Основные понятия кинематики

КИНЕМАТИКА

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие состоит из двух частей и предназначено для преподавателей и студентов при изучении дисциплин «Физика» и «Естествознание». Для удобства решения задач в пособии прилагаются таблицы констант и переменных величин.

Несмотря на различие объема учебных часов в зависимости от специальности, данное учебное пособие является унифицированным для всех специальностей, реализуемых в колледже.

Данное учебное пособие включает в себя теоретический материал по всем разделам рабочей программы, задачи с решением, задачи для самостоятельного выполнения, а также вопросы для самопроверки.

Раздел «Механика с элементами теории относительности» в данное учебное пособие не включен. На этот раздел отводилось достаточно времени в школьном курсе физики, поэтому он изучается обучающимися самостоятельно.

В первую часть учебного пособия «Физика» входят следующие разделы и темы:

Раздел 1 «Механика».

1.1. Кинематика.

1.2. Динамика.

1.3. Силы в природе.

1.4. Статика.

1.5. Законы сохранения механике.

Раздел 2 «Молекулярная физика и термодинамика».

2.1. Основы МКТ.

2.2. Основы термодинамики.

2.3. Агрегатные состояния веществ и фазовые переходы.

Раздел 3 «Основы электродинамики».

3.1. Электрическое поле.

3.2. Законы постоянного тока.

3.3. Электрический ток в различных средах.

РАЗДЕЛ 1 «МЕХАНИКА»

Механическое движение, то есть изменение положения данного тела (или его частей) относительно других тел, – это простейший вид физического процесса. Механическое движение тел изучается в разделе физики, который называется механикой. Основная задача механики – определить положение тела в любой момент времени.

Механика – одна из самых древних наук. Определенные познания в этой области были известны задолго до новой эры (Аристотель (IV век до н. э.), Архимед (III в. до н.э.)). Однако качественная формулировка законов механики началась только в XVII веке н. э., когда Г. Галилей открыл кинематический закон сложения скоростей и установил законы свободного падения тел. Через несколько десятилетий после Галилея великий И. Ньютон (1643–1727 гг.) сформулировал основные законы динамики.

В механике Ньютона движение тел рассматривается при скоростях, много меньше скорости света в пустоте. Ее называют классической или ньютоновской механикой в отличие от релятивистской механики, созданной в начале XX века, главным образом, благодаря работам А. Эйнштейна (1879–1956 гг.).

Кинематикой называют раздел механики, в котором движение тел рассматривается без выяснения причин, его вызывающих.

Механическим движением тела называют изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. Механическое движение относительно. Для описания движения тела нужно указать, по отношению к какому телу рассматривается движение. Это тело называют телом отсчета.

Система координат, связанная с телом отсчета, и часы для отсчета времени образуют систему отсчета, позволяющую определять положение движущегося тела в любой момент времени.

В Международной системе единиц (СИ) за единицу длины принят метр, а за единицу времени – секунда.

Тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь, называется материальной точкой.

Перемещаясь с течением времени из одной точки в другую, тело (материальная точка) описывает некоторую линию, которую называют траекторией движения тела.

Перемещением тела называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением. Перемещение есть векторная величина.

Пройденный путь l равен длине дуги траектории, пройденной телом за некоторое время t. Путь – скалярная величина.

Если движение тела рассматривать в течение достаточно короткого промежутка времени, то вектор перемещения окажется направленным по касательной к траектории в данной точке, а его длина будет равна пройденному пути.

В случае достаточно малого промежутка времени Δt пройденный телом путь Δl почти совпадает с модулем вектора перемещения . При движении тела по криволинейной траектории модуль вектора перемещения всегда меньше пройденного пути (рис. 1.1.1).

Рисунок 1.1.1 - Пройденный путь l и вектор перемещения при криволинейном движении тела.

Для характеристики движения вводится понятие средней скорости:

Мгновенная скорость тела в любой точке криволинейной траектории направлена по касательной к траектории в этой точке. Различие между средней и мгновенной скоростями показано на рис. 1.1.2.

Рисунок 1.1.2 - Средняя и мгновенная скорости.

Мгновенным ускорением (или просто ускорением) тела называют предел отношения малого изменения скорости к малому промежутку времени Δt, в течение которого происходило изменение скорости:

Дата добавления: 2014-11-07