101

Министерство образования Российской Федерации

Тульский государственный университет

Кафедра физики

Лекции по физике

Под редакцией Пекара Ю.А.

Тула 2000

Разработали: Ю.А.Пекар, доцент кафедры физики

Ю.Н.Колмаков, доцент кафедры физики

Л.С.Лежнева, доцент кафедры физики

И.М.Лагун, доцент кафедры физики

Рассмотрено на заседании кафедры

Протокол N8 от 14 июня 2000г.

Зав. каф. физики Д.М. Левин

Семестр 2.

Механика. Молекулярная физика. Кинематика

1. Основные понятия и величины

Классическая механика изучает механическое движение частиц (материальных точек) и тел, т.е. изменение положения их в пространстве с течением времени.

Частица (материальная точка) -- это тело, размерами которого в условиях

данной задачи можно пренебречь. Одно и то же тело в различных условиях либо может считаться частицей, либо -- нет.

Другая абстракция -- абсолютно твердое тело -- это система частиц,

расстояния между которыми в процессе движения тела остаются неизменными.

При этом постулируется, что:

1) пространство является бесконечным, однородным, изотропным;

2) время является однородным, течет только в одном направлении, а ход времени не зависит от состояния движения тел.

Механическое движение тел рассматривается в системе отсчета.

Кинематика -- это раздел механики, рассматривающий движение тел вне

зависимости от причин, вызывающих это движение.

2. Кинематика частицы. Перемещение, скорость, ускорение

Существуют различные способы определения положения частицы.

1) Векторный способ описания движения.

В этом случае положение частицы задается её радиус-вектором . Геометрическое место концов радиус-вектора представляет кривую,

называемую траекторией.

Зависимость радиус-вектора частицы от времени

называется кинематическим уравнением движения. С геометрической

точки зрения -- это уравнение траектории.

Изменение радиус-вектора за время ∆t называетсяперемещением: . Длина дуги траектории между этими точками ∆l назывется путем.

Важнейшей кинематической характеристикой движения является скорость.

Скоростью частицы называется векторная величина, определяемая

равенством

,

иначе говоря, скорость -- это производная от радиус-вектора по времени.

Из определения следует, что скорость направлена по касательной

к траектории. Величина скорости

,

где l -- путь, пройденный вдоль траектории.

Иногда используется понятие средней скорости: это векторная

величина, равная отношению перемещения ко времени, т.е.

Скорость изменения скорости частицы по времени, т.е. вектор

называется ускорением частицы.

Таким образом, зная кинематический закон движения, можно простым

дифференцированием по времени найти скорость и ускорение в любой

момент времени (так называемая прямая задача кинематики).

Наоборот, зная ускорение частицы, а также начальные условия,

т.е. положение и скоростьчастицы в начальный момент времени,

можно найти траекторию движения частицы (обратная задача

кинематики).