Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Механика. ред. Даня.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
526.75 Кб
Скачать

Конспект лекций.

Часть I. Механика

Раздел 1. Введение

Математический аппарат физики. Векторы и операции с ними

Вектор характеризуется модулем (длиной) и направлением. Любой вектор равен своей длине, умноженной на единичный вектор своего направления:

Вектор суммы векторов и , есть вектор , являющиеся диагональю паралелограмма, построенного на векторах и как на сторонах.

+ = . Длина вектора суммы:

Вектор разности двух векторов и - есть вектор , соединяющий концы вычитаемых векторов, приведенных к одному началу и направленный в сторону уменьшаемого.

=

Изменение вектора (как по величине, так и по направлению): Если , то

изменение за время , есть вектор (t)= (t2) - (t1 ) Умножение векторов:

  1. Скалярное произведение есть число: - угол между векторами.

  2. Векторное произведение есть вектор:

Длина вектора : .

Направление вектора : , , если смотреть с конца

вектора , то направление кратчайшего поворота от первого вектора ко второму - против часовой стрелки.

Разложение вектора на составляющие:

операция, .

Строим параллелограмм с диагональю и сторонами

Проекция вектора на ось есть число, равное , где - угол между осью и вктором.

Если взять оси декартовой системы координат, то:

- составляющие вектора.

, -проекции вектора на оси.

Момент вектора относительно точки и оси:

  1. Момент вектора относительно точки О – это вектор Вектор -соединяет точку О с началом вектора

  2. Момент вектора относительно оси, проходящей через точку O – это проекция вектора на эту ось.

Дифференцирование функций.

1). 2). cos . Здесь dx- бесконечно малое изменение величины x, dt- соответственно, величины t.

Дифференцирование вектора: , длина и направление - функции времени. Тогда

вектор – коллинеарен (параллелен) исходному , характеризует изменение

вектора только по величине.

Вектор перпендикулярен исходному, характеризует изменение

вектора только по направлению.

Пример. Пусть вектор меняется только по направлению, (вращается относительно своего начала), тогда производная от вектора будет равна: . Найдём этот вектор.

Его направление совпадает с направлением вектора t), соединяющего концы двух векторов Конец единичного вектора описывает окружность единичного радиуса

и за бесконечно малое время dt опишет бесконечно малую часть этой окружности dS. При этом

длина дуги «почти» равна длине секущей (которая почти перпендикулярна к радиусу) т.е.

|d( =R = | = 1 . Модуль вектора | .| = | .

Таким образом, вектор найден и по величине и по направлению.

Интегрирование.

+Const. 2). cos ;

Если некоторая функция независимой переменной x есть , то численно равен площади под графиком

Раздел 2. Кинематика

Материальная точка. Система отсчета. Траектория. Перемещение и путь. Скорость и ускорение. Тангенциальное и нормальное ускорения. Классификация движения по ускорению. Кинематика прямолинейного и вращательного движений точки. Кинематика колебательного и волнового движений. Примеры, практические задачи.

Движение твердого тела. Степени свободы. Поступательное и вращательное движение твердого тела. Теорема Эйлера о произвольном движении твёрдого тела.

Механическое движение – это изменение положения (перемещение) тела в пространстве, относительно других тел.

Предварительно введем следующие упрощения:

  1. От реальных тел мы перейдём к материальной точке (тело, размерами которого можно пренебречь в условиях нашей задачи)

  2. Пусть тело отсчета есть точка O –, материальная точка M – тело, которое движется относительно O (тело отсчета неподвижно).

Вектор , соединяющий точку отсчёта и движущуюся материальную точку – радиус-вектор . Если радиус-вектор меняется, то точка движется.

Системы отсчета:

  1. Векторная система отсчета. Переменные величины: радиус- вектор, время.

  1. Зависимость радиус-вектора точки от времени – уравнение движения:

  2. Скоростью движения материальной точки мы называем первую производную от

радиуса-вектора по времени:

  1. Ускорением материальной точки мы называем первую производную от вектора скорости по времени (вторую производную от радиуса-вектора по времени):

  1. Декартова система отсчета. Тело отсчёта- начало прямоугольной системы координат О, три взаимно перпендикулярных оси ОX; OY; OZ . Положение точки определяется тремя числами-xyz - координатами. Если любая из координат меняется – точка движется.

Радиус-вектор в декартовой системе: Разложим радиус-вектор на составляющие по осям координаи: Каждая сотавляющая равна своей длине, умноженной на единичный вектор оси: и т.д.

. Здесь , , - орт-векторы (единичные) соответствующих осей. Проекции радиус-вектора на оси есть декартовы координаты точки.

= (учтено, что орты не меняются со временем т.е. =0 и тело отсчёта – начало системы координат)