![]() Главная страница Случайная лекция ![]() Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика ![]() Мы поможем в написании ваших работ! |
Основные законы механикиФИЗИКА
ЛЕКЦИЯ по учебной дисциплине «ФИЗИКА» Специальность 280705.65 - Пожарная безопасность
Раздел № 1 «Физические основы механики»
Обсуждена на заседании ПМС Протокол №7 от «13» января 2012 г.
Санкт- Петербург
I. Цели занятия 1. Образовательная – изучение понятий и законов механики 2. воспитательные - их применение в пожарной безопасности - повышение квалификации сотрудников ГПС
II. Расчёт учебного времени
III. Литература Основная: 1. Скребов В.Н., Трубилко А.И. Курс общей физики. Т. 1. Механика. — СПб: СПбУ ГПС МЧС России, 2011. 2. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 2009, с.6-14. Компьютерные демонстрации: 1. Траектория движения. 2. Законы сложения скоростей. 3. Неравномерное движение. 4. Равномерное движение. 5. Равноускоренное движение. 6. Движение тела брошенного под углом к горизонту. IV. Учебно-материальное обеспечение
V. Текст лекции Учебные вопросы 1 Основные понятия и определения механики Предмет изучения механики – простейшие формы движения тел относительно друг друга, следовательно, необходимо в любой момент времени t знать местоположение материального тела. Модели, их роль в познании природы: модель - условная замена реального объекта или явления, несет лишь существенные свойства, второстепенные – не учитывает. Модель – не копия, а лишь приближение к реальному процессу или объекту. абсолютно твердое тело - также модель (условное понятие) в кинематике, размеры и форма которого неизменны при движении тела, т.е. тело не подвержено деформации; материальная точка (система материальных точек) - формой, размерами и массой реального объекта можно пренебречь в рамках решаемой задачи движения тел; движение тел – изменение телом своего положения в пространстве; две составляющих движения тела: поступательное и вращательное; поступательное движение - любая прямая, жестко связанная с телом, остается параллельной своему первоначальному положению. (Например, линия, проходящая вдоль бамперов пожарной автоцистерны); возвратно-поступательное движение – разновидность поступательного движения (характерно для двигателей внутреннего сгорания и поршневых насосов пожарных автоцистерн). Тело периодически перемещается из одного положения в другое; вращательное движение - все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой - оси вращения (центробежное колесо пожарных насосов автоцистерн, коленчатый вал д.в.с.); одновременное наличие двух видов движения (колесо ЦН, колесо движущегося автомобиля имеют возможность не только вращаться вокруг оси, но и перемещаться вдоль оси вала, если изношен узел крепления колеса "шпонка-паз" вала вращения); траектория движения - линия в пространстве, вдоль которой движется материальная точка (либо двигалась ранее, либо запланировано движение, например, ракеты); путь (DS) - некоторая часть траектории, пройденная за время Dt; перемещение - приращение радиус-вектора за рассматриваемый промежуток времени; система координат - способ описания положения тел в пространстве: прямоугольная; цилиндрическая; сферическая. Наиболее употребительна правая декартовая прямоугольная система координат. Способ задания положения материальной точки (М) в пространстве для некоторого момента времени х(t), у(t), z(t). Для начального положения х(0), у(0), z(0), т.е. М [х(0), у(0),z(0)]; система отсчета - тело отсчета, система координат и способ измерения времени; скалярные и векторные значения скорости и ускорения: а) скалярные величины - их выражают положительными или отрицательными числами без указания положения в пространстве (работа, мощность, масса); б) векторные величины - их определяют не только размерами, но и направлением в пространстве (скорость, ускорение); в) вектор - отрезок, имеющий определенную длину и направление; векторное определение положения материальной точки: r = r(t) вместо скалярных величин х(t), y(t), z(t). скорость движения – быстрота перемещения (по направлению и величине !!!) тела относительно других тел; средняя скорость v ср или v ср = DS/Dt, где DS и Dt - любые соответствующие друг другу значения (конечные разности), откуда DS I = VI . Dt I – площадь приближенно равна пройденному пути за Dt I ; мгновенная скорость (v) v = lim (DS/Dt) = dS/dt = d r/dt , при Dt ускорение движения – быстрота изменения скорости движения тела; среднее ускорение (a ср или a ср = DV/Dt при Dt мгновенное ускорение a = lim (Dv/Dt) = d2S/dt2; при Dt
Основные законы механики 2.1 Кинематика поступательного движения тел Виды поступательного движения тел: прямолинейное, криволинейное, равномерное и неравномерное. Основные уравнения кинематики поступательного движения Поскольку в общем случае Dr = DS (где Dr = r2 - r1), то по аналогии со скалярной формой, можно записать: v = lim(Dr/Dt) = dr/dt – мгновенная скорость; a = lim (Dvср/Dt) = dv/dt = d2r/dt2 - мгновенное ускорение; Уравнения (v =dr/dt; a =d2r/dt2) называют кинематическими уравнениями движения материальной точки; Обобщённые координаты, независимые между собой параметры qi (r = 1, 2,..., s) любой размерности, число которых равно числу s степеней свободы механической системы и которые однозначно определяют положение системы. Закон движения системы в обобщенных координатах даётся s уравнениями вида qi = qi (t), где t — время. Обобщённые координаты используются при решении многих задач, особенно когда система подчинена связям, налагающим ограничения на её движение. При этом значительно уменьшается число уравнений, описывающих движение системы, по сравнению, например, с уравнениями в декартовых координатах. Интегрируя уравнения a = dv/dt, v = dS/dt (в пределах от 0 до t), получим:
Горизонтальная и вертикальная составляющие поступательного движения Изобразим участок траектории
Из изложенного выше (
2.1.1 Кинематика криволинейного движения тел При криволинейном движениив момент времени t тело находилось в точке А и имело линейную скорость
В зависимости от величин нормального и тангенциального ускорений, движение точки(тела) можно классифицировать на (целесообразно использовать слайд):1- прямолинейное равномерное (
2.1.2 Кинематика вращательного движения тел При вращательном движении все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой - оси вращения. При переходе из положения 1 в 2 за время
длина пути S линейная скорость v = S/t линейное ускорение a = v/t -для равномерного вращения w = 2pn, T = 2p/w, где n - число оборотов в единицу времени; -правило правого винта для определения направления векторов w и e. Типичная задача кинематики поступательного движения - определение дальности полета тел (например, гранаты и снаряда с огнетушащим веществом или струи воды), вылетающих из устройств под некоторым углом к горизонту. При таком движении, помимо горизонтальных составляющих, появляются вертикальные составляющие. Воспользуемся ранее рассмотренными уравнениями: S = vot + at2/2; Sх = vохt = vоt cosa; Sу = vоуt - gt2/2 ; v = vo + at ; vox = voсosa; voу = vоsina; из начального условия Sуо = 0, имеем: vоуt = gt2/2 = 0; откуда t = 2vоу/g . тогда Sx = vox(2voy/g). Окончательно дальность полета Sx = (2vo2 sina cosa)/g.
Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 279; Нарушение авторских прав ![]() Мы поможем в написании ваших работ! |