Студопедия

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)

Тема: Механическое движение. Скорость





1.1 Введение

Физика – это наука о природе. Она возникла из стремления понять и описать окружающий нас мир. Мир наш необычайно сложен и интересен: Солнце, Луна, приливы, отливы, землетрясения, день, ночь, море, облака, горы, ветер, животный и растительный мир. Человек – часть этого мира пытается понять как устроен он. Возможно ли это? Из нашего общего опыта мы знаем, что мир познаваем и что многое известно о физических законах, которые приводят к тому многообразию явлений, которые окружают нас. Физические законы образуются в результате обобщения экспериментальных данных и выражают объективные закономерности, существующие в природе.

Физика – это раздел естествознания, который изучает наиболее общие свойства и формы материи. Материя – это философская категория, изображающая объективную реальность, существующую вне сознания человека, которая отображается, копируется, фотографируется чувствами человека и существует независимо от них.

Известно два вида материи: веществои поле. К веществу относятся, например, атомы, молекулы, и все построенные из них тела. Второй вид материи образуют электромагнитные, гравитационные поля. Эти виды материи неразрывно связаны друг с другом и могут превращаться друг в друга. Например, электрон и позитрон (представляют собой вещество) могут превращаться в фотоны (т.е. электромагнитное поле).

Механика – раздел физики, изучающий наиболее простое движение материи. Движение материи происходит в пространстве и времени, т.о. пространство и время – формы существования материи.

 

1.2 Механическое движение. Система отсчета. Кинематические уравнения движения

Что такое движение и как его описать? На этот вопрос отвечает кинематика, описывающая движение тел.

Механическое движение – это изменение положения тел или их частей в пространстве с течением времени относительно друг друга. Тело, по отношению к которому рассматривается движение какого-то другого тела, называется тело отсчета.

Движение тел принято разделять на несколь­ко простых видов: поступательное, вращатель­ное и колебательное.

При поступательном движении прямая, соединяющая две произвольные точки тела, перено­сится параллельно себе самой. Для изучения поступательного движения тела достаточно изучить движение какой-либо одной из его то­чек, т. к. все точки тела движутся совершенно одинаково.

 

При вращательном движении тела все его точки описывают окружности в параллельных плоскостях, причем центры этих окружностей лежат на одной прямой, называемой осью вра­щения.

 

Колебаниями называются движения, повторяю­щиеся во времени, в окрестности некоторого поло­жения равновесия. Например, если мы подтолкнем шарик, висящий на ни­ти, то он будет совершать колебания около своего первоначального отвесного положения.



Изучение поведения тел в механике основано на двух основных моделях тел: материальной точке и абсолютно твердом теле.

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

Тело, конечных размеров называется абсолютно твердым,если в ус­ловиях данной задачи можно пренебречь его деформацией.

Для описания положения материальной точки вводится система координат. Совокупность тела отсчета, системы координат и часов, отсчитывающих время, называется системой отсчета. Число независимых движений, которые может совершать тело, называют числом степеней свободы. Число степени свободы – это число, которое можно задать для описания положения тел системы. Например, материальная точка имеет три степени свободы если она двигается в пространстве: поступательное движение вдоль оси x, y, z; при движении на плоскости достаточно две координатные оси, следовательно в этом случае число степеней свободы равно двум, а при движении вдоль прямой – число степеней свободы равно одному.Абсолютно твердое тело может обладать тремя степенями свободы поступательного движения, тремя степенями свободы вращательного движения, если тело не абсолютно твердое и его части могут смещаться друг относительно друга, то необходимо вводить еще дополнительные три степени свободы колебательного движения.

Выбор системы отсчета позволяет описать движение рассматривае­мых тел. Координаты – это функции времени:

x(t) = x; y(t) = y; z(t) = z (1.1)

Уравнения (1), с помощью которых можно предсказывать положение точки, называется кинематическим уравнениемдвижениятела.

Если указать не только начальное положение точки, но и указать направление движения, то задача упрощается (вместо трех уравнений – получится одно уравнение):

(1.2),

где - радиус вектор, проведенный из начала координат в точку М.

Уравнения (1) и (2) равносильны. Если ввести единичные векторы характеризующие направление осей координат, то положение точки можно выразить через данные вектора.

Свойства векторов:

, ,

Сумма трех векторов: равна радиус-вектору :

(1.3)

Линия, описывающая движение тела, называется траекторией.Длина траектории от точки М1до точки М2 – это путь. Путь – это скалярная физическая величина равная сумме длин отрезков траектории. Вектор, соединяющий начальное положение тела с конечным, называется перемещением.

Модуль малого приращения равен длине соответствующей ему дуги траектории:

или

В зависимости от формы траектории различают прямолинейное и криволинейное движения точки.

 

 

1.3 Скорость

Для характеристики движения материальной точки вводят векторную физическую величинускорость.

Пусть материальная точка движется по криволинейной траектории так, что в момент t1 она находилась в точке М1, а в момент времени в точке М2

При движении материальной точки относительно системы отсчета меняется направление перемещения:

Время, потраченное на перемещение :

Вектором средней скорости называют отношение приращения радиус-вектора точки за интервал времени Δ t к его величине:

(1.4)

Если известно и , то можно найти перемещение точки:

 

Вектор средней скорости характеризует только быстроту движения материальной точки за минимальный промежуток времени. Направление вектора совпадает с направлением перемещения . Если в выражении (1.4) перейти к пределу, устремляя к нулю, то получим выражение для мгновенной скорости:

(1.10)

Ускорение измеряется в м/с2.

Ускорение, характеризующее изменение скорости по модулю, называется тангенциальным ускорением:

 

Рассмотрим момент инерции стержня, если ось вращения проходит через один из концов стержня Z1, если

4. Закон сохранения момента импульса

 

Из основного закона динамики вращательного движения можно получить закон сохранения момента импульса.

Моментом импульса материальной точки А относительно неподвижной точки О называется физическая величина, определяемая векторным произведением:

(6)

Моментом импульса абсолютно твердого тела относительно оси есть сумма моментов импульса отдельных материальных точек:

(7)

Направление вектора момента импульса определяется по правилу правого винта. Единицы измерения

Так как связь линейной и угловой скорости: , то

(8)

Так както

Момент импульса:

или (9)





Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 668; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.006 сек.