Понятие о системах отсчета. Идеализированные модели тел. Траектория путь, перемещение. Векторный и координатный способы описания движения материальной точки.
Система отсчёта — это совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и системы отсчёта времени, по отношению к которым рассматривается движение (или равновесие) каких-либо материальных точек или тел.
Инерциа́льная систе́ма отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: все свободные тела (то есть такие, на которые не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется) движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.
Неинерциа́льная систе́ма отсчёта — система отсчёта, не являющаяся инерциальной. Всякая система отсчета, движущаяся с ускорением относительно инерциальной, является неинерциальной.
Идеализированная модель физического тела - в физике - абстрактный объект:
- являющийся моделью реального объекта; и
- обладающий некоторыми физическими свойствами реального объекта, существенными для определенного круга задач.
Модели такого рода позволяют:
- изучать реальные объекты;
- формулировать физические законы; и
- создавать физические теории.Траектория-линия,описанная материальной точкой при джижении.Движение-прямолинейное,по окружности,криволинейное.
Путь-участок длины траектории(только положителен)Путь за отдельный промежутки времени-арифметическая сумма всех путей.
Перемещение-отрезок из начального положения тела в конечное(хар-ся и направлением). Перемещения складываются арифметически
Векторный способ.Задается с помощьюрадиус-вектора,представляющий собой вектор,проведенный из точки О,соответствующий началу отчета в интересующую нас точку.Может в процессе движения изменяться по модулю и направлению
Координатный способ. Это наиболее универсальный и исчерпывающий способ описания движения. Он предполагает задание:
а) системы координат (не обязательно декартовой) q1, q2, q3;
б) начало отсчета времени t;
в) закона движения точки, т.е. функций q1(t), q2(t), q3(t).
Говоря о координатах точки, мы всегда будем иметь в виду (если не оговорено противное) ее декартовы координаты.
Естественный способ.
Этим способом пользуются, если известна траектория движения точки. Траекторией называется совокупность точек пространства, через которые проходит движущаяся материальная частица. Это линия, которую она вычерчивает в пространстве. При естественном способе необходимо задать (рис. 1):
Рис. 1
а) траекторию движения (относительно какой-либо системы координат);
б) произвольную точку на ней нуль, от которого отсчитывают расстояние S до движущейся частицы вдоль траектории;
в) положительное направление отсчета S (при смещении точки М в противоположном направлении S отрицательно);
г) начало отсчета времени t;
д) функцию S(t), которая называется законом движения точки.
Поступательное и вращательное движение. Угловые кинематические характеристики движения,их связь с линейными характеристиками
Поступательным называется такое движение абсолютно твердого тела, при котором любая прямая жестко связанная с телом перемещается параллельно самой себе.Все точки тела движущегося поступательно в каждый момент времени имеют одинаковые скорости и ускорения, а их траектории полностью совмещаются при параллельном переносе. В самом общем случае поступательно движущееся тело обладает тремя степенями свободы.
Вращательное-движение абсолютно твердого тела, при котором две его точки A и B остаются неподвижными,или вращательным движением вокруг неподвижной прямой AB, называемой осью вращения.При вращении твердого тела вокруг неподвижной оси все его точки описывают окружности, центры которых лежат на оси вращения, а плоскости перпендикулярны ей. Тело, вращающееся вокруг неподвижной оси, обладает одной степенью свободы. Его положение определяется заданием угла φ поворота из некоторого начального положения.
Угловой скоростью вращения называется вектор , численно равный первой производной от угла поворота по времени и направленный вдоль оси вращения таким образом, чтобы он совпадал по направлению с поступательным движением Буравчика, рукоятка которого вращается вместе с телом.
Линейная скорость определяется по формуле Эйлера:
Периодом вращения называется промежуток времени в течение которого тело, вращаясь с угловой скоростью ω, совершает один полный оборот.
Частотой вращения называется число оборотов, совершаемых телом за 1 секунду при равномерном вращении с угловой скоростью ω.
Угловым ускорением называется вектор ε равный первой производной по времени от угловой скорости или второй производной от угла поворота:
Вектор ε направлен вдоль оси вращения, в ту же сторону что и вектор ω при
при движении
равноускоренном и
– в противоположную
сторону при движении равнозамедленном.
Запишем функцию, связывающую угловые величины с линейными:
При равномерном вращении ε = 0, ω = const, φ = φ0±ωt.
При равнопеременном движении Если вращение осуществляется вокруг некоторой оси, то
