- •2.1. Методичні рекомендації до оформлення і виконання розрахунково-графічних робіт з фізики
- •2.3. Теоретичний матеріал, який необхідний для успішного виконання розрахунково-графічної роботи з «Механіки»
- •Таб. 2.1. Міжнародна система одиниць (сі)
- •2.3.1. Основи кінематики
- •2.3.2. Основи динаміки
- •2.3.3. Основи статики
- •2.3.4. Закони збереження в механіці
- •2.3.5. Механічні коливання і хвилі. Елементи акустики
- •2.4. Приклади розв’язування типових задач з механіки
- •2.5. Добірка фізичних задач з механіки
- •Таблиці основних фізичних величин Основні фізичні константи
- •Значення синусів і тангенсів
- •Розподіл задач за варіантами
Таб. 2.1. Міжнародна система одиниць (сі)
Назва |
Позначення |
Фізична величина | ||
українське |
міжнародне |
українське |
міжнародне | |
метр |
metre (meter) |
м |
m |
довжина |
кілограм |
kilogram |
кг |
kg |
маса |
секунда |
second |
с |
s |
час |
ампер |
ampere |
А |
A |
сила електричного струму |
моль |
mole |
моль |
mol |
кількість речовини |
кандела |
candela |
кд |
cd |
сила світла |
2.3.1. Основи кінематики
Кінематика – це розділ механіки, який вивчає рух тіл через фізичні величини, що визначають просторові переміщення тіл, без урахування сил, що його спричинюють.
Механічний рух – це зміна положення тіла у просторі з часом.
Тіло відліку – це будь-яке фізичне тіло, відносно якого фіксується зміна положення інших тіл. Систему координат, як правило, зв’язують із тілом відліку. Рухоме тіло характеризується зміною положення в просторі відносно тіла відліку, тобто зміною його координат у просторі.
(2.1)
Тіло відліку, система координат і годинник у сукупності називають системою відліку.
Уявна лінія, в кожній точці якої послідовно побувало тіло під час свого руху, називається траєкторією руху.
За формою траєкторії механічні рухи бувають прямолінійними, коли траєкторія – пряма лінія, і криволінійними, коли тіло рухається за довільною кривою.
За певних умов розмірами фізичних тіл можна знехтувати і представляти їх як матеріальну точку. Матеріальна точка – це умовне тіло, яке не має розмірів і визначає положення реального тіла в просторі координатами цієї точки.
Шлях – це довжина траєкторії, яку описує тіло або матеріальна точка за певний інтервал часу. Пройдений шлях – це довжина дороги l вздовж траєкторії. Напрямлений відрізок прямої, що сполучає початкове положення тіла з наступним, називається переміщенням ().
Рівномірний прямолінійний рух – це коли тіло, рухаючись вздовж прямої, за будь-які рівні проміжки часу здійснює однакові переміщення.
Швидкість тіла визначає здійснене ним переміщення за одиницю часу, тобто . (2.2)
Рівняння рівномірного прямолінійного руху: .
Система відліку, яку зв’язують із тілом, що в даній ситуації вважається нерухомим (Земля, населений пункт...), називають нерухомою. З іншими тілами, що рухаються в нерухомих системах відліку рівномірно і прямолінійно, пов’язують рухомі системи відліку.
Закон додавання швидкостей – швидкість тіла відносно нерухомої системи відліку дорівнює векторній сумі швидкості тіла відносно рухомої системи відліку і швидкості самої рухомої системи відліку відносно нерухомої. Рух тіла у рухомій системі відліку називають відносним, а рух самої рухомої системи відліку відносно нерухомої є переносним.
Швидкість тіла в даний момент часу називається миттєвою.
Середня швидкість характеризує нерівномірний рух за весь час руху. Середня швидкість:
1) це векторна величина, що визначається здійсненим переміщенням:
; (2.3)
2) це скалярна величина, що визначається пройденим шляхом:
. (2.4)
Миттєва швидкість – векторна величина, яка визначає напрям і значення швидкості нерівномірного руху в даній точці траєкторії.
Рівноприскорений рух – це не рівномірний рух, під час якого швидкість змінюється однаково за рівні інтервали часу.
Прискорення – це векторна фізична величина, що дорівнює відношенню зміни миттєвої швидкості тіла до інтервалу часу, протягом якого відбулася така зміна: , (2.5)
де – початкова швидкість тіла;– його кінцева швидкість;– інтервал часу, протягом якого ця зміна відбувалася.
Рівняння миттєвої швидкості для рівноприскореного руху:
. (2.6)
. (2.7)
Рівняння прямолінійного руху: . (2.8)
Вільне падіння () –це рух тіла лише під дією притягання Землі без інших сторонніх впливів на нього. Г. Галілей експериментально встановив, що прискорення вільного падіння не залежить від маси тіл і є сталою величиною.
Криволінійний рух – це послідовні ділянки траєкторії руху тіла по колу.
Період обертання – це час, протягом якого тіло робить один повний оберт по колу, а коли тіло робить обертів, то . (2.9)
Кутова швидкість: . (2.10)
Лінійна швидкість тіла, що рівномірно обертається по колу, весь час змінюється за напрямом і в будь-якій точці траєкторії напрямлена по дотичній до дуги цього кола. (2.11)
Під час рівномірного руху по колу виникає доцентрове прискорення внаслідок зміни напряму швидкості. (2.12)