Механика

1. Механическое движение. Относительность движения. Система отсчета. Модели тел и основные понятия.

Движение– это изменение положения тела или его частей в пространстве относительно другого тела, выбранного за тело отсчета, с течением времени.

Система отсчета– это совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и часов.

Материальная точка– идеализированная модель, соответствующая физическому телу, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. На практике тело можно принять за материальную точку тогда, когда оно движется поступательно (не изменяя ориентацию относительно тела отсчета), или если его размеры оказываются намного меньше расстояний, рассматриваемых в данном движении.

Твердое тело – тело, деформациями которого при движении можно пренебречь.

Траектория– непрерывная линия, образованная множеством точек, через которые проходит движущаяся материальная точка в данной системе отсчета. Поэтому в разных системах отсчета траектория одного и того же движения имеет разную форму.

Понятие траектории используют лишь в классической механике для макромира. В микромире, где движение описывается квантовой механикой, понятие траектории теряет смысл.

Путьs– это скалярная физическая величина, длина участка траектории, пройденного материальной точкой за данный промежуток времени. Единица в СИ – метр (м).

2. Характеристики механического движения: перемещение, скорость, ускорение. Виды движения (равномерное, равноускоренное ) и их графическое описание.

Перемещение(или) – вектор, соединяющий положения движущейся материальной точки в начале и в конце некоторого промежутка времени. При криволинейной траектории модуль вектора перемещения не совпадает с длиной пройденного пути, т.е. с длиной кривой линии.

Скорость –векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения положения тела и равная пределу, к которому стремится отношение, т.е отношение перемещенияк промежутку времениt, за которое произошло это перемещение, если промежуток времени уменьшается до нуля:

Единица в СИ – метр в секунду (м/с).

Если тело движется по прямой, то вдоль этой прямой выбирают направление одной из осей системы координат, например оси 0X, относительно которой рассматривается движение. Если перемещение тела происходит по направлению оси, то проекция вектора скорости_xположительна, если против оси, то эта проекция отрицательна.

Ускорение– векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости и равная пределу, к которому стремится отношение, т.е. отношение изменения скоростик промежутку времениt, за который произошло это изменение, при уменьшении промежутка времени до нуля:

Единица в СИ – метр на секунду в квадрате (м/с²).

Если материальная точка движется по прямой линии, то вектор ускорения направлен в ту же сторону, что и вектор скорости, когда _xувеличивается, и в противоположную сторону, когда_xуменьшается (рис. 3).

Рис. 3

Если направление оси координат 0Xсовпадает с направлением начального вектора скорости, то на первом рисунке проекция ускоренияa_xположительна, а на втором отрицательна.

Это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения. При равномерном прямолинейном движении скорость тела постоянна, а ускорение равно нулю.

Это самая простая модель движения, редко встречающаяся в реальности. При таком движении скорость тела постоянна, а координата может быть рассчитана по закону движения

,

где x₀– начальная координата материальной точки, а_0x– проекция ее начальной скорости на ось 0X.

Графиком такой зависимости в координатах (x,t) (рис. 4,а) является прямая линия, тангенс угла наклона которой задается проекцией скорости_0x.