- •Калистратова Л.Ф., Калистратова Н.П.
- •Раздел 1. Классическая и релятивистская
- •Основная литература: учебники
- •Дополнительная литература по теоретической части
- •Литература для практических и домашних заданий
- •3. Калистратова Л.Ф., Волкова В.К., Лях О.В., Павловская О.Ю. Физика – 1. Методические
- •Литература для подготовки к тестовой сдаче коллоквиума
- •3.Павловская О.Ю., Туровец А.Г., Ясько С.С., Калистратова Н.П. Законы сохранения. - Тестовые задания.
- •Тема 1. Кинематика поступательного и вращательного движений
- •1.1. ВВЕДЕНИЕ
- •Классическая механика
- •Классические свойства пространства
- •Классические свойства времени
- •Релятивистская и квантовая механики
- •Теория относительности
- •Механика
- •Объекты механики
- •Микроскопические тела (микрочастицы), движущиеся с большими, но нерелятивистскими скоростями, изучает квантовая механика.
- •Разделы механики
- •Основные понятия механики
- •1.2. Кинематика поступательного движения материальной точки
- •Спроецируем r на оси координат:
- •Закон движения
- •Кинематические уравнения движения
- •Вектор перемещения
- •Вектор перемещения
- •Путь и перемещение
- •Элементарные путь и перемещение
- •Перемещение по траектории из точки 1 в точку 2 можно представить как сумму
- •Вектор перемещения получим, просуммировав
- •При интегрировании (суммировании) модулей
- •Скорость
- •Среднее значение модуля скорости равно
- •При движении средняя скорость изменяет направление и величину.
- •Мгновенная скорость
- •Вектор мгновенной скорости v направлен по вектору dr , т. е. по касательной
- •Проекции скорости на оси координат
- •Ускорение
- •Среднее ускорение
- •Мгновенное ускорение
- •Направление вектора мгновенного ускорения
- •Вектор ускорения по отношению к вектору скорости может занять любое положение под углом
- •Если угол - острый, то движение материальной точки будет являться ускоренным.
- •Проекции ускорения
- •Обратная задача кинематики
- •При решении обратной задачи по известной
- •Нахождение скорости
- •Нахождение положения точки
- •Равномерное движение
- •Равноускоренное движение
- •1.3. Тангенциальное и нормальное ускорения
- •Вектор ускорения
- •Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю.
- •Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению.
- •Полное ускорение
- •Движение – равноускоренное, если модуль тангенциального ускорения положителен.
- •Частные случаи движений
- •1.4. Кинематика вращательного движения твердого тела
- •При поступательном движении все точки тела движутся одинаково, поэтому движение тела можно охарактеризовать
- •Вращательным движением твердого тела вокруг неподвижной оси называется такое движение, при котором все
- •Угловое перемещение
- •Быстроту изменения углового перемещения с течением времени характеризует угловая скорость.
- •Мгновенная угловая скорость равна первой производной от углового перемещения по времени.
- •Направление векторов
- •Быстроту изменения угловой скорости с течением времени характеризует угловое ускорение.
- •Направление угловых векторов.
- •Направления угловых векторов
- •Вектор ε
- •Обратная задача кинематики при
- •При равномерном вращении:
- •Период и частота вращения
- •1.5.Взаимосвязь угловых и линейных величин
- •Пусть за время dt произвольная точка твердого тела А
- •Направление dr
- •Направления векторов
- •Вектор элементарного перемещения:
- •Если смотреть с конца вектора
- •Продифференцируем выражения для v по времени:
- •Первый вектор в правой части - тангенциальное ускорение.
- •Второй вектор в правой части равенства – нормальное
- •Сравнительная таблица формул
- •Сравнительная таблица формул
Полное ускорение
Полное ускорение материальной точки.
a a τ a n
Модуль полного ускорения:
a a 2τ a 2n
a ( dv )2 ( v2 )2 dt R
Движение – равноускоренное, если модуль тангенциального ускорения положителен.
При этом тангенциальное ускорение направлено по вектору скорости.
Частные случаи движений
1. a = 0, an = 0 - это равномерное прямолинейное движение;
2. a = const, an = 0 - равнопеременное прямолинейное движение;
3. a = 0, an = сonst - равномерное движение по окружности;
4. a = 0, an = f(t) - равномерное криволинейное движение;
5. a = f(t), an = f(t) - неравномерное криволинейное движение.
1.4. Кинематика вращательного движения твердого тела
Любое движение абсолютно твердого тела может быть сведено к сумме двух движений – поступательного и вращательного.
Поступательным движением твердого тела называется такое движение, при котором любая прямая, проведенная в теле, перемещается параллельно самой себе.
При поступательном движении все точки тела движутся одинаково, поэтому движение тела можно охарактеризовать движением одной точки(например, движением центра масс тела).
При вращательном движении различные точки твёрдого тела движутся по-разному.
Вращательное движение нельзя охарактеризовать движением определённой точки.
Вращательным движением твердого тела вокруг неподвижной оси называется такое движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной неподвижной прямой, называемой осью вращения.
При вращательном движении твердого тела вокруг неподвижной оси радиус-векторы, проведенные из центров соответствующих окружностей к точкам тела за время dt поворачиваются на один и тот же угол d .
d |
d |
Угловое перемещение |
|
Угловое перемещение твердого тела – вектор, |
|
численно равный углу поворота тела d и |
|
направленный вдоль оси вращения так, что если |
|
смотреть с его конца, то вращение тела кажется |
|
происходящим против часовой стрелки (правило |
|
буравчика). |
d |
|
d |
Быстроту изменения углового перемещения с течением времени характеризует угловая скорость.
Средняя угловая скорость твердого тела численно равна угловому перемещению, совершаемому
телом за единицу времени. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Δt |
Мгновенная угловая скорость равна пределу, к которому стремится средняя угловая скорость при неограниченном убывании промежутка времени до
нуля. |
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
ω lim |
Δt |
dt |
|
|
Δt 0 |
|