![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •1.Механика. Классификация.
- •2. Механическое движение. Тело отсчета. Система отсчета.
- •3.Перемещение. Длина пути
- •4.Скорость. Средняя Скорость. Мгновенная Скорость.
- •5.Ускорение. Среднее Ускорение. Мгновенное Ускорение.
- •6.Понятие о кривизне кривой. Тангенциальное и нормальное ускорение. Полное ускорение.
- •7.Вращательное движение материальной точки вокруг неподвижной оси. Угловая скорость. Угловое ускорение.
- •8. Связь между линейными и угловыми характеристиками движения.
- •9. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.
- •10. Принцип относительности Галилея.
- •11. Второй закон Ньютона. Основные понятия.
- •12.Третий закон Ньютона.
- •13.Закон изменения импульса. Основное уравнение динамики поступательного движения системы тел.
- •14. Закон сохранения импульса.
- •15. Центр инерции и закон его движения.
- •16.Движение тел с переменной массой. Уравнение Мещерского.
- •17.Кинетическая энергия. Работа и мощность.
- •18.Консервативные силы и системы.
- •19.Потенциальная энергия. Потенциальная энергия при гравитационном взаимодействии.
- •20.Потенциальная энергия упругой деформации (пружины).
- •21. Связь между потенциальной энергией и силой.
- •22.Закон сохранения механической энергии.
- •23.Условие равновесия механической системы.
- •24.Применение законов сохранения. Абсолютно упругий центральный удар.
- •25.Абсолютно упругий удар шара о неподвижную массивную стенку.
- •26.Абсолютно неупругий удар.
- •27.Динамика вращательного движения твердого тела относительно точки. Момент силы. Момент импульса.
- •28. Динамика вращательного движения твердого тела относительно оси.
- •29.Расчет моментов инерции некоторых простых тел. Теорема Штейнера.
- •30.Кинетическая энергия вращающегося тела.
- •31.Закон сохранения момента импульса.
- •32.Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.
- •33.Гравитационное поле.
Ответы на вопросы коллоквиума по физике
1.Механика. Классификация.
Меха́ника (греч. μηχανική — искусство построения машин) — область физики, изучающая движение материальных объектов и взаимодействие между ними. Важнейшими разделами механики являются классическая механика и квантовая механика.
Механическая система
Объекты, изучаемые механикой, называются механическими системами. Механическая система обладает определённым числом k степеней свободы и описывается с помощью обобщённых координат q1, … qk. Задача механики состоит в изучении свойств механических систем, и, в частности, в выяснении их эволюции во времени.
Наиболее важными механическими системами являются:
материальная точка
гармонический осциллятор
математический маятник
крутильный маятник
абсолютно твёрдое тело
деформируемое тело
абсолютно упругое тело
сплошная среда
Разделы механики
Стандартные («школьные») разделы механики: кинематика, статика, динамика, законы сохранения. Кроме них, механика включает следующие (во многом перекрывающиеся) разделы:
классическая механика
теоретическая механика
нелинейная динамика
релятивистская механика
квантовая механика
небесная механика
неголономная механика
теория колебаний
теория устойчивости и катастроф
механика сплошных сред
теория упругости
теория пластичности
наследственная механика
статистическая механика
вычислительная механика
сопротивление материалов
строительная механика
Некоторые курсы механики ограничиваются только твёрдыми телами. Изучением деформируемых тел занимаются теория упругости (сопротивление материалов — её первое приближение) и теория пластичности. В случае, когда речь идёт не о жёстких телах, а о жидкостях и газах, необходимо прибегнуть к механике жидкостей и газов, основными разделами которой являются гидростатика и гидрогазодинамика. Общей теорией, изучающей движение и равновесия жидкостей, газов и деформируемых тел, является механика сплошной среды.
Основной математический аппарат классической механики: дифференциальное и интегральное исчисление, разработанное специально для этого Ньютоном и Лейбницем. К современному математическому аппарату классической механики относятся, прежде всего, теория дифференциальных уравнений, дифференциальная геометрия (симплектическая геометрия, контактная геометрия, тензорный анализ, векторные расслоения, теория дифференциальных форм), функциональный анализ и теория операторных алгебр, теория катастроф и бифуркаций. В современной классической механике используются и другие разделы математики. В классической формулировке, механика базируется на трёх законах Ньютона. Решение многих задач механики упрощается, если уравнения движения допускают возможность формулировки законов сохранения (импульса, энергии, момента импульса и других динамических переменных).
2. Механическое движение. Тело отсчета. Система отсчета.
Механическим движением тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики.
Раздел механики, описывающий геометрические свойства движения без учёта причин, его вызывающих, называется кинематикой
В более общем значении движением называется любое пространственное или временное изменение состояния физической системы. Например, можно говорить о движении волны в среде.
Виды механического движения
Механическое движение можно рассматривать для разных механических объектов:
Движение материальной точки полностью определяется изменением её координат во времени (например, двух на плоскости). Изучением этого занимается кинематика точки. В частности, важными характеристиками движения являются траектория материальной точки, перемещение, скорость и ускорение.
Прямолинейное движение точки (когда она всегда находится на прямой, скорость параллельна этой прямой)
Криволинейное движение это движение точки по траектории, не представляющей собою прямую, с произвольным ускорением и произвольной скоростью в любой момент времени (например, движение по окружности).
Движение твёрдого тела складывается из движения какой-либо его точки (например, центра масс) и вращательного движения вокруг этой точки. Изучается кинематикой твёрдого тела.
Если вращение отсутствует, то движение называется поступательным и полностью определяется движением выбранной точки. Заметим, что при этом оно не обязательно является прямолинейным.
Для описания вращательного движения — движения тела относительно выбранной точки, например закреплённого в точке, используют Углы Эйлера. Их количество в случае трёхмерного пространства равно трём.
Также для твёрдого тела выделяют плоское движение — движение, при котором траектории всех точек лежат в параллельных плоскостях, при этом оно полностью определяется одним из сечений тела, а сечение тела положением любых двух точек.
Движение сплошной среды. Здесь предполагается, что движение отдельных частиц среды довольно независимо друг от друга (обычно ограничено лишь условиями непрерывности полей скорости), поэтому число определяющих координат бесконечно (неизвестными становятся функции).
Тело Отсчета
Тело Отсчета – это тело, относительно которого задается система отсчета.
Система отсчета
Система отсчёта — это совокупность тела отсчёта, системы координат и системы отсчёта времени, связанных с этим телом, по отношению к которому изучается движение (или равновесие) каких-либо других материальных точек или тел[1].
Математически движение тела (или материальной точки) по отношению к выбранной системе отсчёта описывается уравнениями, которые устанавливают, как изменяются с течением времени t координаты, определяющие положение тела (точки) в этой системе отсчёта. Эти уравнения называются уравнениями движения. Например, в декартовых координатах х, y, z движение точки определяется уравнениями x = f1(t), y = f2(t), z = f3(t).
В современной физике любое движение является относительным, и движение тела следует рассматривать лишь по отношению к какому-либо другому телу (телу отсчёта) или системе тел. Нельзя указать, например, как движется Луна вообще, можно лишь определить её движение, например, по отношению к Земле, Солнцу, звёздам и т. п.