1. Предмет и структура физики.
Физика – наука о наиболее простых и общих формах движения материи.
Основным методом исследования в физике является опыт. В результате обобщения опытных фактов устанавливаются физические законы в виде соотношений между физическими величинами. Так были открыты закон всемирного тяготения Ньютона, закон Кулона и т.д.
Физический закон – это устойчивая, повторяющаяся, объективная закономерность, существующая в природе.
По мере накопления опытных данных рано или поздно происходит уточнение законов, смена теорий.
Изучаемые в физике формы движения материи присутствуют во всех более сложных формах (химической, биологической и т.д.). Поэтому физика тесно связана с другими естественными науками – химией, биологией, астрономией, геологией и т.д.
2. Предмет механики.
Механика – раздел физики, изучающий закономерности движения, причины, вызывающие или меняющие это движение.
Механическое движение – изменение в течение времени положения тел относительно друг друга.
1)Кинематика – раздел физики, изучающий движение тел, пренебрегая причинами, которые вызвали это движение.
Механика: ньютоновская (классическая) (υ<<c, ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света) и релятивистская (υ<c, четырех мерное пространство времени, если скорости тел сравнимы со скоростью света)
2) динамика - изучает законы движения тел и причины, вызывающие их движение
3) статика - изучает законы равновесия тел
3. Материальная точка. Система отсчёта. Радиус-вектор. Траектория. Путь. Вектор перемещения. Скорость.
Материальная точка - это тело, размерами которого в условиях решаемой задачи можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других тел.
Система отсчета – совокупность неподвижных друг относительно друга тел, по отношению к которым рассматривается движение и отсчитываемых время часов.
Радиус-вектор – вектор, проведенный из начала координат в данную точку.
Траектория – линия, вдоль которой движется частица.
Путь – длина траектории.
Вектор перемещения – отрезок, поведенный из начального положения тела в конечное.
Скорость – быстрота изменения положения точки в пространстве.
Скорость:
1) Средняя – величина, равная проеденному пути ко времени, в течение которого продолжалось движение.
υ =S/t
2) Мгновенная – величина, равная производной от радиуса-вектора точки по времени.
υ = lim ∆r/∆t, при ∆t→0 или υ=r’
4. Вычисление пройденного пути. Средняя скорость прохождения пути.
Путь, пройденный частицей от t1 до t2, равен определенному интегралу от ф-ии υ(t), показывающей как изменяется модуль скорости с течением времени.
Путь имеет простой геометрический смысл – он
равен площади под кривой модуля скорости u(t) на
участке t1 ÷ t2
Средняя – величина, равная проеденному пути ко времени, в течение которого продолжалось движение.
υ =∆S/∆t
Определим среднее значение модуля скорости за время от t1 до t2 как отношение пройденного пути s к затраченному времени t = t2 - t1
5. Ускорение. Понятие о кривизне. Нормальное и тангенциальное ускорение.
При неравномерном движении скорость частицы может меняться как по величине, так и по направлению. Быстрота изменения скорости определяется ускорением, которое равно первой производной от скорости по времени или второй производной от пути по времени.
Ускорение – изменение скорости тела со временем.
a= lim ∆υ/∆t=dυ/dt= υ’ при ∆t→0
a=d/dt*(dr/dt)=d2r/dt2=dr/dt=r’’
Быстрота поворота вектора скорости пропорциональна модулю скорости и кривизны траектории.
Кривизна траектории:
с=lim ∆φ/∆S=∆φ/∆S, при ∆S→0 ,
∆φ – угол между кривой и касательной
R=1/С – радиус кривизны
Тангенциальное ускорение – изменение величины вектора скорости точки со временем.
aτ=(d|υ|/dt)τ
Нормальное ускорение-изменение направления вектора скорости материальной точки со временем.
an=a-aτ=(υ2/R)*n, где n-вектор нормали, перпендикулярный вектору τ, т.е(n, τ)=0, τ-единичный вектор направленный параллельно вектору скорости
R- радиус кривизны, где определяется скорость движения или радиус окружности касательной в данной точке к искривленной траектории движения.
Фото-0984.