Система отсчета. Траектория, длина пути,

Механика и ее структура. Модели в механике.

Механика - это часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Механическое движение - это изменение взаимного расположения тел или их частей в пространстве с течением времени.

Обычно под механикой понимают классическую механику, в которой рассматриваются движения макроскопических тел, совершающиеся со скоростями, во много раз меньшими скорости света в вакууме.

Законы движения тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света в вакууме, изучаются релятивистской механикой.

Квантовая механика изучает законы движения атомов и элементарных частиц.

Разделы механики:

Кинематика - изучает движение тел, не рассматривая причины, которые это движение обуславливают.

Динамика - изучает законы движения тел и причины, которые вызывают или изменяют это движение.

Статика - изучает законы равновесия системы тел.

Механика для описания движения тел в зависимости от условий конкретных задач использует разные упрощенные физические модели:

• Материальная точка - тело, форма и размеры которого несущественны в условиях данной задачи.

• Абсолютно твердое тело - тело, деформацией которого в условиях данной задачи можно пренебречь и расстояние между любыми двумя точками этого тела остается постоянным.

• Абсолютно упругое тело - тело, деформация которого подчиняется закону Гука, а после прекращения внешнего силового воздействия такое тело полностью восстанавливает свои первоначальные размеры и форму.

• Абсолютно неупругое тело - тело, полностью сохраняющее деформированное состояние после прекращения действия внешних сил.

Любое движение твердого тела можно представить как комбинацию поступательного и вращательного движений.

Поступательное движение - это движение, при котором любая прямая, жестко связанная с телом, остается параллельной своему первоначальному положению.

Вращательное движение - это движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой, называемой осью вращения.

Вектор перемещения.

Движение тел происходит в пространстве и во времени. Поэтому для описания движения материальной точки надо знать, в каких местах пространства эта точка находилась и в какие моменты времени она проходила то или иное положение.

Тело отсчета - произвольно выбранное тело, относительно которого определяется положение остальных тел.

Система отсчета - совокупность системы координат и часов, связанных с телом отсчета.

Наиболее употребительная система координат - декартовая - ортонормированный базис который образован тремя единичными по модулю и взаимно ортогональными векторами проведенными из начала координат.

Положение произвольной точки М характеризуется радиусом-вектором , соединяющим начало координат О сточкой М.

Движение материальной точки полностью определено, если декартовы координаты материальной точки заданы в зависимости от времени t (от лат. tempus)

Эти уравнения называются кинемати­ческими уравнениями движения точки. Они эквивалентны одному векторному уравнению.

Линия, описываемая движущейся материальной точкой (или телом) относительно выбранной системы отсчета называется траекторией. Уравнение траектории можно получить, исключив параметр t из кинематических уравнений.

В зависимости от формы траектории движение может быть прямолинейным или криволинейным.

Длина пути точки называется сумма длин всех участков траектории, пройденных этой точкой за рассматриваемый промежуток времени Длина пути – скалярная функция времени.

Вектор перемещения - вектор, проведенный из начального положения движущейся точки в положение ее в данный момент времени (приращение радиуса-вектора точки за рассмат­риваемый промежуток времени).

В пределе ∆t→0 длина пути по хорде ∆s и длина хорды будут все меньше отличаться .

3. Скорость.

Скорость – это векторная величина, которая определяет быстроту движения, так и его направление в данный момент времени.

Вектором средней скорости υ (от лат. velocitas) за

интервал времени ∆t называется отношение приращения радиуса-вектора точки к промежутку времени ∆t.

Направление вектора средней скорости совпадает с направлением .

Единица скорости - м/с.

Мгновенная скорость - векторная величина, равная первой производной по времени от радиуса-вектора рассматриваемой точки

Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории в сторону движения. Модуль мгновенной скорости (скалярная величина) равен первой производной пути по времени

(Отсюда: )

При неравномерном движении модуль мгновенной скорости с течением времени изменяется. Поэтому можно ввести скалярную величину - среднюю скорость неравномерного движения (другое название - средняя путевая скорость)

Длина пути s, пройденного точкой за промежуток времени от до , задается следующим интегралом:

При прямолинейном движении точки направление вектора скорости сохраняется неизменным.

Движение точки называется равномерным, если модуль ее скорости не изменяется с течением времени (υ = const) , для него

Если модуль скорости увеличивается с течением времени, то движение называется ускоренным, если же он убывает с течением времени, то движение называется замедленным.

Дата добавления: 2014-03-24; просмотров: 448; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!