2. Основная задача механики. Точечная масса,
как модель тела. Координаты. Система отсчёта
Механическое движение тел изучается в разделе
физики, который называется механикой.
Основная задача механики — определить
положение тела в любой момент времени.
Механика — одна из самых древних наук.
Однако, качественная формулировка законов
механики началась только в XVII веке н. э., когда Г.
Галилей открыл закон сложения скоростей и
установил законы свободного падения тел.
Через несколько десятилетий после Галилея
великий И. Ньютон (1643–1727) сформулировал
основные законы динамики.
3. В механике Ньютона движение тел рассматривается
при скоростях, много меньше скорости света в
пустоте.
Её называют классической или
ньютоновской механикой в отличие от
релятивистской механики, созданной в
начале XX века главным образом благодаря
работам А. Эйнштейна (1879–1956).
В релятивистской механике движение тел
рассматривается при скоростях, близких к
скорости света. Классическая механика
Ньютона является предельным случаем
релятивистской при υ << c.
4. Изучить движение тела — значит определить, как
изменяется его положение, т. е. его координата с
течением времени.
Если известно, как изменяется координата тела
со временем, можно определить его положение
(координату) в любой момент времени.
Основная задача механики состоит в
определении положения (координаты) тела
в любой момент времени.
Чтобы указать, как изменяется положение тела
с течением времени, нужно установить связь
между величинами, характеризующими это
движение.
5. Для решения ряда задач, связанных с движением
тел, вводят понятие материальной точки
Материальной точкой называют
тело, размерами которого в данной задаче
можно пренебречь.
Материальная точка — это физическая
модель реальных объектов, реальных тел.
Полагая, что тело является материальной
точкой, мы пренебрегаем несущественными
для решения конкретной задачи признаками, в
частности размерами и формой тела.
6. Положение тела в пространстве можно
определить с помощью координат
7. Если тело движется вдоль прямой линии, то его
положение на этой линии можно характеризовать
только одной координатой x.
Если тело совершает движение в пределах
некоторой плоскости, например футболист на
поле, то его положение определяют уже с
помощью двух координат x и y, а система
координат в этом случае состоит из двух
взаимно перпендикулярных осей: OX и OY
Когда рассматривается движение тела в
пространстве, например движение летящего
самолёта, то система координат, связанная с
телом отсчёта, будет состоять из трёх взаимно
перпендикулярных координатных осей: OX, OY и
OZ .
8. Когда говорят о движении какого-либо
тела, необходимо указывать тело, относительно
которого это движение рассматривается
Тело, относительно которого рассматривается
движение тел, называют телом отсчёта.
При движении тела его координаты изменяются с
течением времени поэтому, необходимо иметь
прибор для измерения времени — часы.
Тело отсчёта, связанная с ним система координат
и прибор для измерения времени образуют
систему отсчёта, позволяющую определять
положение движущегося тела в любой момент
времени.
Любое движение рассматривается относительно
выбранной системы отсчёта.
9. 1.2. Длина пути и перемещение. Кинематика.
Равномерное прямолинейное движение
Путь — это расстояние, пройденное телом
вдоль траектории.
Путь обозначают буквой l, единицей пути в
СИ является метр (1 м).
Положение тела через некоторый
промежуток времени можно определить,
зная траекторию движения, начальное
положение на траектории и пройденный им
за этот промежуток времени путь.
10. Если же траектория движения тела неизвестна, то его
положение в некоторый момент времени определить
нельзя, поскольку один и тот же путь тело может
пройти в разных направлениях.
11. Перемещением тела называют направленный
отрезок (вектор), соединяющий начальное
положение тела с его конечным положением.
12. Одна из основных частей механики, которая
называется кинематикой, рассматривает движение тел
без выяснения причин этого движения
Кинематика отвечает на вопрос: как движется
тело?
Другой важной частью механики является
динамика, которая рассматривает действе
одних тел на другие как причину движения.
Динамика отвечает на вопрос: почему тело
движется именно так, а не иначе?
Раздел механики, изучающий способы
описания движения тел, называют
кинематикой.
13. Рассмотрим наиболее простой вид движения —
движение, происходящее с постоянной
скоростью, траекторией которого является прямая линия, т. е.
равномерное прямолинейное движение.
Равномерным прямолинейным движением
называют движение, при котором тело за любые
равные промежутки времени совершает
одинаковые перемещения.
При таком движении легко определить физическую
характеристику быстроты движения — скорость.
Скоростью равномерного движения называется
отношение пути, пройденного телом, к
интервалу времени, за который этот путь
пройден.
Эту величину также называют путевой скоростью.
16. 1.3. Равноускоренное прямолинейное движение:
уравнение движения. Ускорение. Зависимость
скорости от времени
Движение, при котором скорость тела с
течением времени изменяется, называют
неравномерным.
Движение, при котором скорость тела за
любые равные промежутки времени
изменяется на одно и то же
значение, называют равноускоренным.
Ускорением тела при равноускоренном
движении называют векторную физическую
величину, равную отношению изменения
скорости тела к промежутку времени, за
который это изменение произошло.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23. 1.7. Свободное падение, как пример
равноускоренного движения. Ускорение свободного
падения. Зависимость скорости и высоты от времени
при вертикальном движении. Независимость
разнонаправленных движений
Тела падают на землю, если они не удерживаются
опорой, нитью подвеса, рукой и т. п. При падении тела
его скорость увеличивается, т. е. падение тел является
ускоренным движением.
все тела в безвоздушном пространстве (в вакууме)
падают с одинаковым ускорением, которое называют
ускорением свободного падения.
Падение тел в безвоздушном пространстве называют
свободным падением.
Свободное падение тел — движение
равноускоренное.
Ускорение свободного падения направлено всегда к
центру Земли и имеет одинаковое для всех тел
значение при их одинаковом начальном положении
относительно поверхности Земли.
