Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Оренбургский государственный университет»

М.Н. Перунова

Механика

Часть I: кинематика

Рекомендовано Ученым советом федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Оренбургский государственный университет» в качестве учебника для учащихся 9 – 10 классов УФМШ ОГУ, профильных классов лицеев и гимназий

Оренбург

2016

УДК 535.31(075.8)

ББК 22.342 я 73

П 27

Рецензент - кандидат физико-математических наук, доцент Д.И. Сиделов

Перунова, М.Н.

П 27 Механика. Часть I: Кинематика: учебник для профильных классов УФМШ ОГУ, лицеев и гимназий / М.Н. Перунова; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2016. – 186 с.

Учебник написан в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта профильного обучения.

В учебнике представлено систематическое изложение теоретического материала, соответствующего программе профильного обучения. Теоретический материал дополнен большим количеством примеров решения задач. В конце каждого параграфа имеются контрольные вопросы и задания, большое количество задач для самостоятельного решения.

Учебник написан четким, ясным, доступным для школьника языком, с привлечением математического аппарата, предполагаемого профильным образовательным стандартом. Текст иллюстрирован большим количеством рисунков, схем.

Достоинством учебника является его направленность на формирование навыка решения задач по кинематике. Простота изложения и обилие примеров позволяют школьнику самостоятельно научиться решать задачи.

Учебник рекомендован к изданию кафедрой общей физики ОГУ. Автор и составитель Перунова М.Н.

УДК 535.31(075.8)

ББК 22.342 я 73

 Перунова М.Н., 2016

 ОГУ, 2016

Содержание

Введение……………………………...…………………………………………….. §1 Основная задача механики…………………………………………………….. §2 Основные понятия кинематики………………………………………………... §3 Равномерное движение ………………………………….…………………….. §4 Графическое изображение движения…...…………………………………….. §5 Неравномерное движение………………………………..…………………….. §6 Равномерное движение………………………………….……………………... §7 Свободное падение……………………………………….…………………….. §8 Баллистическое движение………….………………………………………….. §9 Кинематика вращательного движения…………...…………………………… §10 Кинематические связи – передача движения……………………………….. §11 Кинематические связи – метод малых перемещений………………………. §12 Суперпозиция движений……………………………………………………… §13 Относительность движения…………………………………………………... Список использованных источников......................................................................

4 6 13 20 35 48 64 91 101 115 136 150 156 166 186

Введение

Движенья нет, сказал мудрец брадатый. Другой смолчал и стал пред ним ходить. Сильнее бы не мог он возразить; Хвалили все ответ замысловатый. Но, господа, забавный случай сей Другой пример на память мне приводит: Ведь каждый день пред нами солнце ходит, Однако ж прав упрямый Галилей.

А.С. Пушкин

Кинема́тикой  (греч. κινημα - движение) называется раздел физики, изучающий движения тел без рассмотрения причин движения.

Механическое движение – наиболее простой вид физических процессов. Наблюдая различные движения, люди придумали множество слов для их описания: мчатся поезда, плывут облака, крутится волчок, вибрирует корпус самолета, вращаются фигуристы, несутся автомобили, бегут волны, ходят по морю корабли, летят воздушные шары, дрожат листья... Механическое движение присутствует везде – двигаются макроскопические объекты – планеты, звезды, звездные скопления... Двигаются микрообъекты – молекулы, частицы, входящие в состав атома, элементарные частицы.

Некоторые закономерности механического движения были известны людям еще в глубокой древности. Жрецы древнего Египта и американских индейцев умели рассчитывать движение планет, Луны и Солнца, предсказывать солнечные и лунные затмения. Мыслители древности (Аристотель (IV в. До н.э.), Архимед (III в. До н.э.) познали закономерности передачи вращательного движения, а древними инженерами зубчатые, червячные, цепные передачи были использованы в строительстве, ткацком, гочарном, ювелирном деле. В 725 году до н.э. китайскими инженерами И Сином и Лян Линцзанем были построены первые механические часы, рабочий механизм которых совершал полный оборот за сутки, точно согласуя свое движение с реальным движением Солнца.

Серьезное количественное изучение механического движение началось в XVI-XVII в.в. Польский астроном Николай Коперник (1473 -1543) сумел объяснить кажущуюся запутанность движения планет относительно Земли, создав гелиоцентрическую систему. На основании многолетних наблюдений за движением планет, проведенных датским астрономом Тихо Браге, Иоганн Кеплер (1571 – 1630) сформулировал законы движения планет. Г. Галилей (1564 – 1642) открыл закон сложения скоростей, законы свободного падения. Опираясь на открытия Кеплера и Галилея, английский физик И. Ньютон (1643 – 1727) сумел сформулировать основные законы механики.

Интересно, что примерно в это же время французский физик и математик Р.Декарт (1596 – 1650) объяснил теплоту и теплопередачу движением мелких частиц вещества. Этот факт совершенно удивителен тем, что увидеть движение молекул невозможно! Только в 1827 году английский ботаник Броун пронаблюдал в микроскоп движение клеток пыльцы растений, взвешенных в воде. И лишь в 1905 г. Эйнштейн объяснил броуновское движение беспорядочным движением молекул воды.

Итак, движение присутствует везде, более того, оно неуничтожимо.

Наша задача – научиться количественно описывать различные виды механического движения.