- •Кинематика материальной точки
- •1. Механическое движение.
- •Скорость
- •Сравнение выражений (1.9) и (1.10) приводит к соотношениям
- •В математике выражение вида
- •Ускорение
- •Сопоставление этого выражения с (1.25) дает, что
- •Лекция 2 кинематика вращательного движения
- •Движение по криволинейной траектории
- •Поступательное движение твердого тела
- •Продифференцировав соотношение (2.6) по времени, получим
- •Лекция 3 Динамика материальной точки Инерциальные системы отсчета. Закон инерции.
- •Сила и масса.
- •Второй закон Ньютона
- •Единицы и размерности физических величин.
- •Третий закон Ньютона
- •Сила тяжести и вес
- •Упругие силы.
- •Силы трения.
- •Лекция 4 Сохраняющиеся величины.
- •Закон сохранения импульса
- •Энергия и работа.
- •Кинетическая энергия и работа.
- •Лекция 5 Консервативные силы
- •Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле
- •Лекция 6 Потенциальная энергия взаимодействия
- •В случае гравитационного притяжения частиц
- •Нетрудно убедится в том, что в этом случае
- •В этой сумме имеется n(n-1) слагаемых (каждая из n частиц взаимодействует с n-1 частицей).
- •Закон сохранения энергии
- •Где определяется формулой (3.30).
- •Соударения тел
- •Лекция 7 Момент силы
- •Закон сохранения момента импульса
- •Плоское движение твердого тела
- •Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси
- •Момент инерции
- •Кинетическая энергия вращающегося тела
- •Сумма энергий (Еk)I дает кинетическую энергию всего тела:
- •Кинетическая энергия тела при плоском движении
- •Возведение в квадрат дает
- •Лекция 9 Кинетическая энергия вращающегося тела
- •Сумма энергий (Еk)I дает кинетическую энергию всего тела:
- •Кинетическая энергия тела при плоском движении
- •Возведение в квадрат дает
- •Лекция 10 Механические колебания Колебательное движение, общие сведения о колебаниях
- •Малые колебания
- •Гармонические колебания
- •Введя обозначения
- •Затухающие колебания.
- •Применив обозначения
- •Маятник
- •2.5. Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания
- •Лекция 11 Упругие волны Распространение волн в упругой среде
- •Уравнения плоской и сферической волн
- •Волновое уравнение
- •Стоячие волны
Сравнение выражений (1.9) и (1.10) приводит к соотношениям
(1.11)
Таким образом, компоненты скорости равны производным соответствующих координат по времени.
Зная модуль скорости в каждый момент времени, можно вычислить путь, пройденный частицей от момента времени t1 до момента t2. Разобъем интервал времени t2-t1 на N малых (не обязательно одинаковых) промежутков ti (i- номер промежутка, который пробегает значения 1, 2, 3,….N). В соответствии с формулой (1.7) можно считать, что путь si, пройденный частицей за время ti, приближенно равен произведению vi на ti:
siviti (1.12)
(здесь vi-какое-либо значение скорости из промежутка ti). Весь путь s, пройденный частицей, равен сумме путей si:
s=s1+s2+…+sN=. (1.13)
(мы воспользовались сокращенной записью суммы). Заменив в (1.14) si его приближенным значением (1.12), получим
s. (1.14)
Если уменьшать промежутки времени ti, произведения viti с возрастающей точностью будут определять пройденные за эти промежутки пути si. Поэтому, сделав предельный переход, при котором все ti стремятся к нулю (N при этом неограниченно возрастает) мы получим точное значение пути:
s=. (1.15)
В математике выражение вида
s=, (1.16)
составленное для значений х, заключенных в пределах от а до b, называют определенным интегралом от функции f(x), взятым по переменной х между нижним пределом х=а и верхним пределом х=b, и обозначают символом
. (1.17)
Сравнение выражений (1.15) и (1.16) показывает, что путь, пройденный частицей за промежуток времени от t1 до t2, равен определенному интегралу от функции v(t), показывающей, как изменяется модуль скорости с течением времени:
s=. (1.18)
Определенный интеграл имеет простой геометрический смысл. На рис.1.4 видно, что произведение vi ti приближенно равно площади полоски с основанием ti. Сумма таких произведений, т.е. выражение (1.15), приближенно равно площади фигуры, ограниченной кривой v(t). При дроблении полосок на более узкие (что соответствует процессу, при котором все ti0) сумма площадей полосок переходит в площадь фигуры, ограниченной снизу осью t, с боков – прямыми t=t1 и t=t2, а сверху – графиком функции v(t). Эта площадь численно равна определенному интегралу (1.18).
С учетом выражения (1.18) среднее значение модуля скорости можно представить в виде
v= (1.19)
(время движения t=t2-t1). Геометрический смысл v ясен из рис.1.5.
Аналогично вычисляются средние значения любых скалярных или векторных функций. Например, среднее значение функции у(х) на промежутке от х1 до х2 определяется выражением
<y>=. (1.20)
Среднее значение скорости за время от t1 до t2 равно
<v>= (1.21)
(заметим, что векторную функцию нельзя изобразить в виде графика, поэтому рис.1.4 и 1.5 к данному интегралу неприменимы.) Согласно формуле (1.5) v(t)dt=dr есть перемещение частицы за время dt. Следовательно, можно написать, что
<v>=
t1
где r12 – перемещение частицы за промежуток времени t2-t1.