КИНЕМАТИКА.

КИНЕМАТИКА.

Механическое движение. Относительность механического движения. Материальная точка. Система отсчета. Траектория. Вектор перемещения и его проекции. Путь.

Скорость. Сложение скоростей.

Ускорение.

Прямолинейное равномерное и равнопеременное движения. Зависимости скорости, координаты и пути от времени.

Криволинейное движение. Движение по окружности. Угловая скорость. Период и частота обращения. Ускорение тела при движении по окружности. Тангенциальное и нормальное ускорения.

Свободное падение тел. Ускорение свободно падающего тела. Движение тела, брошенного под углом к горизонту. Дальность и высота полета.

Движутся различные предметы, вода в реке, воздух с ветром, движутся планеты друг относительно друга, расширяется Вселенная; внутри вещества движутся молекул, электроны, протоны, элементарные частицы - практически все физические явления сопровождаются движением. Раздел физики, изучающий движение тел, называется механикой.

Кинематика – раздел механики, описывающий движения тел без выяснения причин, вызывающих эти движения.

Механическим движением называют изменение положения тел в пространстве относительно других тел с течением времени.

Пассажир В, сидящий в вагоне движущегося поезда, покоится относительно вагона и движется вместе с поездом относительно наблюдателя А, стоящего на земле. Контролер С движется против хода поезда относительно наблюдателя В и удаляется вместе с поездом относительно наблюдателя А (рис1).

Рис.1

Как видно из приведенного примера, всякое движение и покой тела относительны; говоря о

движении или покое тел следует указывать относительно чего мы рассматриваем это состояние тел.

Предметы, относительно которых мы рассматриваем движение тел, называются телами отсчета.

При изучении движения тел на земле обычно выбирают неподвижное относительно земли тело отсчета,

хотя это не обязательно и иногда бывает удобно изучать движения тел относительно движущегося тела отсчета.

Для более подробного описания движения тела необходимо задать его положение в пространстве.

Для этого используют систему координат, связывая ее с телом отсчета. Так же для изучения и описания движения тела необходимо измерять время, а значит нужны часы.

Тело отсчета ,систему координат, связанную с ним и часы называют системой отсчета.

Если тело отсчета покоится или движется равномерно и прямолинейно, то систему отсчета, связанную

с ним называют инерциальной.

           Для описания движения тела введем понятие траектория движения.

При движении тела каждая его частица описывает некоторую линию.

             Линия, которую описывает тело при своем движении, называют траекторией движения.

Т.к. движения тел относительно, то в разных системах отчета траектория движения одного и того же тела может быть различной.

В

С

А



                                                 Рис.2

Относительно наблюдателя А траектория движения чемодана С, стоящего на полу вагона - прямая линия, а относительно наблюдателя В – точка (рис.2).

Во время дождя человек, стоящий на земле видит, что капли движутся по прямой перпендикулярно земле, а человек , глядящий в боковое окно движущегося автомобиля увидит косые следы от капель, причём угол наклона следов будет зависеть от скорости автомобиля.

                                                                                                                                                  А

                              А                                          рис.3

Относительно земли траектория точки А на ободе колеса тачки изображена на рисунке (рис.3),а относительно тачки она движется по окружности.

   По форме траектории различают поступательно, вращательное и сложное движение.

   Если траектория движения - прямая линия, то движение называют поступательным. При поступательном движении любая прямая линия , проведенная на теле , остается параллельной самой себе во всё время движения.

     Если все точки тела движутся по окружности , то движения называют вращательным.

    В ряде случаев для описания движения тела нам не важно как движутся отдельные части этого тела, а важно лишь перемещение тела в целом. Например, ученик , идущий в школу, перебирает ногами, машет руками, вертит головой, но нам , как наблюдателям , важно лишь движение ученика от дома до школы. Рост ученика нам также не важен .В этом случае мы условно принимаем этого ученика за точку.

     Точка ,обладающая массой тела , и движущая по той же траектории, что и само тело, называется материальной точкой.

    Тело можно считать материальной точкой ,если расстояние , проходимое телом, в разы больше линейных размеров самого тела. Автомобиль движущийся по улице можно считать материальной точкой, а автомобиль въезжающий в гараж – нет ,т.к расстояние , пройденное автомобилем в гараже соизмеримо с размерами самого автомобиля.

    Вектор, соединяющий начальные и конечное положения материальной точки при движении, называют перемещением (рис.4).

1                                                                                 2        1                                                   2

                               R1,2                                                                       R1,2

Рис.4

      Перемещение – векторная величина, характеризующая направление движения тела.

       Расстояние, пройденное телом, отсчитанное по траектории движения, называется пройденным путем.

       Путь – скалярная величина ; обозначается S.В случае прямолинейного движения , если скорость тела не менялась по направлению, величина (модуль) вектора перемещения и пройденный путь совпадают .

      Например тело двигалось прямолинейно из точки А в точку С через точку В (рис.5).



                           А                                         В                                       С

Рис.5

                                            Общее перемещение RAC=RAB+RBC

                                                            RAC = RAB + RBC

                                                            RAC = S

    Если тело из точки А попало в точку С, а затем вернулось в точку В где и остановилась, то результирующее перемещение

                                RAB = RAC + RCB

                                             RAB = RAC - RCB

                                           S= RAC + RCB



Расстояние – важная характеристика в описание движения тела .Исторически в разных странах расстояние измерялось в разных величинах измерения – ярды, версты, мили.

      Для унифицирования были разработаны международные стандарты измерения всех физических величин. Эти стандарты назвали система единиц СИ ( Systemа International ) – международная система единиц. В системе СИ единицей измерения расстояния является 1метр.1м – расстояние , проходимое в вакууме    плоской электромагнитной волной за 1/299792458 долю секунды.

    При описании движения тел важное значение имеет время движения. В системе СИ время измеряется в секундах.

   Для описания движения тела введем ещё одну характеристику - скорость движения.

12 Следующая ⇒