ВВЕДЕНИЕ. Вводная лекция. Элементы дифференциального, интегрального исчислений и векторной алгебры

Я лекция. Кинематика

Вводная лекция. Элементы дифференциального, интегрального исчислений и векторной алгебры.

Физические основы механики

ФИЗИКА

Викладач Бойко Т. В.

Конспект лекцій

для студентів ІІІ курсу спеціальності 5.14010301 «Туристичне обслуговування»

з дисципліни «організація спортивного туризму»

Система отсчета. Материальная точка. Абсолютно твердое тело. Путь. Перемещение.

Скорость. Компоненты скорости по координатным осям. Вычисление пройденного пути.

Ускорение. Компоненты ускорения по координатным осям. Тангенциальное и нормальное ускорения.

Твердое тело. Число степеней свободы твердого тела. Поступательное движение твердого тела. Вращение вокруг неподвижной оси. Угловая скорость. Угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными скоростями и ускорениями. Плоское движение твердого тела. Произвольное движение твердого тела.

Механика представляет собой учение о простейшей форме движения материи, которое состоит в перемещении тел или их частей друг относительно друга.

Перемещение тел мы наблюдаем повседневно в обыденной жизни. Отсюда следует наглядность механических представлений. Этим же объясняется то, что из всех естественных наук механика прежде других получила широкое развитие,

Движение одного и того же тела относительно различных тел может иметь разный характер. Если, например, тело 1 относительно нас покоится, а тела 2 и 3 движутся в одну и ту же сторону с одинаковой скоростью, то тело 3 перемещается относительно тела 1, однако покоится относительно тела 2. Поэтому для описания движения необходимо условиться, относительно какого другого тела (или группы неподвижных друг относительно друга тел) будет отсчитываться перемещение данного тела. Выбранное для этой цели тело (или группа тел) образует систему отсчета.

Практически для описания движения приходится связывать с телами, образующими систему отсчета, какую-либо систему координат, например декартову или прямоугольную систему координат.

Координаты тела позволяют определить его положение в пространстве. Однако движение происходит как в пространстве, так и во времени (пространство и время — неотъемлемые формы существования материи). Поэтому для описания движения необходимо также отсчитывать время. Это делается с помощью часов,

Располагая координатной системой, связанной с выбранной системой отсчета, и часами, можно приступить к описанию движения тел.

Движение тел обычно происходит в условиях, когда на них действуют силы. Действие этих сил наряду с тем, что определяет характер движения, вызывает также деформацию тел, т. е. изменение их размеров и формы.

Очень часто деформации настолько незначительны, что ими можно пренебречь при описании движения тела. Тело, деформациями которого в условиях рассматриваемой задачи можно пренебречь, называется абсолютно твердым телом. Следует иметь в виду, что абсолютно твердых (т. е. совершенно недеформируемых) тел в природе не существует. Только пренебрежимо малая роль деформаций при движении тел в определенных условиях дает возможность рассматривать их как абсолютно твердые.

Иногда при рассмотрении движения тел можно пре­небречь их размерами. Это бывает в тех случаях, когда размеры тела во много раз меньше прочих размеров, с которыми приходится иметь дело в условиях данной задачи. Например, при определении пути, проходимого автомобилем при переезде из Ленинграда в Москву, размерами автомобиля вполне можно пренебречь.

Тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь, называется материальной точкой. Вопрос о том, можно ли данное конкретное тело рассматривать как материальную точку или нет, зависит не от размеров самого тела, а от условий задачи. Одно и то же тело в одних случаях может быть сочтено за материальную точку, в других же — должно рассматриваться как протяженное тело. Так, например, при вычислении траектории, по которой Земля движется вокруг Солнца, Землю можно рассматривать как материальную точку. При рассмотрении же движения тел по поверхности Земли она должна рассматриваться как протяженное тело.

Всякое движение твердого тела можно разложить на два основных вида движения — поступательное и вращательное.

Поступательное движение — это такое движение, при котором любая прямая, связанная с движущимся телом, остается параллельной самой себе (рис. 1).

При вращательном движении все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же призмой, называемой осью вращения (рис. 2), Ось вращения может находиться вне тела (рис. 2,6).

Поскольку, говоря о каком-либо теле как о материальной точке, мы отвлекаемся от его протяженности, понятие вращательного движения вокруг проходящей через него оси к такому телу неприменимо.

Механика подразделяется на три раздела: 1) кинематику,.2) статику и 3) динамику. Кинематика изучает движение тел вне зависимости от тех причин, которые обусловливают это движение, статика изучает условия равновесия тел и, наконец, динамика изучает движение тел в связи с теми причинами (взаимодействиями между телами), которые обусловливают тот или иной характер движения. Поскольку равновесие есть частный случай движения, законы статики оказываются естественным следствием законов динамики. По этой причине в курсах физики статика обычно отдельно не изучается.

Дата добавления: 2014-01-04