Билет №1

1)Механическое движение. Относительность механического движения. Поступательное движение тела. Материальная точка. Положение тела в пространстве. Система отсчета. Перемещение. Закон сложения скоростей в классической механике.

Основная задача механики – определить координату и скорость тела в любой момент времени по известным начальным координате и скорости. Основную задачу механики напрямую решает кинематика – раздел механики, изучающий способы описания движения.

Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве относительно других тел.

Относительность движения наиболее просто продемонстрировать на примерах:

Человек идёт по вагону движущегося поезда к проводнику за чаем . Медленно идёт (вагон качается). Его скорость 1-2 м/с. Но! Относительно поезда. Относительно земли его скорость равна скорости поезда ± его скорость относительно поезда, то есть около 20-30 м/с. Естественно, за то время, за которое человек пройдёт длину вагона относительно земли он переместиться за несколько километров.
Как движется, парящий внутри космической станции космонавт? Неподвижен относительно станции и несётся с первой космической скоростью по окружности вокруг Земли.

Таким образом, мы можем утверждать, что большинство характеристик движения (скорость, перемещение, траектория, путь) относительны и имеют различное значение в разных системах отсчёта.

В механике рассматриваются два разных типа движения: поступательное (рис. 1) и вращательное (рис.2).

Поступательным называется движение, при котором все точки тела движутся по одинаковым траекториям. При вращательном движении различные точки тела движутся по разным траекториям.

П ри поступательном движении достаточно определить характер движения одной (любой точки), чтобы определить характер движения всего тела. В этом случае тело можно считать материальной точкой – объектом, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи. Материальной точкой можно считать тело не только при поступательном движении, но и при перемещении тела на расстояния много большие чем размеры самого тела. Например, корабль, плывущий вокруг Земли, совершает вращательное движение, но может считаться материальной точкой.

Как и движение, положение тела в пространстве относительно и задаётся по отношению к некому выбранному предмету – телу отсчёта. Для указания положения тел и направления их перемещения служат системы координат. И, наконец, для измерения скорости движения тела нужен измеритель времени – часы. Тело отсчёта, система координат и часы определяют систему отсчёта (рис. 3). Когда задана система отсчёта, можно определить путь и перемещение. Траектория – множество точек, которые проходит тело в процессе своего движения. Путь (L) – длина траектории (скалярная величина). Перемещение (S) – вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела. [L] = 1 м, [S] = 1 м.

Р ассмотрим две системы отсчёта: одна неподвижная (XYZ) (предположим, связанная с берегом), другая (X’Y’Z’) (например, связанная с кораблём) движется относительно первой со скоростью Vo (рис. 4). Тогда, если перемещение тела в подвижной системе отсчёта S’, а перемещение самой системы отсчёта So, то перемещение тела относительно неподвижной системы равно: