Түсініктемелер сөздігі

Кинематика

Механика – физиканың механикалық қозғалыстың заңдылықтарын және осы қозғалысты тудырушы немесе оны өзгертуші себептерді зерттейтін бөлімі.

Механикалық қозғалыс – денелердің немесе олардың бөліктерінің өзара орналасуының уақыт бойынша өзгеруі.

Классикалық механика (Галилей-Ньютонның механикасы) жылдамдықтары жарықтың вакуумдегі таралу жылдамдығымен салыстырғанда аз болатын макроскопиялық денелердің қозғалыс заңдарын зерттейді. Жылдамдықтары жылдамдықпен шамалас болатын жылдамдықтармен қозғалатын макроскопиялық денелердің қозғалыс заңдарын арнайы салыстырмалылық теориясына негізделген релятивистік механика зерттейді. Микроскопиялық денелердің (жеке атомдар және элементар бөлшектер) қозғалысын сипаттауға классикалық механика заңдары жарамайды – олар кванттық механика заңдарымен алмастырылады.

Механика үш бөлімнен тұрады: кинематика, динамика, статика.

Кинематика денелердің қозғалысын осы қозғалысты тудырып тұрған себептерді қарастырмай зерттейді.

Динамика денелердің қозғалыс заңдарын және осы қозғалысты тудыратын немесе өзгертетін себептерді зерттейді.

Статика денелер жүйесінің тепе-теңдігі заңдарын зерттейді. Статика заңдарын физикада динамика заңдарынан бөліп, жеке қарастырмайды.

Механикада денелердің қозғалысын сипаттау үшін нақты мәселелер (есептер) шарттарына тәуелді түрде физикалық моделдерді пайдаланады (материалдық нүкте және абсолют қатты дене).

Материалдық нүкте – қарастырылып отырған есеп жағдайында мөлшерлерін ескермеуге болатын массасы бар дене.

Абсолют қатты дене – ешбір жағдайларда да деформацияланбайтын дене және барлық жағдайларда да бұл дененің екі нүктесінің (немесе екі бөлшегінің) ара қашықтығы өзгеріссіз қалады.

Ілгерілемелі қозғалыс – қозғалыстағы денемен нық байланысқан кезкелген түзу өзінің бастапқы қалпына параллель болып қалатын қозғалыс.

Айналмалы қозғалыс – дененің барлық нүктелері, центрлері айналу осі деп аталатын бір ғана түзудің бойында жататын шеңберлер бойымен қозғалатын, қозғалыс.

Материалдық нүктенің орны (қалпы) санақ денесі деп аталатын қалауымызша таңдап алынған қайсы-бір денеге қатысты анықталады.

Санақ жүйесі – санақ денесімен байланысқан координаттар жүйесі мен сағат жиынтығы.

Декарт координат жүйесінде нүктенің осы жүйеге қатысты орны берілген уақыт мезетінде үш және координаттармен немесе, координаттар басынан осы нүктеге жүргізілген радиус-вектормен сипатталады. Материалдық нүктенің қозғалысы кезінде оның координаттары уақыт бойынша өзгеріп отырады. Жалпы алғанда оның қозғалысы

векторлық теңдеуге эквивалентті

скаляр теңдеулермен сипатталады.

Еркіндік дәрежелер саны – нүктенің кеңістіктегі орнын толық анықтайтын тәуелсіз координаттар саны.

Егер материалдық нүкте кеңістікте еркін қозғалыста болса, онда оның үш еркіндік дәрежесі болады ( және координаттары); егер ол қандай да бір беттің бойымен қозғалатын болса, оның екі, ал қандай да бір сызықтың бойымен қозғалатын болса, онда бір еркіндік дәрежесі болады.

Материадық нүкте қозғалысның траекториясы – осы нүктенің кеңістікте сызып өтетін сызығы. Траекторияның пішініне қарай қозғалыс түзусызықты немесе қисықсызықты болады.

Материалдық нүкте қандай бір траекторияның бойымен қозғалатын болсын және санақ басы нүктенің қалыпта болатын кезінен басталсын.

Жолдың ұзындығы – материалдық нүктенің уақыт санақ басы басталғаннан бері жүріп траекторияның учаскесінің ұзындығы.

Жолдың ұзындығы уақыттың скаляр функциясы болып табылады:

Орын ауыстыру векторы – қозғалыстағы нүктенің бастапқы қалпынан оның оның осы уақыт мезетіндегі орнына жүргізілген вектор (радиус-вектордың қарастырылып отырған уақыт аралығындағы өсімшесі):

Түзусызықты қозғалыс кезінде орын ауыстыру векторы траекторияның сәйкес учаскесімен бірдей түседі және орын ауыстыру модулы жүріп өтілген жолға тең болады:

Жылдамдық – қозғалыстың осы уақыт мезетіндегі тездігін де, оның бағытын да анықтайтын векторлық шама.

Қозғалыстағы нүктенің уақыт аралығы үшін орташа жылдамдығы – орын ауыстырудың осы орын ауыстыру болып өткен уақыт аралығына қатынасына тең векторлық шама:

.

Орташа жылдамдық векторының бағыты бағытымен бірдей болады.

Орташа жылдамдықтың модулы:

.

Лездік жылдамдық

Лездік жылдамдық – қозғалыстағы нүктенің радиус-векторының уақыт бойынша туындысымен анықталатын векторлық шама; траекторияға жанама бойымен қозғалыс бағытында бағытталған:

Лездік жылдамдықтың модулы

Нүкте жылдамдығының координаттар остеріне проекциялары:

Жылдамдықтың бірлігі – секундына метр (1 м/с).

Секундына метр дегеніміз нүктенің 1 с уақыт ішінде 1 м қашықтыққа орын ауыстыратын түзусызықты және бірқалыпты қозғалысының жылдамдығы.

Үдеу – бірқалыпсыз қозғалыстың сипаттамасы; жылдамдықтың модулы бойынша және бағыты бойынша өзгеріс тездігін анықтайды.

уақыт аралығындағы бірқалыпсыз қозғалыстың орташа үдеуі – жылдамдықтың өзгерісінің осы өзгеріс болып өткен уақыт аралығына қатынасына тең болатын векторлық шама:

Лездік үдеу (үдеу)

Үдеу – жылдамдықтың уақыт бойынша бірінші туындысы арқылы анықталатын векторлық шама:

.

Үдеудің тангенциал құраушысы жылдамдықтың модулы бойынша өзгерісін сипаттайды (траекторияға жанама бойымен бағытталған):

Үдеудің нормал құраушысы жылдамдықтың бағыты бойынша өзгерісін сипаттайды (траекторияның қисықтық центріне қарай бағытталған):

.

( траекторияның берілген нүктедегі қисықтық радиусы).

Қисық қозғалыс кезіндегі толық үдеу:

.

Үдеудің кооррдинаттар остеріне проекциялары:

Үдеу бірлігі – квадрат секундына метр (1 м/с ) – дененің жылдамдығы 1 с ішінде 1 м/с-ге өзгеретін бірқалыпты айнымалы қозғалысының үдеуі.

Бірқалыпты түзусызықты қозғалыс – модулы және бағыты тұрақты болатын жылдамдықпен өтетін қозғалыс.

осі бойымен қозғалатын материалдық нүктенің бірқалыпты қозғалысының кинематикалық теңдеуі

( – бастапқы координат, – уақыт).