Прямолинейное равномерное движение точки

Лекция 1.

ФИЗИКА КАК НАУКА

Физика – наука о природе, изучающая наиболее простые, но вместе с тем наиболее общие формы движения материи.

Изучаемые физикой формы движения материи (механическая, тепловая, электрическая, магнитная и т.д.) являются составляющими более сложных форм движения материи (химических, биологических и др.), поэтому физика является основой для других естественных наук (астрономия, биология, химия, геология и др.).

В своей основе физика – экспериментальная наука: ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. В результате обобщения экспериментальных фактов устанавливаются физические законы – устойчивые повторяющиеся объективные закономерности, существующие в природе, устанавливающие связь между физическими величинами.

Для установления количественных соотношений между физическими величинами их необходимо измерять, т.е. сравнивать их с соответствующими эталонами. Для этого вводится система единиц, которая постулирует основные единицы физических величин и на их базе определяет единицы остальных физических величин, которые называются производными величинами.

Международная Система единиц (СИ):

основные единицы: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К), моль (моль), кандела (кд) – сила света;

дополнительные: радиан (рад) – угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу и стерадиан (ср) – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной равной радиусу сферы.

Основные разделы физики

1. Механика

2. Молекулярная физика и термодинамика

3. Электродинамика

4. Оптика

5. СТО

6. Квантовая физика

МЕХАНИКА

Механика – раздел физики, изучающий закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Законы классической механики неприменимы:

а) к микрообъектам в том случае, когда существенна их волновая природа;

б) к объектам, имеющим скорость, близкую к скорости света в вакууме.

Основные разделы механики

1. Кинематика.

2. Динамика.

3. Статика.

КИНЕМАТИКА

Кинематика – раздел механики, посвящённый изучению механического движения тел без учёта их массы и действующих на них сил.

Механическое движение тела – изменение положения данного тела относительно других тел в пространстве с течением времени.

Материальная точка – тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

Тело отсчёта – тело, которое условно считается неподвижным и относительно которого рассматривается механическое движение других тел.

Система отсчёта – тело отсчёта, система координат и часы, связанные с данным телом отсчёта.

Любое движение твердого тела можно представить как комбинацию поступательного и вращательного движений.

Поступательное движение тела – движение тела, при котором прямая, соединяющая любые две точки тела, остаётся в процессе движения тела параллельной самой себе.

Вращательное движение – это движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой, называемой осью вращения.

Траектория движения точки – линия, вдоль которой движется точка.

Путь, пройденный точкой за данный промежуток времени, S – длина участка траектории, пройденного точкой за рассматриваемый промежуток времени. [S] = м.

Перемещение точки за данный промежуток времени, – вектор, соединяющий начальную и конечную точки участка траектории, пройденного точкой за рассматриваемый промежуток времени. [ ] = м.

Инерциальная система отсчёта – система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: материальная точка, на которую не действуют никакие силы (действия сил взаимно компенсируются), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Принцип относительности Галилея (механический принцип относительности): никакими механическими опытами, проведёнными в данной инерциальной системе отсчёта, нельзя установить, покоится ли она или движется прямолинейно и равномерно.

Инвариантные характеристики – характеристики, имеющие одинаковые значения в разных системах отсчёта (в классической механике это, например, промежуток времени, длина отрезка и др.).

Относительные характеристики – характеристики, зависящие от выбора системы отсчёта, в которой производится их измерение (например, координаты, перемещение, скорость и др.).

Скорость

Скорость – это векторная величина, которая определяет как быстроту движения, так и его направление. [v] = м/с.

Мгновенная скорость точки, (скорость точки в данный момент времени): векторная величина, равная первой производной пути по времени:

В частном случае равномерного движения точки модуль её скорости определяется величиной пути Δs, пройденного за единицу времени: .

Средняя путевая скорость, v_ср – отношение величины общего пути, пройденного за определённый промежуток времени, к этому промежутку времени: .

Ускорение

Ускорение – это векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости по модулю и направлению. [a] = м/с².

Мгновенное ускорение – векторная величина, равная первой производной скорости по времени: .

В частном случае равнопеременного движения точки вектор её ускорения определяется приращением скорости за единицу времени:

Прямолинейное движение точки – это движение, при котором траекторией точки является прямая.

Криволинейное движение точки – это движение, при котором траекторией точки является кривая.

Равномерное движение точки – это движение точки с постоянной по модулю скоростью (движение, при котором точка за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути).

Равнопеременное движение – это движение точки с постоянным по модулю ускорением (движение, при котором скорость точки за любые равные промежутки времени изменяется на одну и ту же величину).

Если модуль скорости увеличивается, то равнопеременное движение является равноускоренным, в противном случае – равнозамедленным.

Равномерное движение по окружности – это движение точки по окружности с постоянной по модулю скоростью.

В школьном курсе физики чаще всего используют координатный метод описания движения, поэтому кинематические уравнения движения будем записывать в виде:

Прямолинейное равномерное движение точки

Данное движение является одномерным. При его описании достаточно одной координатной оси. Кинематические уравнения для проекций ускорения, скорости, а также для координаты точки имеют соответственно вид:

1) а_x = 0;

2) v_x = v₀_x = const, где v₀_x – проекция на Ох начальной скорости точки;

3) x = x₀ + v_xt, где x₀– начальная координата точки.

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 94; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!