Контрольная работа №1 (по выбору) «Геометрическая оптика. Основы оптики»

Таблица №8

Вариант	Номера задач
1	501	511	521	531	541	551	561	571
2	502	512	522	532	542	552	562	572
3	503	513	523	533	543	553	563	573
4	504	514	524	534	544	554	564	574
5	505	515	525	535	545	555	565	575
6	506	516	526	536	546	556	566	576
7	507	517	527	537	547	557	567	577
8	508	518	528	538	548	558	568	578
9	509	519	529	539	549	559	569	579
0	510	520	530	540	550	560	570	580

2. Физические основы классической механики

2.1. Основные формулы и понятия Кинематика материальной точки твердого тела

Механикой называется раздел физики, посвященный изучению закономерностей простейшей формы движения материи – механического движения. Механическое движение состоит в изменении с течением времени взаимного расположения тел или их частей в пространстве.

Механика состоит из трех основных разделов: статики, кинематики и динамики. В статике рассматривают законы сложения сил и условия равновесия тел. В кинематике исследуют характеристики и закономерности различных типов механического движения тел безотносительно к тем причинам, которые обеспечивают осуществление рассматриваемого типа движения. В динамике изучают влияние взаимодействия между телами на их механическое движение.

Для описания движения тела в пространстве и времени используют физические модели. Простейшая физическая модель тела – материальная точка. Материальной точкой называется тело, формой и размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

Если деформация тела при его взаимодействии с другими телами в рассматриваемом процессе пренебрежимо мала, то удобно пользоваться моделью абсолютно твердого тела. Абсолютно твердое тело – тело, расстояние между двумя точками которого в условиях данной задачи можно считать постоянным. Иначе говоря - это тело, формы и размеры которого не изменяются при его движении.

Положение тел в пространстве можно определить только по отношению к другим телам. Абсолютно твердое тело, по отношению к которому рассматривают движение исследуемого тела, называется телом отсчета. Совокупность тела отсчета и связанных с ним системы координат и часов называют системой отсчета.

Радиус-вектор ( ) – вектор, проведенный из начала координат в точку пространства, где расположена материальная точка (тело) (рис. 2.1.).

Кривая линия, по которой движется точка, называется траекторией движения. Длина дуги траектории за данный промежуток времени – путь (S), пройденный материальной точкой (рис. 2.1).

Перемещение ( ) – вектор, проведенный из начального положения точки в ее конечное положение (рис. 2.1).

Рис.2.1.

Схематическое изображение движения материальной точки в пространстве

При движении точки ее радиус-вектор ( ) и координаты ( ) изменяются и являются функциями времени:

(2.1)

Уравнения (2.1) являются кинематическими уравнениями движения точки (уравнения координат движения точки).

В случае движения точки на плоскости уравнение траектории может быть представлено в следующем виде:

Для характеристики движения материальной точки также вводят векторную физическую величину – скорость, определяющую как быстроту движения, так и направление движения в данный момент времени t.

Вектором средней скорости точки в интервале от t до t+t называется

(2.2)

Из формулы (2.2) видно, что вектор средней скорости сонаправлен с вектором перемещения Если t  0, то

- мгновенная скорость.

(2.3)

Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории движения тела. В системе СИ единицей измерения скорости является

Скорость – величина относительная. В зависимости от выбора системы отсчета скорость точки различна. В этой связи вводят понятие скорости относительно неподвижной системы отсчета – абсолютная скорость и относительно подвижной системы отсчета – относительная скорость. При переходе из одной системы отсчета в другую можно использовать закон сложения скоростей: , где ­­­­­– абсолютная скорость (например, скорость пловца относительно берега), – относительная скорость (например, скорость пловца относительно реки); – скорость подвижной системы координат относительно неподвижной (например, скорость течения реки).

При неравномерном движении, кроме скорости, необходимо ввести другую характеристику – ускорение – меру быстроты изменения скорости.

Средним ускорением неравномерного движения в интервале t называется . Вектор среднего ускорения сонаправлен с вектором изменения скорости . Ускорением или мгновенным ускорением точки в момент времени t называется величина

.

(2.4)