prosdo.ru
добавить свой файл
1 2 3 4
  1. Механика. Общие представления. Пространство и время. Системы отсчета. Предмет механики. Механикой называют раздел физики, посвященный изучению закономерностей простейшей формы движения материи - механического движения. Механика состоит из трех подразделов: кинематики, динамики и статики. Кинематика изучает движение тел без учета причин, его вызывающих. Она оперирует такими величинами как перемещение, пройденный путь, время, скорость движения и ускорение. Динамика исследует законы и причины, вызывающие движение тел, т.е. изучает движение
    материальных тел под действием приложенных к ним сил. К кинематическим величинам добавляются величины - сила и масса. В статике исследуют условия равновесия системы тел. Система отсчета.
    Под системой отсчета понимается совокупность системы координат и часов. Понятие системы отсчета, включает в себя пространственно-временную характеристику положения тела, при этом пространственная характеристика дается с помощью координат, а временная – с помощью часов.




  1. Движение. Относительность движения. Путь и перемещение. Механическим движением называется изменение взаимного расположения тел относительно друг друга в пространстве с течением времени. Любое механическое движение относительно. Материальной точкой называется такое тело, размерами и формой которого можно пренебречь в сравнении с размерами других тел или расстояниями до них в условиях данной задачи. Траекторией движения называется линия, вдоль которой движется тело. Длина траектории называется пройденным путем. Путьскалярная физическая величина, может быть только положительным. Перемещением называется вектор, соединяющий начальную и конечную точки траектории.




  1. Скорость и ускорение при различных видах движений. Движение тела, при котором все его точки в данный момент времени движутся одинаково, называется поступательным движением. Для описания поступательного движения тела достаточно выбрать одну точку и описать ее движение. Движение, при котором траектории всех точек тела являются окружностями с центрами на одной прямой и все плоскости окружностей перпендикулярны этой прямой, называется вращательным движением. При поступательном движении скорости и ускорения всех точек тела одинаковы и в любой точке являются скоростью и ускорением тела. При равномерном вращении в равные промежутки времени тело поворачивается на одинаковые углы. Угловая скорость характеризует величину вращательного движения и обозначается буквой ω (омега). Вращательное движение является частным случаем криволинейного движения. Движение с постоянной скоростью называется равномерным прямолинейным движением. При равномерном прямолинейном движении тело движется по прямой и за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути. Движение, при котором тело за равные промежутки времени совершает неодинаковые перемещения, называют неравномерным движением. При таком движении скорость тела изменяется с течением времени. Равнопеременным называется такое движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется на одинаковую величину, т.е. движение с постоянным ускорением. Равноускоренным называется равнопеременное движение, при котором величина скорости возрастает. Равнозамедленным – равнопеременное движение, при котором величина скорости уменьшается.



  1. Криволинейное движение. Движение материальной точки по окружности. Криволинейное движение — это движение, траектория которого не является прямой линией. Частным случаем криволинейного движения – является движение по окружности. Движение по окружности, даже равномерное, всегда есть движение ускоренное: модуль скорости все время направлен по касательной к траектории, постоянно меняет направление, поэтому движение по окружности всегда происходит с центростремительным ускорением  http://sfiz.ru/images/kriv_image031.gif  где r – радиус окружности. Вектор ускорения при движении по окружности направлен к центру окружности и перпендикулярно вектору скорости. Кроме центростремительного ускорения, важнейшими характеристиками равномерного движения по окружности являются период и частота обращения.Период обращения— это время, за которое тело совершается один оборот.Обозначается период буквой Т (с) и определяется по формуле: http://sfiz.ru/images/kriv_image038.gifгде t — время обращения, п — число оборотов, совершенных за это время. Частота обращения— это величина, численно равная числу оборотов, совершенных за единицу времени. Обозначается частота греческой буквой http://sfiz.ru/images/kriv_image039.gif (ню) и находится по формуле: http://sfiz.ru/images/kriv_image040.gif Измеряется частота в 1/с.





  1. Силы и взаимодействия. В инерциальных системах отсчета любое изменение скорости тела происходит под действием других тел. Сила – это количественное выражение действия одного тела на другое. Сила – векторная физическая величина, за ее направление принимают направление ускорения тела, которое вызывается этой силой. У силы всегда есть точка приложения. В СИ за единицу силы принимаются сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2. Эта единица называется Ньютоном: .
  2. Динамика, основные понятия,1.2.3 Законы Ньютона . Дина́мика — раздел механики, в котором изучаются причины возникновения механического движения. Динамика оперирует такими понятиями, как масса, сила, импульс, энергия. Базируется классическая динамика на трех законах Ньютона. 1-й: Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано. \sum_{i=1}^n \vec {f_i}=0 \rightarrow \vec v=const 2-й: В инерциальной системе отсчета сумма всех сил, действующих на тело, равна произведению массы этого тела на векторное ускорение этого же тела (действие на тело силы, проявляется в сообщении ему ускорения). \sum_{i=1}^n \vec {f_i}=m \vec {a} \vec{f} = m \vec {a} 3-й: Тела действуют друг на друга силами равными по модулю и противоположными по направлению |\vec{f_1}| = |\vec{f_2}| \vec{f_1}=\vec{-f_2} Если при этом рассматриваются взаимодействующие материальные точки, то обе эти силы действуют вдоль прямой, их соединяющей. Это приводит к тому, что суммарный момент импульса системы состоящей из двух материальных точек в процессе взаимодействия остается неизменным. Таким образом, из второго и третьего законов Ньютона могут быть получены законы сохранения импульса и момента импульса





  1. Закон сохранения импульса. Обозначим скорости тел массами m1 и m2 до взаимодействия через и , а после взаимодействия – через и . По 3-му закону Ньютона силы, действующие на тела при их взаимодействии, равны по модулю и противоположны по направлению; поэтому из можно обозначить F и –F. Тогда:

. Таким образом, векторная сумма импульсов двух тел до взаимодействия равна векторной сумме их импульсов после взаимодействия. Эксперименты показывают, что в любой системе взаимодействующих между собой тел при отсутствии действия сил со стороны других тел, не входящих в систему, – в замкнутой системе – геометрическая сумма импульсов тел остается постоянной. Импульс замкнутой системы тел есть величина постоянная – закон сохранения импульса

  1. Работа силы .Мощность. Механическая работа – это скалярная физическая величина, равная произведению модуля силы на модуль перемещения точки приложения силы и на косинус угла между направлением действия силы и направления перемещения (скалярное произведение векторов силы и точки ее перемещения):. Работа измеряется в Джоулях. 1 Джоуль – работа, которую совершает сила 1 Н при перемещении точки ее приложения на 1 м в направлении действия силы: . Работа может быть положительной, отрицательной, равной нулю: Сила, действующая перпендикулярно перемещению, работы не совершает. Мощность – это работа, совершаемая в единицу времени: – средняя мощность. . 1 Ватт – это мощность, при которой совершается работа 1 Дж за 1 с. Мгновенная мощность: .




  1. Кинетическая и потенциальная энергии. Их связь с силой.Закон сохранения энергии. Пусть на тело действует постоянная сила F и тело перемещается на s. Механическая работа равна произведению модулей силы и перемещения точки приложения силы на косинус угла между вектором силы и вектором перемещения: A=Fs cos. Проекция силы на вектор перемещения равна Fs=F cos, следовательно, A=Fss. Механическая энергия характеризует способность тела совершать механическую работу. Полная механическая энергия тела складывается из кинетической и потенциальной энергии. Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает движущееся тело. Пусть на тело m действует сила F, перемещение тело s. Работа силы F равна A=Fs (cos=1). Согласно 2-му закону Ньютона, F=ma. Если в точках 1 и 2 скорость тела v1 и v2, то s=(v22-v12)/2a. Подставив эти выражения, получим A=( v22/2)- (v12/2).Итак, если на тело действует сила F, работа которой отлична от нуля, А0, то это приводит к изменению величины mv2/2, называемой кинетической энергией: Eкин= mv2/2. Следовательно, изменение кинетической энергии равно работе силы, действующей на тело. Если на тело действуют несколько сил, то изменение кинетической энергии равно алгебраической сумме работ, совершаемых при данном перемещении каждой из сил. Потенциальной энергией обладает система тел, взаимодействующих между собой, если силы взаимодействия консервативны. Консервативной (потенциальной) силой называется сила, работа которой не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек траектории. Потенциальная энергия тела, поднятого на высоту h (hз/r. Потенциальная энергия сжатой или растянутой пружины равна Еп=kx2/2. Согласно третьему закону Ньютона Eмех=Авнеш+Атр, т.е. изменение механической энергии равно работе внешних сил и сил трения. Закон сохранения механической энергии. Механическая энергия системы сохраняется, если работа внешних сил, действующих на тела, входящих в систему, равна нулю и отсутствуют силы трения, т.е. нет перехода механической энергии в другие виды энергии, например, в тепло: Eмех=Еп+Ек=const.




  1. Поступательное и вращательное движение твёрдого тела В твердом теле скорости точек распределяются таким образом, что проекции скоростей двух точек на прямую, их соединяющую, равны между собой (кинематическое определение твердого тела). Положение твердого тела в общем случае определяется шестью параметрами; в частных случаях, когда на движение тела наложены ограничения, число параметров соответственно уменьшается. Поступательным движением твердого тела называется такое его движение, при котором всякая прямая, неизменно связанная с телом, перемещается параллельно самой себе. Для этого достаточно, чтобы две непараллельные прямые, связанные с телом, перемещались параллельно самим себе. При поступательном движении все точки тела описывают одинаковые, параллельно расположенные траектории и имеют в любой момент времени одинаковые скорости и ускорения. Таким образом, поступательное движение тела определяется движением одной его точки О. Если в процессе движения абсолютно твердого тела (рис.2.1) его точки А и В остаются неподвижными, то и любая точка С тела, находящаяся на прямой АВ, также должна оставаться неподвижной. В противном случае расстояния АС и ВС должны были бы изменяться, что противоречило бы предположению об абсолютной твердости тела. Поэтому движение твердого тела, при котором две его точки Аи В остаются неподвижными, называют вращением тела вокруг неподвижной оси, а неподвижную прямую АВ называют осью вращения. http://physics-lectures.ru/lectures/77/images/image179.gif Рассмотрим произвольную точку М тела, не лежащую на оси вращения АВ. При вращении твердого тела расстояния М А и МВ и расстояние ρ точки М до оси вращения должны оставаться неизменными. Таким образом, все точки тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, описывают окружности, центры которых лежат на оси вращения, а плоскости перпендикулярны этой оси. Движение абсолютно твердого тела, закрепленного в одной неподвижной точке, называют вращением тела вокруг неподвижной точки - центра вращения. Такое движение абсолютно твердого тела в каждый момент времени можно рассматривать как вращение вокруг некоторой оси, проходящей через центр вращения и называемой мгновенной осью вращения тела. Положение мгновенной оси относительно неподвижной системы отсчета и самого тела с течением времени может изменяться.





  1. Момент силы и момент инерции Момент силы — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело. . В системе СИ единицами измерения для момента силы являетсяньютон-метр.В простейшем случае, если сила приложена к рычагу перпендикулярно ему, момент силы определяется как произведение величины этой силы на расстояние до оси вращения рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу на расстоянии 2 метров от его оси вращения, создаёт такой же момент, что и сила в 1 ньютон, приложенная к рычагу на расстоянии 6 метров до оси вращения. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение: \vec{m}=\left[\vec{r}\times\vec{f}\right] где \vec{f} — сила, действующая на частицу, а \vec{r}  — радиус-вектор частицы.