Лекция 1. Предмет физики.

Физика – это наука о наиболее общих формах движения материи и их взаимных превращениях. Изучаемые физикой формы движения материи (механическая, тепловая, электромагнитная, ядерная) присутствуют во всех высших и более сложных формах движения материи (химических, биологических).Физические формы движения, будучи наиболее простыми, являются и наиболее общими формами движения материи (то есть присутствуют в любых движениях).

Более сложные формы движения изучает химия, биология, социология.

Физика связана с другими естественными науками. Изучение геологии, химии, астрономии, биологии на современном этапе невозможно без физических приборов и физических методов исследования. В результате возникли новые дисциплины: биофизика, физическая химия, химическая физика, астрофизика, геофизика и др. Физика является основой техники. Из нее выросли такиеспецдисциплиныкакэлектротехника,радиотехника, теплофизика, космонавтика.

Связь физики и техники двусторонняя. Физика выросла из потребностей техники (развитие механики у древних греков было связано с запросами строительной и военной техники). Задача построения наиболее экономичных тепловых машин вызывала бурное развитие термодинамики.

С другой стороны развитие физики определяется техническим уровнем производства. Например, современная множительная техники и компьютеры используют лазеры, а дисплеи вычислительных машин сделаны на жидких кристаллах. Все измерительные приборы в физике используют микросхемы (на основе физики полупроводников).

Физика является фундаментальной базой для подготовки инженеров. Работа судна, вертолета, машины основана на физических явлениях и законах. Далее в курсе будем указывать как то или иное физическое явление используется в технике.

1. Кинематика. Движение тел.

Механика– часть физики, которая изучает механическое движение и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Механическое движение– это изменение с течением времени расположения тел или их частей.

Механика состоит из трех частей – кинематики, динамики и статики.

Кинематика изучает движение тел не рассматривая причин, которые вызывают или изменяют это движение. Механическое движение частиц может быть очень сложным. Поэтому вместо изучения движения реальных систем исследуют физические модели, приближенно описывающие движения реальных тел. Простейшая модель тела – материальная точка.

Материальная точка– тело, обладающее массой, но размерами которого можно пренебречь. Понятием материальной точки широко пользуются в механике, так как оно вносит значительное упрощение в движение тел (пример с книгой по столу). Любое тело можно представить как систему взаимодействующих материальных точек. Сначала изучают движение одной материальной точки, а потом переходят к изучению движения системы материальных точек.

В природе нет совершенно недеформирующихся тел. В механике вводится еще одна модель – абсолютно твердое тело – это такое тело, у которого расстояние между двумя точками остается постоянным. В общем случае твердое тело может двигаться очень сложным образом, например шатун с ДВС. Точки движутся по разным траекториям и с разными скоростями.

Любое сложное движение можно представить как комбинацию двух простых движений – поступательного и вращательного.

Поступательное движениетвердого тела это такое движение, при которомвсе точкитела выписывают одинаковые траектории и имеют одинаковые скорости.

Поэтому достаточно описать движение только одной, причем любой, точки. Все остальные будут двигаться так же. Вращательным движениемтела называется такое движение, при котором все точки тела описывают окружности, лежащие в одной или нескольких плоскостях, а центры этих окружностей лежат на одной и той же прямой, называемой осью вращения. Скорости всех точек разные. Поэтому скорость какой либо точки не может служить кинематической характеристикой движения всего тела, а угол поворота одинаков для всех точек. Для характеристики вращательного движения вводят угловые кинематические параметры: угловые скорости и угловое ускорение.

Рис.1.