- •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
Мгновенная угловая скорость равна первой производной от углового перемещения по времени.
ddt
Угловая скорость измеряется в рад/с.
Вектор угловой скорости ω совпадает по d направлению с вектором углового перемещения
(т.е. определяется по правилу буравчика).
Направление векторов |
d |
ω |
d |
Быстроту изменения угловой скорости с течением времени характеризует угловое ускорение.
Среднее угловое ускорение твердого тела равно изменению угловой скорости за единицу времени.
|
|
ω |
|
|
Δt |
Мгновенное угловое ускорение равно пределу, к которому стремится среднее угловое ускорение при неограниченном убывании промежутка
времени до нуля. |
|
ω |
|
dω |
|
ε lim |
Δt |
dt |
|
|
Δt 0 |
|
Направление угловых векторов. |
|
a |
á |
|
|
|
|
|
|
Направления угловых векторов
Вектор ε |
направлен вдоль оси вращения в ту же |
||||
сторону, что и |
dω при ускоренном |
|
ω |
||
|
ε |
|
ω |
ε |
|
вращении ( |
|
. |
|||
|
) , при замедленном - |
|
Модули векторов |
d , ω и ε равны соответственно |
|
d |
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
d |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ω dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
dω |
|
|
|
|
|
|
|
|
ε dt |
|
|
|
|
|
|
Обратная задача кинематики при |
|
|
вращательном движении |
|
|
При вращательном движении обратная задача |
|
|
кинематики выполняется при следующих формулах: |
||
d dt |
dt 0 |
|
d dt |
dt |
|
|
0 |
При равномерном вращении:
= 0, |
= const, |
= t. |
При равнопеременном вращении:
|
= const, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε t 2 |
0 t |
|
ω0 t |
|
|
2 |
||
|
|
|
Период и частота вращения
Для характеристики равномерного вращательного движения используются следующие величины.
Период вращения Т – время одного оборота тела, вращающегося с постоянной угловой скоростью.
Частота вращения – количество оборотов, |
T |
1 |
совершаемых телом за единицу времени. |
|
|
|
|
Угловая скорость может быть выражена следующим
образом: 2 2 T