Предмет физики. Методы физического исследования. Физические модели. Роль физики в становлении инженера.
Физика — это наука о природе в самом общем смысле. Она изучает вещество и энергию, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи.
Физический объект – это любой предмет подлежащий рассмотрению в физике.
Физические явление - различные изменения, происходящие с физическими телами.
Физический закон - отражение связи или зависимости между некоторыми физическими величинами.
Методы физических исследований:
Экспериментальный метод: обнаружение ранее неизвестных явлений, подтверждение или опровержение физических теорий.
Теоретический метод: формулирование общих законов природы и объяснение на основе этих законов различных явлений, предсказание явлений.
Для описания законов движения используются физические модели - упрощенное описание какого-то явления.
В механике существует три физических модели:
1) материальная точка - тело массой м, размерами которого можно принебречь, по сравнению с размерами других тел;
2) абсолютно твердое тело - совокупность материальных точек, расстояние между которыми не меняется при движении тела, то есть принебрегаются упругими свойствами тела;
3) сплошное тело (сплошная среда, Ландау) - это среда, обладающая упругими свойствами, атомно-молекулярной структурой которой пренебрегают.
Изучение физики играет важную роль в становлении современного инженера - любого технического направления, т.к. познание законов физической картины мира способствует развитию научного мировоззрения и закладывает основу для освоения специальных дисциплин.
Последовательное изучение физики вырабатывает специфический метод мышления, физическую интуицию, которые оказываются весьма плодотворными и в других науках. Специалисты, получившие широкое физико-математическое образование, могут самостоятельно осваивать новые технические направления, успешно работать в них, легко переходить от решения одних задач к решении. других, искать нестандартные и нетрадиционные пути, что особенно важно для профессиональной мобильности специалистов в условиях ускоренного развития техники, когда амортизация достижений конкретных узкоспециальных знаний происходит чрезвычайно быстро.
2. Элементы кинематики материальной точки. Система отсчёта. Радиус-вектор. Скорость и ускорение как производные радиус-вектора по времени. Уравнения движения. Одномерное движение.
Предмет кинематики: описание механических движений тела без рассмотрения причин изменения вида движения.
Система отсчёта — это совокупность тела отсчёта, системы координат и системы отсчёта времени, связанных с этим телом, по отношению к которому изучается движение каких-либо других материальных точек.
Для описания механического движения необходима система отсчета, которая включает в себя: тело отсчета; систему координат, связанную с телом отсчета; синхронизированные между собой часы.
С
истема
отсчета – воображаемый прибор,
используя который мы можем количественно
охарактеризовать движение.
Скорость – быстрота изменения положения объекта в пространстве.
Р
адиус-вектор
точки – вектор,
проведенный из начала координат в данную
точку.
- признак
движения –
изменение радиус-вектора с течением
времени.
- вектор перемещения
материальной точки.
- б.м. величина
С
корость
есть производная радиус-вектора по
времени.
- быстрота изменения
координаты тела от времени.
В
пределе
является касательной к траектории.
Компоненты скорости равны производным соответствующих координат по времени.
Вектор скорости всегда направлен по касательной.
У
скорение
характеризует
быстроту изменения скорости.
- ускорение материальной точки.
Ускорение - вторая производная радиуса-вектора по времени. Производную по времени от какой-либо величины называют скоростью изменения этой величины. Ускорение - это скорость изменения скорости.
Кинематическое
уравнение движения:
вид функциональной зависимости всех
трех ее координат от времени:
;вид
зависимости от времени радиус-вектора
этой точки:
Одномерным движением называется такое, в котором скорости зависят только от одной координаты. Такое движение характерно для большинства гидравлических задач, когда достаточно принять в рассмотрение только среднюю скорость и определять ее в зависимости лишь от продольной координаты.
Прямолинейное движение угол=0.
Равномерное движение V=const=<v>=del r/del t= (r-ro)/(t-to)= ro+vt. =>r(t)
Равнопеременное движение a=const=<a>=del v/ del t= (v-vo)/(t-to)=a=> v=vo+at
V=dr/dt=> dr=vdt
Вращательное движение материальной точки (движение по окружности)
Угловая скорость материальной точки - отношение угла поворота к моменту времени. W=del fi/ del t. [w]=рад/с