КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Кінематика матеріальної точки
АБСОЛЮТНО ТВЕРДОГО ТІЛА МЕХАНІКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ ТА ЕЛЕКТРОСТАТИКИ ФІЗИЧНІ ОСНОВИ МЕХАНІКИ, МОЛЕКУЛЯРНОЇ ФІЗИКИ ТА ЧАСТИНА 1 Вступ Останнім часом внаслідок введення нових дисциплін час вивчення курсу фізики значно скорочено. Однак програма з фізики залишилась незмінною. Це потребує нових підходів до викладання фізики і нових підручників, які б враховували значно скорочені обсяги часу на вивчення фізики. Підручники з фізики, як правило, багатотомові й розраховані на трисеместрове викладання. При самостійній роботі це викликає значні труднощі для студентів. Тому виникла потреба разом з новим курсом мати скорочений у вигляді конспект лекцій, який відповідає об’єму викладання в Академії, а підручники використовувати для більш поглибленого вивчення фізики під час самостійної роботи студентів. Даний курс лекцій базується на одному з кращих підручників: ”Курсу загальної фізики” І. В. Савельєва. Курс лекцій охоплює в скороченому викладанні практично весь матеріал вказаного тритомного курсу. При цьому максимально скорочено математичний апарат, приділено увагу фізичному змісту понять, явищ і законів. Все це сприяє при обмеженому обсягу часу на вивчення дисципліни якісно оволодіти основними поняттями, явищами і законами фізики при незмінній програмі з фізики. ГЛАВА 1 Механіка – це вчення про найпростіші форми руху матерії, які полягають у переміщенні тіл одних відносно інших. Будь-який механічний рух можна розкласти на два компонента – поступальний і обертальний. Матеріальна точка – це тіло, розмірами якого можна знехтувати в умовах даної задачі. Абсолютно тверде тіло – це тіло, деформаціями якого можна знехтувати в умовах даної задачі.
Механіка поділяється на три розділи – кінематику, динаміку і статику. Кінематика вивчає рух без урахування сил, що діють на тіло. Динаміка вивчає рух з урахуванням сил, що діють на тіло. Статика вивчає рівновагу тіл під дією прикладених до нього сил. Швидкість. Положення матеріальної точки у просторі можна задати за допомогою радіуса-вектора , проведеного з початку координат у дану точку (див. рис. 1). При цьому rx = x; Рис. 1 ry = y; rz = z. Позначимо – вектор елементарного (тобто дуже малого) переміщення за елементарний проміжок часу D t, D S – елементарний шлях за проміжок D t. Вектор переміщення направлений з початкової точки у момент часу t у кінцеву в момент часу t+D t, а шлях D S – це довжина траєкторії. Середня швидкість . (1.1) Миттєва швидкість . (1.2) Тобто вектор миттєвої швидкості дорівнює першій похідній від радіуса-вектора за часом і направлений по дотичній до траєкторії. Проекції швидкості на координатні осі визначаються за формулами . Модуль миттєвої швидкості дорівнює першій похідній від шляху за часом . (1.3) При рівномірному русі тіло проходить за рівні проміжки часу рівні шляхи , тому і визначається за формулою V=S/t. (1.4) Обчислення пройденого шляху. Щоб визначити пройдений шлях при нерівномірному русі, потрібно розбити весь шлях на елементарні ділянки , настільки малі, що швидкості на кожному елементарному шляху можна вважати незмінними. Тоді скориставшись формулою (1.4), отримаємо . (1.5) Формула (1.5) тим точніша, чим менші проміжки часу . Строгий знак рівності у (1.5) можна поставити тільки під знаком границі при : . (1.6) Підсумовування нескінченно малих у математиці має назву інтегрування і позначається . (1.7) Таким чином, щоб обчислити пройдений шлях від моменту часу до моменту часу , потрібно швидкість проінтегрувати за часом у вказаних межах. На координатній площині (V, t)
Рис. 2 пройдений шлях чисельно дорівнює площі криволінійної трапеції, яка зверху обмежена графіком залежності , знизу – віссю часу, а ліворуч і праворуч – прямими t=t1 і t=t2 (див. рис. 2). Прискорення. Якщо за час D t приріст швидкості дорівнює , то середнє прискорення визначається формулою . (1.8) Миттєве прискорення – це перша похідна за часом від швидкості . (1.9) Прискорення характеризує зміну вектора швидкості в одиницю часу. Як випливає з формули (1.9), для визначення прискорення доводиться диференціювати вектор швидкості. Щоб уникнути виконання цієї складної операції диференціювання, при криволінійному русі вектор прискорення розкладають на дві складові – тангенціальну складову , яка направлена вздовж дотичної, і нормальну складову , яка направлена вздовж перпендикуляра до дотичної (див. рис. 3): Рис. 3 , (1.10) де ; (1.11) ; (1.12) R – радіус кривини траєкторії у даній точці. Тангенціальна складова (тангенціальне прискорення) визначає зміну швидкості в одиницю часу за величиною, а нормальна складова (нормальне прискорення) – за напрямком. Тоді повне прискорення і ми уникаємо диференціювання вектора у формулі (1.9). Обчислення швидкості, якщо відоме прискорення. Для рівнозмінного () руху за рівні проміжки часу швидкість змінюється на однакові прирости DV. Тому для цього руху прискорення , (1.13) де – початкова швидкість, тобто швидкість при . Для того, щоб визначити у загальному випадку зміну швидкості за час t, розіб’ємо весь час руху на елементарні проміжки настільки малі, що прискорення на кожній ділянці можна вважати незмінним і для кожного проміжку скористатися формулою (1.13). Тоді . (1.14) Формула (1.14) тим точніша, чим менший . Строгий знак рівності можна поставити тільки під знаком границі, тобто . (1.15) Звідси . (1.16) При = const формула (1.6) переходить у відому формулу для рівнозмінного руху ; (1.17) або в скалярному вигляді, спроектувавши вектори і на , маємо V = V0 ± a t, (1.18) де знак плюс відповідає рівноприскореному рухові, а знак мінус – рівносповільненому. Підставляючи (1.18) у (1.7), отримаємо відому формулу для визначення шляху при рівнозмінному русі . (1.19) Таким чином формули , , , . є найбільш загальними кінематичними формулами, які справедливі для будь-якого руху.
Дата добавления: 2015-05-23; Просмотров: 787; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |