КУРС ЗАГАЛЬНОЇ ФІЗИКИ

 

Література:

1. Савельев И.В. “Курс общей физики”  т.1.2.3.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. ”Курс физики” т.1.2.3.

3. Геворкян Р.Г., Шепель В.В. “ Курс общей физики ”.

4. Яворский Б.М., Пинский А.А, ”Основы физики” т.1.2.

5. Яворский Б.М., Детлаф А.А. “Справочник по физике”

6. Сивухин Д.В. ”Механика”; “Термодинамика и молекцлярная физика”; “Электричество”

7. Зисман Г.А., Тодес О.М. ” Курс общей физики” т.1.2.3.

8. Трофимова Т.И. "Курс физики".

9. Волькенштейн В.А. Сборник задач по общему курсу физики.

 

 

ФІЗИЧНІ ОСНОВИ МЕХАНІКИ

 

КІНЕМАТИКА

§1 Механічний рух

 

Найпростішим видом руху в природі є механічний рух, що полягають у зміні взаємного розташування тіл або їх частин у просторі із часом. Розділ фізики, що займається вивченням закономірностей механічного руху, називається механікою.

 

Розрізняють класичну механіку, коли швидкість макроскопічних тіл суттєво менше швидкості світла. Класична механіка заснована на законах Ньютона, тому його часто називають ньютоновською механікою. Руху тіл зі швидкостями близькими до швидкості світла вивчається в релятивістській механіці, а закономірності руху мікрочастинок у квантовій механіці.

 

Класична механіка складається із трьох основних розділів – статики, кінематики й динаміки. Статика – вивчає закони додавання сил і умови рівноваги тел. Кінематика (рух) – дає математичний опис руху тіл без обліку причин, що викликає цей рух. Динаміка – вивчає рух тіл з обліком діючих на них сил.

 

§2 Система відліку. Матеріальна крапка.

 Переміщення, шлях, траєкторія.

 

  

Рухом у механіку називається зміна взаємного розташування тел. Для опису руху тіл необхідно попередньо вибрати систему відліку, тобто вибрати одне або кілька тіл, які умовно ухвалюються за нерухливі, і з ними зв'язати яку-небудь координатну систему й годинник.

 Абсолютно твердим тілом називається тіло, деформацією якого в умовах даного завдання можна зневажити. Відстань між будь-якими двома крапками абсолютно твердого тіла не змінюється при будь-яких взаємодіях.

  

Тіло, стосовно якого розглядається рух інших тіл, називається тілом відліку.

 Найбільше часто використовується прямокутна, декартова система координат, утворена трьома взаємно перпендикулярними осями X, Y, Z.

Одиничні вектора уздовж цих осей називаються ортами -. Їх відкладають із початку координат О. Положення довільної крапки Р характеризується радіус вектором ,що з'єднують початок координат О з точкою Р.

X, Y, Zдекартові координати крапки P або проекції радіус-вектора на відповідні осі координат. Характер руху тіла в просторі буде заданий, якщо ми будемо знати, як міняються в часі координати або його радіус-вектор, т.т.будуть визначені залежності x=x(t); y=y(t);

Вирішуючи фізичне завдання деякими факторами, які в даному завданні не істотні, зневажають, наприклад, часто можна зневажити розмірами тіла, руху якого вивчається.

Тіло, розмірами якого в умовах даного завдання можна зневажити, називається матеріальною точкою.

 

  

Лінія, описувана матеріальною точкою при її русі в просторі, називається траєкторією. Відстань між двома положеннями точки, обмірюване уздовж траєкторії називається шляхом, пройденим тілом. (Шлях – довжина траєкторії.)

Вектор, що з'єднує початкове положення тіла з кінцевим положенням, називається вектором переміщення.

ABCD – траєкторія

 - переміщення

 

Залежно від форми траєкторії розрізняють прямолінійний і криволінійний рух точки.

Якщо траєкторія тіла представляє пряму лінію, то рух – прямолінійне, криву – криволінійне.

 

Крім цього розрізняють поступальний і обертовий рух


 Рух тіла називається поступальним, якщо будь-яка пряма, проведена в тілі, залишається при русі цього тіла паралельної самої собі ( при цьому русі траєкторії всіх точок тіла однакові).


При обертовому русі всі точки тіла рухаються по окружностях, центри яких лежать на одній і тієї ж прямій, називаною віссю обертання; вісь обертання може перебувати поза тілом.

§3 Швидкість

  Середньою швидкістю на якій-небудь ділянці траєкторії називається відношення збільшення радіус-вектора  точки за проміжок часу t+ Δtдо його тривалості Δt.

  ( Середньою швидкістю тіла на якій-небудь ділянці траєкторії називається відношення довжини Sцієї ділянки вчасно t, протягом якого тіло пройшло цю ділянку.)

  

Якщо для ділянок будь-якої довжини, узятих у різних місцях траєкторії, це відношення однакове, то швидкість тіла уздовж траєкторії постійна й такий рух називається рівномірним.

 

 

швидкість при рівномірному русі

  Швидкістю ( миттєвою швидкістю) точки називається векторна величина, рівна першої похідній за часом від радіуса-векторарозглянутої точки:

  (Швидкість точки в момент часу tдорівнює межі середньої швидкості vсер при Δt→0)

У загальному випадку шлях S відмінний від модуля переміщення |Δr|. Однаково, якщо розглядати шлях ds, прохідний точкою за малий проміжок часу dt, т.т. ds=|dr|. Тому модуль вектора швидкості дорівнює перший похідній від довжини шляху за часом.

Середньою шляховою швидкістю нерівномірного руху точки на даній ділянці її траєкторії називається скалярна величина Vсер рівна відношенню довжини цієї ділянки, траєкторії до тривалості  Δt прохождения его точкой

Вектор швидкості можна представити у вигляді

 

   Вектор  с швидкості точки спрямований по дотичній до траєкторії убік руху також і вектор    малого переміщення точки за весь проміжок часу  

те що вектор спрямований по дотичній випливає з фізичного змісту першої похідної - це дотична до графіка функції, показує швидкість руху в момент часу ).

  Обчислимо шлях, прохідний тілом за час t1 - t2t2 у випадку нерівномірного руху.

  Розіб'ємо проміжок часу t1 - t2 на N

малих однакових проміжків. Увесь шлях пройдений тілом можна знайти, склавши всі елементарні шляхи

тоді

Якщо,то ми знайдемо значення  :                                                       

 

До списку лекцій

Головна