
Материальная точка – это тело имеющее массу, но размерами которого можно пренебречь в данной задаче.
Тело отсчета – произвольно выбранное нами тело, относительно которого задаются положения всех остальных тел.
Система отсчета – тело отсчета + система координат + часы.
2 способа задания положения тела в пространстве:
Векторный (радиус вектор из т. 0)
Координатный (x,y,z)
Уравнения движения – конкретная зависимость 3 координат от времени(закон движения).
Траектория движения – это некоторая воображаемая нами кривая(линия) которую оставляет за собой тело при своем движении.
Как найти траекторию? Нужно знать уравнение движения, исключить время и связать между собой координаты и нарисовать на графике.
Перемещение – это вектор, соединяющий 2 точки на траектории (Δ
= 2- 1).
Длина пути – расстояние между 2 точками вдоль траектории(ΔS).
Средняя скорость
Мгновенная скорость
– первая производная от радиус вектора по времени t.
Направление
и
– Направление
совпадает с
.
совпадает с направлением касательной данной точки.
Модуль скорости
. Производная от длины пути по времени.
2 способа нахождения пути:
Математический.
Координатный (графический).
- площадь фигуры (Геометр. смысл интеграла).
Среднее ускорение
.
Мгновенное ускорение
Направление
совпадает с
.
Тангенц ускорение
отвечает за изменение вектора скорости только по величине.
(
производная от модуля скорости,
един. вектор в направлении
)
Направление
:
если
направлен в сторону
если
направлен против
если
Нормальное ускорение
, R радиус кривизны траектории заданной точки. Отвечает за изменение вектора скорости только по направлению.
Направление
. Направлено к центру воображаемой окружности и всегда перпендикулярно к
Формулы для
Угловая скорость (
)
– векторная величина используется для описания быстроты и направления вращения. (
)
Направление определяется по правилу буравчика, ручку буравчика вращают в сторону вращения тела, туда куда пойдет острый конец, туда и вектор
. всегда перпендикулярен к плоскости вращения.
Связь между
.
Период вращения Т. Период одного оборота.
Частота вращения
– число оборотов в секунду. (
)
3 формулы для
, T, n.
Угловое ускорение.
Направление
Если направлен в сторону
Если направлен против
Формулы для
через вращательные параметры.
I закон Ньютона: любое тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения в отсутствии внешнего воздействия. (1 закон работает не во всех системах отсчета).
ИСО и НИСО: Система где работает I закон, называется ИСО. Система где не работает I закон – НИСО. Дополнительно: Инерциальная система отсчета (ИСО) – либо не подвижна, или движется равномерно и прямолинейно. НИСО – СО движущаяся с ускорением.
II Закон Ньютона:
. Тело массы m под действием силы
получает ускорение
в направлении силы.
Более общая форма записи II закона:
III Закон Ньютона: 2 МТ взаимодействуют друг с другом с силами:
Направлены противоположно.
Одинаковые по величине.
Направлены вдоль прямой, соединяющей эти МТ.
Механическая система – совокупность взаимодействующих между собой МТ.
2 вида сил.
Внутренние силы. Они действуют внутри системы. Обозначаются:
не производная)
Внешние силы. Они действуют извне (со стороны тел не входящих в систему).
Закон изменения импульса системы
. Изменение суммарного импульса равно сумме внешних сил.
Замкнутая система – если
(если сумма внешних сил равна нулю), то система называется замкнутой, если нет, то открытой.
Закон сохранения импульса –
. Суммарный импульс замкнутой системы постоянен.
Центр масс – это некоторая воображаемая нами точка в пространстве, положение которой определяется радиус вектором
. Обычно точка С.
.
Скорость и ускорение центра масс
. Если система замкнутая, то ее
. Видно, что центр замкнутой системы движется равномерно, либо прямолинейно.
Малая механическая работа
Короткая запись:
Большая механическая работа
. Работа А12 связана с кинетической энергией МТ:
Кинетическая энергия МТ, чистая энергия движения, зависит от скорости:
Связь между
и
:
изменение кинетической энергии. Работа на участке 12, является мерой изменения кинетической энергии.
Консервативная сила – это сила, работа которой не зависит от маршрута движения. Например:
Сила тяжести 2)Гравитационные силы 3)Кулоновские силы между заряженными силами
Диссипативная сила - это сила, работа которой зависит от маршрута движения. Например:
Сила трения
Сила сопротивления среды
Потенциальная энергия – для консервативных сил можно ввести понятие потенциальной энергии тела u, фактически это энергия взаимодействия двух тел, оно зависит от взаимного расположения 2 тел. (Близко или далеко)
Примеры для u
Свободное падение тела расположенного на высоте h над землей. u=mgh
Потенциальная энергия деформирования пружины.
. k - жесткость. x - величина деформации (сжатое или разжатое).
Связь между и u.
Полная механическая энергия E=T+u, то есть сумма кинетическая + потенциальная.
Закон изменения полной мех. энергии для произв. системы.
Закон изменения полной мех. энергии для замкнут. системы.
.
Закон сохранения полной энергии.
Если
диссипативных сил нет, то
АУУ - это удар когда исходная кинетическая энергия партнеров не затрачивается на их деформацию, и после удара они движутся отдельно.
АНУ – удар, когда исходная энергия партнеров частично затрачивается на их деформацию, и после удара партнеры движутся вместе.
Формулы для u1 и u2
Формула для u при АНУ
Формулы для и
.
2 примера для η при АНУ:
Вся исходная энергия уходит на деформацию партнеров (удар молота о наковальню)
Энергия на деформацию практически не затрачивается (забивание гвоздя, молотком).
Абсолютно твердое тело – это тело не деформирующееся при вращении.
Момент инерции для системы материальных точек -
Момент инерции для сплошного твердого тела
, где
Моменты инерции для 4-х объектов.
Однородный сплошной цилиндр
:
Полый цилиндр:
Однородный сплошной шар:
Тонкий стержень. Если ось вращение через середину длины (как буква T)
. Если ось через начало стержня (Г) то
.