1. Механіка

1.Кінематика

Класична механіка вивчає найпростіші з фізичних явищ, а саме, механічний рух як зміну місцеположення тіл із часом та взаємодію тіл, що проявляються в макросвіті. Для вивчення механічних явищ, вводиться система характеристик руху тіл та їх взаємодії й установлюються відповідні закономірності зв'язку між ними та їх властивості в часі. До таких характеристик відносяться радіус-вектор положення тіла, швидкість, прискорення, кривизна траєкторії, імпульс, енергія.

У модулі вивчаються основи механічного руху класичної та релятивістської механіки. У класичній механіці йдеться про рух тіл із швидкостями, які значно менші за швидкість світла у вакуумі. У релятивістській механіці (механіці теорії віднос­ності Ейнштейна) розглядається рух тіл із швидкостями, близькими за величиною до швидкості світла у ваку­умі.

Механіка вивчає кінематику, в якій описано поступальний та обертовий рух, без з'ясування причини руху тіла та динаміку, яка вивчає причини поступального та обертового руху тіла та її наслідки.

Пряма задача механіки

• знайти положення рухомого тіла у довільний момент часу за початковим положенням і силами, що діють на тіло в кожний момент часу.

Обернена задача механіки

— знайти сили, що діють на тіло у довільний момент часу за початковим та кінцевим положенням тіла.

1.3. Основні поняття та визначення механіки

1.3.1. Механічний рух

Механічний рух – процес переміщення одних тіл відносно інших в умовах дії на них неврівноважених сил. У процесі механічного руху відбувається зміна взаємного розташування тіл у часі і просторі. Мірою зміни взаємного розташування тіл у просторі (зміни радіус-вектора положення тіла ) є переміщення, а у часі – швидкість . Мірою зміни швидкості з часом є вектор прискорення тіла . Криволінійний рух завжди можна розкласти на прості рухи: поступальний та обертовий.

Будь-який криволінійний рух тіла можна розкласти на два простих: поступальний та обертовий.

П оступальний рух - це рух, під час якого пряма АВ, проведена через дві точки тіла (див. Мал.1), залишається паралельною сама собі. При цьому всі точки тіла описують однакові траєкторії, вони мають однакові переміщення, шляхи, швидкості та прискорення. Таким чином, щоб описати рух тіла, достатньо описати рух однієї з його точок.

Обертовий рух - це рух, під час якого кожна точка тіла рухається по колу, центри яких лежать на одній прямій. Вона називається віссю обертання. Вісь обертання перпендикулярна площині обертання точок і може проходити через тіло або знаходитися поза ним. При обертальному русі всі точки мають однакові кутові швидкості та кутові прискорення.

1.3.2.Фізичні моделі тіла.

Матеріальна точка (МТ) – тіло, розмірами якого по відношенню до характерних відстаней у задачі можна знехтувати. Матеріальна точка — це модель реального тіла, що має три властивості:

— не має розмірів;

— має масу;

— матеріальні точки взаємно непроникні.

В одну геометричну точку простору можна помістити лише одну матеріальну точку. Матеріальна точка уведена фізиками для спрощення розрахунків при рішенні багатьох задач.

Абсолютно тверде тіло (АТТ) - тіло, зміною розмірів та форми (деформаціями) якого при умовах даної задачі можна знехтувати.

Абсолютно пружне тіло - тіло, деформації якого пропорційні діючим на нього зовнішнім силам і зникають, після припинення дії сил.

Абсолютно не пружне тіло - тіло, деформації якого повністю зберігаються, після припинення дії на нього зовнішніх сил.