
- •Камышинский технологический институт (филиал)
- •Кафедра «физика»
- •Введение
- •Кинематика точки
- •Прямолинейное движение
- •Кинематика вращательного движения
- •Относительность движения. Сложение скоростей и ускорений
- •Абсолютно твердое тело
- •Динамика материальной точки
- •Силы в механике
- •Гравитационное взаимодействие
- •Сила упругости Гука (природа электромагнитная)
- •Принцип относительности Галилея
- •Неинерциальные системы отсчёта
- •Теорема о движении центра масс
- •Закон сохранения импульса. Реактивное движение
- •Основное уравнение динамики вращения
- •Момент инерции. Теорема Штейнера
- •Закон сохранения момента импульса. Гироскопический эффект
- •Работа и энергия
- •Гидростатика
- •Гидро (аэро) динамика
- •Вязкость
- •Подъемная сила крыла, лобовое сопротивление
- •Свободные механические колебания. Гармонические колебания и их характеристики
- •Маятники (осцилляторы)
- •Сложение одинаково направленных колебаний
- •Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
- •Затухающие колебания
- •Молекулярная физика и термодинамика
- •Некоторые определения и законы идеального газа
- •Основное уравнение мкт газов
- •Закон распределения молекул по скоростям и энергиям
- •Барометрическая формула и распределение Больцмана
- •Связь средней кинетической энергии с температурой
- •Равномерное распределение энергии по степеням свободы
- •Среднее число столкновений молекул
- •Средняя длина свободного пробега молекул
- •Явления переноса
- •1. Диффузия.
- •2. Внутреннее трение.
- •3. Теплопроводность газа.
- •Термодинамика
- •Первое начало термодинамики
- •Теплоемкость газа в изопроцессах. Формула р. Майера
- •Адиабатный процесс
- •Работа газа в адиабатном процессе
- •Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости
- •Тепловые двигатели. Цикл Карно
- •Необратимость тепловых процессов. II начало термодинамики
- •Статистический смысл II начала термодинамики
- •Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса
- •Изотермы реального газа
- •Фазовые переходы. Диаграмма состояний
- •Примеры решения задач
- •Литература
- •Содержание
Абсолютно твердое тело
Произвольное объединение материальных точек – система материальных точек.
Абсолютно твердое тело – система материальных точек, расстояния между которыми при движении не меняются (то есть отсутствует деформация).
Движение, при котором любая прямая в твердом теле движется параллельно себе самой, называется поступательным. Примером такого движения является движение педали велосипеда, которая остается параллельной земле.
Движение, при котором все точки тела движутся по окружностям с центром на одной и той же оси, называется вращательным (ось вращений считается при этом неподвижной).
Любое движение твердого тела можно представить как сумму двух движений: поступательного и вращательного. За ось вращения можно выбрать в принципе любую точку твердого тела но, как правило, удобнее считать центром вращения центр масс, о котором речь пойдет в дальнейшем. Число независимых движений называют числом степеней свободы. У точки таких движений три (движения вдоль осей координат X, Y и Z являются независимыми). У твердого тела кроме 3-х поступательных движений возможны 3 вращательных вокруг осей 0X, 0Y, 0Z.
Динамика материальной точки
Основные понятия:
Масса – мера количества материи (мера инертных и гравитационных свойств тела или точки).
Сила – причина изменения скорости (количественная мера воздействия).
Инерциальная система отсчета – система отсчета, в которой выполняется I первый закон Ньютона. В идеале это неподвижная система (сразу встает вопрос: «относительно чего?»), лишенная ускорения, однако во Вселенной все тела движутся относительно друг друга и вопрос об инерциальности системы отсчета решается только опытным путем через первую аксиому ньютоновской механики.
Законы классической механики (аксиомы) сформулированы И. Ньютоном в 1687 году для астрономических расчетов движения небесных тел.
Первый закон – утверждает, что существуют системы отсчета, в которых материальная точка движется равномерно и прямолинейно или покоится, если на нее не действует сила или действия сил скомпенсированы. Такие системы отсчета называют инерциальными. Аналитического выражения I закон не имеет, математически он следствие II закона Ньютона, но в силу важности выбора инерциальной системы отсчета носит ранг самостоятельного закона.
Второй закон:
Ускорение материальной точки прямо
пропорционально силе и обратно
пропорционально массе. Аналитически
;
Перепишем закон
в виде
и заменим
на
.
Получаем (если υ не постоянная величина):
,
где
– импульс.
Таким образом скорость изменения импульса равна действующей силе. В этом виде закон можно применять не только к точке, но и к текущей жидкости.
– называют
элементарным импульсом силы, а
– импульсом силы.
Изменение импульса
точки равно импульсу силы:
Третий закон утверждает, что при взаимодействии двух тел силы взаимодействия равны по величине, но различны по направлению и приложены к разным телам.
Из этого закона следует возможность движения в вакууме – реактивного движения. Именно этот закон также позволяет утверждать, что силы натяжения нити, на которой подвешены разные по массе грузы, одинаковы, если массой блока и нити можно пренебречь.
т.к. это сила
взаимодействия двух тел. Считать, что
силы направлены одинаково нельзя, т.к.
веревка является связью, которая делает
в пространстве некоторое направление
выделенным. Силы противоположны по
направлению, т.к. одна вызывает вращение
по часовой стрелке, а другая – против.