1. Механика (общая характеристика).

Механика – часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение. Механическое движение – это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей.

Механика Галилея-Ньютона называется классической механикой. В ней изучаются законы движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме. Законы движения макроскопических тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света в вакууме, изучаются релятивистской механикой, основанной на специальной теории относительности. Для описания микроскопических тел законы классической механики неприменимы – они заменяются законами квантовой механики.

Механика делится на три раздела: кинематику (изучает движение тел, не рассматривая причины, которые это движение обусловливают), динамику (изучает законы движения тел и причины, которые вызывают или изменяют это движение) и статику (изучает законы равновесия системы тел).

В механике для описания движения тел в зависимости от условий конкретных задач используются разные физические модели. Простейшая модель – материальная точка (тело, обладающее массой, размерами которого можно пренебречь). Произвольное макроскопическое тело или систему тел можно мысленно разбить на малые взаимодействующие между собой части, каждая из которых рассматривается как материальная точка. Тогда изучение движения произвольной системы тел сводится к изучению системы материальных точек.

Абсолютно твердое тело – это тело, которое ни при каких условиях не может деформироваться и при всех условиях расстояние между двумя точками этого тела остается постоянным. Любое движение твердого тела можно представить как комбинацию поступательного и вращательного движений. Поступательное движение – это движение, при котором любая прямая, жестко связанная с движущимся телом, остается параллельной своему первоначальному положению. Вращательное движение – это движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой (оси вращения).

Положение материальной точки определяется по отношению к какому-либо другому, произвольно выбранному телу, называемому телом отсчета. С ним связывается система отсчета – совокупность системы координат и часов.

2. Кинематика поступательного движения (способы описания).

Кинематика – раздел механики, изучающий движение тел, не рассматривая причины, которые это движение обусловливают.

Поступательное движение – это движение, при котором любая прямая, жестко связанная с движущимся телом, остается параллельной своему первоначальному положению.

Положение материальной точки определяется по отношению к какому-либо другому, произвольно выбранному телу, называемому телом отсчета. С ним связывается система отсчета – совокупность системы координат и часов. Используют декартову (A(x,y,z); x=x(t),y=y(t),z=z(t);r=r(t)), цилиндрическую (A(r, ϕ, z)) и сферическую (A(r, ϕ, θ)) с.к.

Положение точки относительно тела отсчета можно задать векторным и координатными способами. При координатном способе положение точки в пространстве по отношению к телу отсчета задается тремя координатами. Число координат, определяющих положение точки в пространстве, называется числом степеней свободы. Оно не зависит от выбранной системы координат.

При векторном способе положение частицы по отношению к системе отсчета определяется с помощью радиус-вектора r.

Траектория – линия, описываемая в пространстве движущейся точкой. Длина участка траектории, пройденного движущейся точкой с момента начала отсчета времени, называется длиной пути Δs и является скалярной функцией времени. Модулю радиус-вектора – это расстояние от траектории до начала координат. Перемещением называют вектор Δr=r2-r1, проведенный из начального положения движущейся точки в ее положение в данный момент времени. При прямолинейном движении вектор перемещения совпадает с соответствующим участком траектории и модуль перемещения равен пройденному пути.