1. Механіка

1.Кінематика

Класична механіка вивчає найпростіші з фізичних явищ, а саме, механічний рух як зміну місцеположення тіл із часом та взаємодію тіл, що проявляються в макросвіті. Для вивчення механічних явищ, вводиться система характеристик руху тіл та їх взаємодії й установлюються відповідні закономірності зв'язку між ними та їх властивості в часі. До таких характеристик відносяться радіус-вектор положення тіла, швидкість, прискорення, кривизна траєкторії, імпульс, енергія.

У модулі вивчаються основи механічного руху класичної та релятивістської механіки. У класичній механіці йдеться про рух тіл із швидкостями, які значно менші за швидкість світла у вакуумі. У релятивістській механіці (механіці теорії віднос­ності Ейнштейна) розглядається рух тіл із швидкостями, близькими за величиною до швидкості світла у ваку­умі.

Механіка вивчає кінематику, в якій описано поступальний та обертовий рух, без з'ясування причини руху тіла та динаміку, яка вивчає причини поступального та обертового руху тіла та її наслідки.

Пряма задача механіки

• знайти положення рухомого тіла у довільний момент часу за початковим положенням і силами, що діють на тіло в кожний момент часу.

Обернена задача механіки

— знайти сили, що діють на тіло у довільний момент часу за початковим та кінцевим положенням тіла.

1.1. Одиниці вимірювання фізичних величин

Усі фізичні явища відбуваються в просторі й часі, а величини, що їх характеризують, називаються фізичними. Виміряти фізичну величину означає порівняти її з однорідною величиною, взятою за одиницю цієї величини.

Одиниця вимірювання - значення фізичної величини, взяте за основу порівняння кількісного оцінювання однорідних величин.

Еталон - засіб вимірювання, який забезпечує відтворення й збереження одиниці фізичної величини.

Система одиниць вимірювання - сукупність одиниць вимірювання, що охоплює всі або деякі області вимірювання.

Система СІ - інтернаціональна система фізичних одиниць:-

а) основні одиниці СІ:

Метр - довжина, яка дорівнює 1650763,73 довжин хвиль (= 6,057802105938·10^-7 м) у вакуумі випромінювання, що відповідає переходу між рівнями 2р¹⁰ і 5d⁵ криптона-86. Еталон метра включає газорозрядну лампу з ізотопом криптона-86 і еталонний спектроінтерферометр.

Кілограм - маса, що дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма. В державний еталон кілограма входять: а) копія Міжнародного прототипу кілограма - платино-іридієвий циліндр висотою й діаметром 39 мм № 12; б) еталонні призматичні терези на 1 кг із дистанційним керуванням для передачі розміру одиниці маси вторинним еталонам. Ціна поділки цих терезів не перевищує 410^-8 кг.

Секунда - інтервал часу, що дорівнює 9192631770 періодів випромінювання (Т=1,087827757078·10^-10с), яке відповідає переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома стронцію-133. Еталон часу включає: групи водневих генераторів, групи кварцових генераторів, апаратуру порівняння частот генераторів.

Ампер - сила незмінного електричного струму, який, проходячи по двох паралельних провідниках нескінченної довжини і нескінченно малого перерізу, розташованих на відстані 1м один від одного у вакуумі, спричиняє між цими провідниками силу взаємодії, що дорівнює 210^-7 Н на кожний метр довжини. До складу еталона входять струмові терези електродинамічної системи й апаратура передачі розміру одиниці.

Кельвін - 1/273,16 частина термодинамічної температури потрійної точки води - точки рівноваги води у твердій, рідкій і газоподібній фазах. Еталонним приладом в інтервалі температур від 13,81 до 630,74 ^о С є платиновий термометр опору, а в області 630,74- 1064,43 ^о С - термопара з платиноіридію-платини.

Моль - кількість речовини системи, що містить стільки структурних елементів, скільки атомів міститься у вуглеці , маса якого становить 0,012 кг. Кількість таких структурних частинок становить число АвогадроN_A=6,022·10²³ моль^-1.

Кандела - сила світла, що випромінюється з площі 1/600 000 м² перерізу повного випромінювача в перпендикулярному до цього перерізу напрямкові при температурі випромінювача, яка дорівнює температурі тверднення платини (2042 К) при тиску 101325 Па. До складу еталона входять два повних випромінювачі та установка передачі розміру вторинним еталонам.

б) додаткові одиниці

Радіан - плоский кут між двома радіусами кола, що спирається на дугу, довжина якої дорівнює радіусові.

Стерадіан - тілесний кут із вершиною в центрі сфери, який вирізує на поверхні сфери площу, що дорівнює квадратові довжини радіуса сфери.

Усі інші одиниці вимірювання у фізиці є похідними від наведених основних одиниць вимірювання і систематично вони наводяться у додатку.

В умовах будь-якої планети, зокрема, і планети Земля визначаються:

вертикаль - пряма, на якій лежить вектор сили тяжіння ,горизонталь - перпендикуляр до вектора сили тяжіння .