ГЛОССАРИЙ

по физике для студентов

технических специальностей

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ

1. Основные понятия кинематики

- материальная точка – тело, размером и формой которого можно пренебречь при изучении его движения;

- система отсчета – условное или реальное тело, по отношению к которому рассматривается движение данного тела; система отсчета должна быть снабжена устройством для отсчета времени (часы);

- радиус-вектор – вектор, соединяющий начало координат с движущимся телом; где x, y, z - координаты тела;

- вектор-перемещения – вектор, проведенный из начальной точки в конечную: , модуль вектора перемещения ;

- кинематические уравнения – уравнения, описывающие зависимость координат от времени: x=x(t), y=y(t), z=z(t);

- траектория – линия, которую описывает конец радиуса-вектора движущегося тела; чтобы найти уравнение траектории, нужно из кинематических уравнений исключить время.

2. Скорость – векторная величина, характеризующая быстроту движения; – мгновенная скорость; , где V_х, V_у, V_z - проекции скорости; модуль скорости

Средняя скорость V_cp= , - путь, пройденный за время

3. Равномерное движение – движение с постоянной скоростью (по величине и направлению), (V_x=Const, V_y=Const, V_z=Const). Равномерное движение только прямолинейное. Кинематические уравнения x=V_xt+x_o, y=V_yt+y_o, z=V_zt+z_o, где x_o, y_o, z_o - координаты тела в момент времени t = 0.

Пройденный путь S = Vt.

- № 113, 197, 296, 77, 318

4. Ускорение – векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости ; - проекция ускорения на ось ОХ, аналогично α_у и α_z.

Модуль ускорения

Если а > о, то движение ускоренное, если а < о, то – замедленное. При равномерном движении а = о.

Если движение прямолинейное, то при а > о векторы , а при а < о векторы .

5. Равнопеременное движение – движение с постоянным ускорением (α_х, α_у, α_z – Const).

Формулы для проекций скоростей: V_x=±α_хt+V_ox, V_у=±α_уt+V_oу, V_z=±α_zt+V_oz, где V_ox, V_oу, V_oz – проекции скорости в момент времени t = 0.

Кинематические уравнения: , аналогично для y и z.

При прямолинейном движении , .

6. Свободное падение – движение под действием силы тяжести (частный случай равнопеременного движения).

Ускорение , где и всегда направлено вертикально вниз.

Если тело падает с некоторой высоты с начальной скоростью V_o, направленной вниз, то высота тела над поверхностью земли .

Если тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью V_o с поверхности земли, то высота движущегося тела над поверхностью земли

При таком выборе осей координат

Y

0 x

- № 23, 136, 159, 198, 236, 252

7. Равномерное движение по окружности

Линейная скорость , где – длина дуги, линейная скорость направлена по касательной к траектории.

Угловая скорость , где – угол поворота радиуса-вектора, угловая скорость направлена вдоль оси вращения (по правилу буравчика).

Так как , где R - радиус окружности, то между линейной и угловой скоростями связь .

Период обращения – время одного полного оборота.

Частота вращения – число оборотов за единицу времени.

При равномерном вращении по окружности по величине скорость не изменяется, но изменяется по направлению, т.е. в целом , следовательно, тело обладает ускорением, его называют центростремительным (направлено к центру окружности)

- № 76, 84, 183, 234, 270, 334, 335, 381

8. Ускоренное движение по окружности.

Скорость изменяется как по величине, так и по направлению. Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по величине, направлено по касательной к окружности и равно по величине . Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению, направлено к центру окружности и равно по величине .

Ясно, что

Ускорение называется полным, по величине

- № 27, 55, 151, 486, 495

9. Угловое ускорение характеризует быстроту изменения угловой скорости

Угловое ускорение, как и угловая скорость направлена вдоль оси вращения. Если вращение ускоренное, то , если замедленное, то

Угловое ускорение связано с тангенциальным .

Угловая скорость и угол поворота радиуса-вектора ,

- № 226, 339

Динамика поступательного движения

1. Основные понятия динамики.

- масса – скалярная величина, характеризующая инертность тела (инертная масса) или тяготение (гравитационная масса). Инертная масса m_и входит во II Закон Ньютона, а гравитационная масса m_r в Закон всемирного тяготения. По современным представлениям m_и и m_r эквивалентны. В классической физике масса считается постоянной величиной. Масса измеряется в килограммах;

- импульс – векторная величина , т.о. ;

- сила – векторная величина, характеризующая взаимодействие тел, приводящее к изменению состояния движения (появлению ускорения) или к деформации тел, измеряется в ньютонах;

- инерциальная система отсчета (ИСО) – система отсчета покоящаяся или движущаяся прямолинейно и равномерно.

- № 78, 176, 201, 271, 338

2. Наиболее часто встречающиеся силы в механике

- сила тяжести , направлена всегда вертикально вниз, g=9,8 м/с²;

- сила реакции опоры, направлена всегда перпендикулярно поверхности опоры, по величине может быть разной в зависимости от характера движения тела;

- упругая сила , где k - коэффициент упругости, х – величина деформации, сила направлена в сторону положения равновесия;

- вес тела – сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес (по величине равна силе реакции опоры, т.е. вес тела может быть разным)

P = mg, если тело покоится или движется прямолинейно и равномерно, P = m (g+а), если тело движется вверх с ускорением , P = m (g - а), если тело движется вниз с ускорением

Если тело движется вниз с ускорением (свободное падение), то вес P=0 – невесомость.

В состоянии невесомости на тело действует только одна сила – сила тяжести.

- сила трения – cила, препятствующая относительному движению соприкасающихся тел, по величине F_тр =μΝ, где N – сила реакции опоры, μ – коэффициент трения, зависящий от материала соприкасающихся тел, по направлению , где – скорость.

- № 36, 202, 297

Законы ньютона (справедливы в исо)

1. I Закон – если на тело не действуют другие тела, то оно сохраняет состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения – закон инерции.

2. II Закон – изменение импульса тела за единицу времени равно действующей силе , , если m=Const, то или . Если на тело действуют несколько сил, то

3. III Закон – силы, с которыми действуют тела друг на друга равны по величине и противоположны по направлению

- № 35, 54, 101, 108, 125, 134, 135, 158, 187, 225, 273, 287, 345

Закон сохранения импульса

1. Замкнутая система – система тел, взаимодействующих только между собою (действуют только внутренние силы).

2. В замкнутой системе суммарный импульс тел есть величина постоянная – закон сохранения импульса:

Суммарный импульс сохраняется как по величине, так и по направлению.

3. Координаты центра масс системы материальных точек ; , где m_i - массы точек, x_i, y_i - их координаты.

4. В замкнутой системе центр масс сохраняет свое положение

- № 441