- •Мультимедийные
- •Раздел 1.
- •Учебники и учебные пособия
- •Литература для практических и домашних заданий
- •Литература для подготовки к тестовой сдаче коллоквиума
- •Тема 1. Кинематика поступательного и
- •1.1. ВВЕДЕНИЕ
- •Классическую механику создал И. Ньютон.
- •Абсолютное пространство
- •Абсолютное время
- •Вначале ХХ века классическая механика подверглась кардинальному пересмотру.
- •Теория относительности установила следующие положения о пространстве и времени.
- •Механика
- •Классическая механика изучает макроскопические тела, движущиеся с малыми скоростями.
- •Механика состоит из трех разделов – кинематики,
- •Основные понятия механики
- •1.2. Кинематика поступательного движения материальной точки
- •Поступательным движением твердого тела называется такое движение, при котором любая
- •Радиус-вектор
- •Спроецируем радиус-вектор r на оси координат:
- •Траекторией называется линия:
- •Впроцессе движения материальной точки её радиус-вектор изменяется по величине и направлению.
- •Эти уравнения носят название кинематических
- •Пусть материальная точка в момент времени t1
- •Вектор перемещения
- •Для конечных промежутков времени в общем случае элементарное перемещение не равно пройденному
- •Для бесконечно малых промежутков времени
- •Путь получим при интегрировании (суммировании) модулей элементарных перемещений.
- •Скорость:
- •Вектор средней скорости за промежуток времени t:
- •Величина модуля средней скорости равно
- •При движении средняя скорость изменяет направление и величину.
- •Мгновенная скорость равна пределу, к которому стремится вектор средней скорости при неограниченном убывании
- •Вектор мгновенной скорости v направлен по вектору dr , т. е. по касательной
- •Проекции скорости на координатные оси равны
- •Вектор мгновенной скорости v и его модуль V
- •Впроцессе движения материальной точки модуль и направление её скорости в общем случае изменяются.
- •Ускорение:
- •Вектор среднего ускорения за промежуток времени t
- •Мгновенное ускорение равно пределу, к которому стремится среднее ускорение при неограниченном убывании промежутка
- •Вектор мгновенного ускорения по отношению к вектору
- •Если угол - острый, то движение материальной точки будет являться ускоренным.
- •Проекции вектора ускорения на координатные оси равны
- •Вектор мгновенного ускорения a
- •Обратная задача кинематики
- •При решении обратной задачи по известной зависимости ускорения от времени
- •Из определения ускорения имеем
- •Окончательно скорость получим при решении данного выражения.
- •Подставим сюда полученное равенство (1) и проинтегрируем полученное уравнение:
- •Частные случаи 1. Равномерное прямолинейное движение
- •2. Равнопеременное прямолинейное движение
- •Полученное выражение, спроецированное на ось x имеет вид:
- •1.3. Тангенциальное и нормальное ускорения
- •Вектор ускорения a можно разложить на два направления:
- •Тангенциальное ускорение:
- •Нормальное ускорение
- •Полное ускорение материальной точки.
- •Частные случаи движений
- •1.4. Кинематика вращательного движения твердого тела
- •Вращательным движением твердого тела вокруг неподвижной оси называется такое движение, при
- •Вращение твёрдого тела
- •Угловое перемещение твердого тела – вектор,
- •Угловая скорость:
- •Мгновенная угловая скорость равна пределу, к которому стремится средняя угловая скорость при неограниченном
- •Направление углового перемещения и угловой скорости
- •Угловое ускорение:
- •Мгновенное угловое ускорение равно пределу, к которому стремится среднее угловое ускорение при неограниченном
- •Мгновенное угловое ускорение равно первой производной от угловой скорости по времени или второй
- •Вектор ε
- •Направления угловых векторов
- •Направление угловой скорости (правило буравчика) и
- •Обратная задача кинематики
- •При равномерном вращении:
- •Период и частота вращения
- •1.5.Взаимосвязь угловых и линейных величин
- •Пусть за время dt произвольная точка твердого тела А
- •Направления векторов
- •Вектор элементарного перемещения:
- •Если смотреть с конца вектора v , то поворот от
- •Продифференцируем выражения для v по времени:
- •Получим
- •Тангенциальное ускорение характеризует изменение модуля линейной скорости.
- •Нормальное ускорение характеризует изменение направления линейной скорости.
Траекторией называется линия:
-которую описывает конец радиус-вектора материальной точки при ее движении;
-по которой движется тело.
По виду траектории движения делятся на:
-прямолинейное;
-криволинейное;
-по окружности.
Впроцессе движения материальной точки её радиус-вектор изменяется по величине и направлению.
Законом движения материальной точки
называется уравнение, выражающее зависимость её радиус-вектора от
времени:
r r t
Эти уравнения носят название кинематических
уравнений движения.
Исключив из этой системы время , получим уравнение траектории.
Уравнение траектории в случае плоского движения в системе координат Х,У выглядит как зависимость
У = f(X)
Пусть материальная точка в момент времени t1 |
|
||
находилась в точке 1, положение которой фиксирует |
|||
радиус-вектор r . |
|
|
|
1 |
|
|
r2 |
В момент времени t2 в точке 2 с радиусом-вектором |
|||
1 |
S12 |
2 |
|
r |
|
||
r1 |
|
|
|
r2 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
y |
|
x |
|
|
|
|
|
|
Вектор перемещения |
r |
соединяет начальную |
|
и конечную точки перемещения, пройденного |
|||
материальной точкой за время |
|
||
|
t = t2 – t1. |
|
|
|
1 |
S12 |
2 |
|
r |
||
r1 |
|
||
r2 |
|
||
|
|
|
|
0 |
|
|
y |
x |
|
|
|
|
|
|
r r2 |
r1 |
- приращение (изменение) |
|
радиуса – вектора. |
|||
|
|
||
|
|
|
Перемещением называется модуль вектора
перемещения -
r
Путь - расстояние (S12), пройденное по траектории.
Перемещение равно минимальному расстоянию между двумя точками на траектории.
Перемещение и путь – величины скалярные и положительные.
Для конечных промежутков времени в общем случае элементарное перемещение не равно пройденному
пути:
r S12
За бесконечно малый промежуток времени dt:
- вектор элементарного перемещения обозначается
как dr ;
- элементарное перемещение обозначается как dr
- элементарный путь обозначается как dS.
Для бесконечно малых промежутков времени
элементарное перемещение равно пройденному пути:
dr = dS.
Перемещение по траектории из точки 1 в точку 2 можно |
||||
представить как сумму бесконечно большого числа |
||||
элементарных перемещений |
|
. |
|
|
|
|
|||
|
|
dr |
|
|
r dr
Путь получим при интегрировании (суммировании) модулей элементарных перемещений.
r2 |
|
|
|
S12 dS |
|
|
|
|
|||
dr |
|
|
|
S12 r1 |
|
|
|
Вектор перемещения получим, просуммировав элементарные перемещения:
r2
r dr
r1
12
1 |
dr |
2 |
|
r2 |
|
|
r |
|
r dr |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
r dr |
|
|
||
r |
|
2 |
||||||
|
|
|
|
|||||
r |
||||||||
|
|
|
|
|
r2
S12 dr
r1