Кинема́тика — раздел механики, изучающий математическое описание движения идеализированных тел, без рассмотрения причин движения.
Система отсчёта — сопоставленная с континуумом реальных или воображаемых тел отсчёта система координат и прибор(ы) для измерения времени (часы). Используется для описания движения.
Координаты — способ определять положение точки или тела с помощью чисел или других символов.
Радиус-вектор используется для задания положения точки в пространстве относительно некоторой заранее фиксированной точки, называемой началом координат.
Траектория — непрерывная линия, которую описывает точка при своём движении.
Скорость — векторная величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системы отсчёта.
Ускорение — векторная величина,
показывающая, насколько изменяется
вектор скорости точки
(тела) при её движении за единицу времени.
Угловая скорость — векторная величина, характеризующая скорость вращения тел
Угловое ускорение — величина, характеризующая быстроту изменения угловой скорости.
Сре́дняя ско́рость — некая усреднённая характеристика скорости частицы за время её движения.
Скорость
|
|
|
Ускорение:
|
|
|
Нормальное ускорение:
|
|
|
Касательное ускорение:
|
|
|
Классический закон сложения скоростей:
|
|
|
Равномерное прямолинейное движение:
|
s = s0 + υt |
|
Равноускоренное прямолинейное движение:
|
|
|
Свободное падение тел:
|
|
|
Равномерное движение по окружности:
|
T = 2πR/V; ν = 1/T; ω = 2π/T |
|
Движение по окружности:
|
|
|
an – центростремительное ускорение.
Си́ла — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей
Электромагнитная сила связывает отрицательно заряженные электроны с положительно заряженным ядром внутри атома.
ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ, силы, удерживающие нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре. Не зависят от заряда нуклонов. Ядерные силы обусловлены сильным взаимодействием
Слабое взаимодействие, или слабое ядерное взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий в природе. Это взаимодействие называется слабым, поскольку два других взаимодействия, значимые для ядерной физики (сильное и электромагнитное), характеризуются значительно большей интенсивностью. Однако оно значительно сильнее четвёртого из фундаментальных взаимодействий, гравитационного.
Поле сил. Пространство, в котором действуют гравитационные силы, называют гравитационным полем, или полем тяготения. Аналогично говорят об электромагнитном поле.
Основные законы механики.
Зако́ны Ньюто́на — три закона, лежащие в основе классической механики и позволяющие записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силовые взаимодействия для составляющих её тел.
Первый: Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго.
Второй:
В
инерциальной системе отсчёта ускорение,
которое получает материальная точка,
прямо пропорционально равнодействующей
всех приложенных к ней сил и обратно
пропорционально её массе.
Третий: Материальные точки попарно действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению:
Равноускоренное движение — движение, при котором ненулевой вектор ускорения остаётся неизменным по модулю и направлению.
,
Криволинейное равноускоренное движение.
,
кругово́е движе́ние — это вращение по кругу, т. е. это круговой путь по круговой орбите. Оно может быть равномерным (с постоянной угловой скоростью) или неравномерным (с переменной угловой скоростью).
Круговое движение является ускоренным, даже если происходит с постоянной угловой скоростью, потому что вектор скорости объекта постоянно меняет направление
Для движения по кругу радиуса R длина окружности будет C = 2π R. Если период вращения есть T, то угловая скорость вращения ω будет равна:
Скорость движения объекта равна
Угол поворота θ за время t равен:
Ускорение:
Вопрос 6 - Влияние вращения Земли на механические явления
Инерциальной системой отсчета является такая система отсчета, относительно которой материальная точка, свободная от внешних воздействий, либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно. Первый закон Ньютона утверждает существование инерциальных систем отсчета.
Система отсчета, связанная с Землей является неинерциальной системой, т.к. Земля вращается вокруг Солнца с центростремительным ускорением.
Как уже отмечалось, в неинерциальных системах отсчета законы Ньютона не выполняются.
Силы инерции (фиктивные силы) обусловлены ускоренным движением не- инерциальной системы отсчета относительно инерциальной. Поэтому в общем случае нужно учитывать следующие случаи проявления сил инерции:
1. силы инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчета Fинерции=ma где а – ускорение одной сис-мы относительно другой
2. силы инерции, действующие на тело, покоящееся во вращающейся системе
Fин= m w^2r где w- угловая скорость вращения неинерциальной системы относительно инерциальной системы r- расстояние от оси вращения
3. силы инерции, действующие на тело, движущееся во вращающейся системе отсчета (сила Кориолиса)Fk =2m*[vw] где w- угловая скорость вращения неинерциальной системы отсчета относительно инерциальной системы v-скорость движения тела относительно неинерциальной системы отсчета.
Отклонения тел могут происходить как в горизонтальной, так и в вертикальной (по отношению к поверхности Земли) плоскостях. Кориолисово ускорение направлено перпендикулярно к земной оси; поэтому отклонения, происходящие в горизонтальной плоскости, всего больше на полюсе и равны нулю на экваторе. Обратное положение имеет место для отклонений от вертикальной плоскости. Отклонения в этих двух плоскостях характеризуются соответствующими проекциями вектора ускорения.
Вопрос 7- КАКИЕ ДАННЫЕ НЕОБХОДИМЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ? Основной задачей механики является нахождение движения по заданным силам. Найти движение - это значит суметь указать, в каком месте пространства и в какой момент времени находится любая из материальных точек. Если же нас интересует сложная механическая система, то такие сведения нужны по отношению к каждой из материальных точек, на которые эта система мысленно разделена. Для того чтобы справиться с такой задачей, мы прежде всего должны располагать исчерпывающими сведениями о действующих силах. Силы должны быть известны для любой точки и любого места нахождения этой точки. Если силы известны, то при помощи уравнения Ньютона мы можем определить ускорение материальной точки. Однако сведения о траектории, скорости, знание момента времени, которому соответствует прохождение через данную точку пространства,- все эти сведения при помощи одних только уравнений движения Ньютона не могут быть получены. Чтобы описать движение, надо для любого момента времени знать место, где находилась материальная точка, а также знать ее скорость, как по величине, так и по направлению. Всего требуется задать шесть чисел: три координаты и три проекции скорости по осям. Эти данные однозначно характеризуют «механическое состояние» точки; их можно назвать параметрами состояния.