Кинематические характеристики движения

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ МУЛЬТИМЕДИЙНОГО КУРСА ЛЕКЦИЙ

ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫОБУЧЕНИЯ

Лекция №1

МЕХАНИКА - это раздел физики, в котором изучается простейший вид движения материи- перемещения тел или частей тела друг относительно друга.

КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА изучает движение макроскопических тел (с размерами много большими размера атомов), которые движутся со скоростями, много меньшими скорости света.

РАЗДЕЛЫМЕХАНИКИ

КИНЕМАТИКА - изучает движение тел, не рассматривая причины его вызывающие.

ДИНАМИКА - изучает законы движения тел в связи с причинами, вызывающими это движение.

ЗАКОНЫСОХРАНЕНИЯ - являются наиболее общими физическими законами и связаны сзаконами сохранения энергии, импульса и момента импульса.

СТАТИКА - изучает законы равновесия тел.

ДВЕ МОДЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕХАНИКЕ

МАТЕРИАЛЬНАЯ ТОЧКА (М.Т.) - тело, форма и размеры которого несущественны в условиях данной задачи.

АБСОЛЮТНО ТВЕРДОЕ ТЕЛО (Т.Т.)- тело, деформацией размеров которого можно пренебречь.

СПОСОБЫОПИСАНИЯ ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

ТРАЕКТОРНЫЙ

ТРАЕКТОРИЯ – воображаемая линия в пространстве, вдоль которой движется материальная точка.

ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИЖЕНИЯ S(t) – расстояние, проходимое М.Т. при движении вдоль траектории. ВЕКТОРНЫЙ

Положение М.Т. задается с помощью радиус -вектора, проведенного из точки, соответствующей началу отсчета, к материальной точке.

КООРДИНАТНЫЙ

Положение М.Т. можно описать в разнообразных системах координат – сферической, цилиндрической, полярной, но основной из них является ПРЯМОУГОЛЬНАЯ ДЕКАРТОВА СИСТЕМА КООРДИНАТ, которая представляет собой три взаимно перпендикулярных оси X, Y, Z, вдоль которых отложены единичные вектора или орты. Положение М.Т. в декартовой системе координат задается радиус- вектором r через проекции радиус-вектора на оси координат, выраженные в масштабе единичных векторов.

r

X

Y

Z

x

y

z

i

j

k

r = xˑi + yˑj + zˑk

ВИДЫМЕХАНИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ

ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА – это движение, при котором отрезок прямой, соединяющей две любые точки твердого тела, остается параллельным самому себе.

 

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ – это движение М.Т. по окружности.

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА – это движение, при котором траектории всех точек тела являются окружностями, расположенными на одной прямой, называемой осью вращения. При этом ось вращения перпендикулярна плоскостям, в которых лежат траектории движения любой точки Т.Т.

КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ

КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ – это движение, которое отличается той или иной степенью повторяемости. При этом тело совершает периодическое движение относительно своего равновесного положения.

КОМБИНИРОВАННОЕ ДВИЖЕНИЕ – это движение, при котором тело одновременно участвует в нескольких видах движения.

КИНЕМАТИКА

КИНЕМАТИКА ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

ТРАЕКТОРИЯ – Воображаемая линия в пространстве, вдоль которой движется М.Т.

Часто положение М.Т. задается некоторым параметром, которым чаще всего является время t:

x(t), y(t), z(t) - это ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ЗАДАНИЯ ДВИЖЕНИЯ.

Тогда уравнение траектории- это неявная функциональная зависимость между координатами М.Т., из которой исключено время – F (x,y,z)=0

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИЖЕНИЯ

СКОРОСТЬ –это векторная величина, характеризующая быстроту и направление перемещения материальной точки.

Быстрота перемещения М.Т. при равномерном и прямолинейном движении определяется отношением пути ΔS к интервалу времени Δt, за который этот путь пройден. V= ΔS/ Δt.

При неравномерном и криволинейном движении Δt→0 и тогда

Вектор скорости всегда направлен по касательной к траектории.

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ: – это вектор, соединяющий начальную и конечную точку пути.

ПУТЬ S – это расстояние, проходимое М.Т. вдоль траектории

УСКОРЕНИЕ: - это векторная величина, характеризующая быстроту и направление изменения вектора скорости М.Т.

Тангенциальная и нормальная компоненты ускорения:

Лекция №2