. В статике рассматриваются законы сложения сил и условия равновесия тел. В кинематике дается математическое описание всевозможных видов механического движения без рассмотрения причин вызвавших это движение. В динамике исследуется влияние взаимодействия между телами на их механическое движение.
Размерность физических величин
Численное значение физических величин (длины, скорости, электрического заряда и т.д.) определяется сравнением ее с некоторым эталоном, принятым за единицу. Выбор эталона произволен. В физике поступают следующим образом: произвольно устанавливают несколько единиц измерения, а единицы измерения находят как производные основных единиц из формул физических законов.
Совокупность основных и производных единиц называется системой единиц.
Каждая физическая величина должна иметь размерность.
Размерность величины – символическое (буквенное) выражение производных единиц измерений через основные.
Пример: формулы размерности
скорость: [V] = [S/t] = [L/T] = LT-1;
ускорение: [a] = [V/t] = [LT-1/ T] = LT-2;
сила: [F] = [m·a] = M·LT-2, где
V – скорость; S – путь;
t – время; a – ускорение;
F – сила; m – масса – измеряемые физические величины;
L, T, M – основные единицы измерения для расстояния, времени и массы (соответственно).
Знание размерности величины позволяет не только установить единицу ее измерения, но и найти численные множители при переходе к новой системе единиц.
Единой системой единиц измерения является система СИ (система интернациональна). Она, как и любая система единиц координат состоит из трех разделов.
1. Основные единицы (м, кг, с, К, А, канделла)
2. Дополнительные (угловые единицы – радиан, стерад)
3. Производные – их тысячи.
Кинематика
Основные задачи кинематики: а) Описание с помощью математических формул, графиков, таблиц совершаемого телом движения; б) определения кинематических… Системой отсчета это абсолютно твердое тело, с которым жестко связана система… Материальная точка - это тело, размерами которого в рассматриваемой ситуации можно пренебречь.
Зависимость перемещения и скорости от времени при равнопеременном движении
где - начальная координата (смещение тала от начала отсчета в начальный момент времени), - начальная скорость…
5. Равнопеременное движение по окружности.
Угол поворота при движении по окружности
Динамика.
Раздел механики, изучающий взаимодействие, тел называется динамикой.
Силойназывают векторную физическую величину, характеризующую механическое действие одного тела на другое и являющуюся мерой этого воздействия. В… 1) по их динамическому проявлению (по ускорению);
2) по статическому проявлению (по деформациям);
при F = const
Работа - Мера передачи действия (механического) от одного тела к другому в… Силы, работа которых не зависит от формы пути, а определяется только наличным и конечным положениями тела в…
Центром масс (центр инерции) - точка, характеризующая распределение масс в механической системе. Радиус вектор центра масс системы состоящей из n…
где mi, ri - масса и радиус вектор i-ой точки. При движении тела системы его центр масс движется как материальная…
Гравитационное взаимодействие заключается в том, что все материальные тела притягиваются друг к другу.
Пространство, в котором действуют гравитационные силы, называется… Закон всемирного тяготения - два тела (рассматриваемые как материальные точки) притягиваются друг к другу по прямой,…
Вес тела это сила, с которой тело (вследствие его притяжения к Земле) действует на опору или подвес.
Коэффициент перегрузки
Давления, возникающие в твердом теле при его деформировании, называются упругими напряжениями.
Силы упругости - это силы, возникающие при деформации тела и направленные в… Упругие силы по своей природе электромагнитные, возникают из-за изменения межмолекулярного расстояния.
Трение, возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся тел, называется внешним. Трение, возникающее между частями одного и того же… Трение между поверхностями двух твердых тел при отсутствии какой-либо… Применительно к сухому трению различаются терние качения и скольжения.
Движение тела по наклонной плоскости
Всякое движение твердого тела можно разложить на два основных вида движения - поступательное и вращательное.
Поступательное движение - движение, при котором любая прямая, проведенная… В самом общем случае тело может вращаться вокруг неподвижной точки, при этом его движение можно свести к трем…
Для того, чтобы тело не двигалось поступательно необходимо, чтобы сумма сил проходящих через центр масс тела была равна нулю.
или
Для того, чтобы тело не вращалось, требуется исчезновение вращающих моментов внешних сил:
Гидроаэростатика – раздел механики, изучающий равновесие жидкостей и газов
Гидроаэродинамика – раздел механики, изучающий движение жидкостей и газов под… Закон Паскаля: Давление в любой точке покоящейся жидкости и газе одинаково по всем направлениям и одинаково передается…
Следствием неодинаковости давлений на разных уровнях в жидкостях и газах является наличие выталкивающей силы, определенной законом Архимеда (287-212… Закон Архимеда:На тело, погруженное в жидкость или газ, и омываемое со всех…
Произведение величины скорости течения несжимаемой жидкости на величину поперечного сечения трубки тока есть величина постоянная для данной трубки… При движении жидкостей и газов в них возникают силы внутреннего трения,… Свойства жидкости, связанные с наличием сил внутреннего трения, называется вязкостью.