Механика состоит из трех тем:

1)кинематики, изучающей механическое движение, без его причины;

2)динамики, изучающей механическое движение вместе с его причиной;

3)механики, где рассчитывается механическая работа, энергия и рассматриваются примеры применения закона сохранения энергии.

Механическое движение- это изменение положения тела в пространстве относительно тел, принятых за неподвижные – тел отсчета со временем.

Поступательное движение- это движение, при котором все точки одного тела совершают одинаковое движение. Все виды транспорта совершают поступательное движение, которое по форме траектории- линии, вдоль которой движется тело. Бывает прямолинейным и криволинейным, а по характеру изменения скорости тела со временем, то и другое бывает:

а) равномерное или без ускорения,
б) неравномерное или с ускорением.

Длина траектории - это путь S, а вектор, соединяющий начало движения с его концом, называется перемещением. Если задана траектория и известно, как со временем изменяются путь, перемещение, скорость и ускорение, то всегда можно определить, где (координату) и когда тело будет через заданный промежуток времени. Равномерное прямолинейное движение - самый простой вид поступательного движения, потому что оно совершается с постоянной скоростью и без ускорения.

Равномерное прямолинейное движение - самый простой вид поступательного движения, потому что оно совершается с постоянной скоростью и без ускорения. Законы этого движения просты:

1)S=v*t и S=V*t

2)v=const

3)a=0

4)x=x0+vt – уравнение равномерного прямолинейного движения выражает зависимость координаты x от времени.

Неравномерное прямолинейное движение:

Равноускоренное прямолинейное движение- это движение с постоянным ускорением, при котором скорость равномерно увеличивается со временем, а равнозамедленное - это движение, при котором скорость тела равномерно уменьшается со временем.

Законы равнопеременного прямолинейного движения:

Система отсчета (СО)- это прямоугольная система координат, в начале которой находится тело отсчета и часы. В классической механике движение рассматривается в инерциальной СО, в которой тело находится в покое и движется равномерно прямолинейно при компенсации на тело внешних воздействий. В условиях Земли инерциальной СО считается СО, связанная с Землей, которую считают неподвижной. Инерциальных СО бесчисленное множество, так как любая СО, которая движется равномерно прямолинейно относительно неподвижной инерциальной СО, тоже является инерциальной. Относительность механического движения предусматривает использование неподвижной и подвижной инерциальных СО. Например, закон сложения скоростей v=v1+v2 определяет скорость тела относительно неподвижной СО v через скорость тела относительно подвижной СО v1 и скорость самой подвижной СО v2 , сумма v1 и v2 – геометрическая, то есть учитывающая направление v1 и v2.

Скорость равномерного прямолинейного движения ? характеризует быстроту движения тела или быстроту изменения п еремещения тела со временем определяется по формуле:

Физический смысл v: v показывает, какое S совершает тело за единицу времени, то есть v=S, если t=1.

СИ: [v]=1м/с – это v тела, которое за 1с проходит перемещение S, равное 1м.

Ускорение равномерного прямолинейного движения, а характеризует быстроту изменения скорости тела определяется по формуле:

v-изменение скорости тела от v0 до v за время t. v- конечная скорость тела,v0-начальная скорость тела.

Физический смысл а: а показывает, какое изменение v тела происходит за единицу времени или на сколько изменяется v за единицу времени, то есть а = v-v⁰ за t=1.

СИ: [а] = 1 м /с*c - это а тела, у которого за 1с v изменяется (возрастает) на 1м/с.

График движения – это линия, выражающая зависимость величины, характеризующей движение от времени, например, график пути равномерного прямолинейного движения: график можно построить на основании закона движения (закона пути: S=v*t) и на основании опытных данных.

Отсюда: сколько законов движения - столько графиков движения.

Самым простым видом криволинейного движения является равномерное движение по окружности - движение, траекторией которого является окружность. При таком движении различают:

а)v - линейная скорость - это скорость, с которой тело движется по окружности и характеризует быстроту движения тела по окружности, ее величина определяется по формуле:

- путь- длина окружности с радиусом R или

- длина окружности с диаметром d. Т- время одного полного оборота по окружности называется периодом обращения тела по окружности. Вектор линейной скорости ? направлен по касательной в каждой точке окружности.

СИ: [v]= 1м/с. б) w- угловая скорость - это скорость вращения радиус- вектора при движении тела по окружности ( r - вектор, соединяющий центр окружности с точкой окружности). Характеризует быстроту вращения. Величина w определяется по формуле:

- полный угол поворота за Т, измеряемый в радианах (рад). Направление вектора ? определяется правилом правого винта: «Если по часовой стрелке движется тело по окружности и в этом направлении вращается винт, то поступательное движение винта - направление w»

СИ:[w]=1 рад/ с

Между v и w существует связь, выраженная формулой:

Если знать, что v - частота тела по окружности, показывающая число оборотов тела по окружности за единицу времени, определяется по формуле: w=1/Т СИ:[?]=1 1/с= 1 Гц – это v тела, когда за 1с секунду оно совершает один оборот по окружности. 100Гц - это за 1с –100 оборотов. Величину v можно определить через V:

Величину w:

Равномерное движение по окружности является движением с ускорением, так как, оставаясь неизменной по величине, линейная скорость ? тела изменяется по направлению. Это ускорение называется центростремительным, так как направлено к центру окружность и характеризует быстроту изменения направления линейной скорости определяется по формуле:

СИ: [ ац ] =1м/с*c

1-й Закон Ньютона: « Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело движется равномерно прямолинейно или находится в покое при компенсации на тело внешних воздействий»

2-й Закон Ньютона: «Ускорение, приобретаемое телом прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе этого тела».

a=F/m, где F=F1+F2+…F4 - равнодействующая сила.

3-й Закон Ньютона: ‘’Два тела действуют друг на друга с силами, равными по величине, противоположными по направлению, направленными по одной прямой’’.

F1 ,2 =-F2 ,1 .

1.2 Закон всемирного тяготения

''Два тела притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними и направленной по линии соединяющей центр тел''.

r – расстояние между телами, m1 – масса одного тела, m 2 – масса другого тела. Согласно этому закону, между Землей и ее спутником Луной действует сила притяжения F и заставляет Луну двигаться вокруг Земли.

- гравитационная постоянная, которая имеет следующий физический смысл: два тела с массой по 1 кг, находящиеся на расстоянии 1 м, притягиваются с силой, равной 1,67 х 0.000000000001 Н.

Р – вес тела –это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения тела к Земле. Вес тела приложен к опоре или подвесу и направлен вертикально вниз. По величине вес равен силе тяжести, т.е. P=mg, если тело движется без ускорения по горизонтали и вертикали или находится в покое, а также если тело движется с ускорением по горизонтали.

Всякое движущееся тело обладает измеряемой произведением массы тела на скорость его движения:

p = mv

Направлен импульс тела так же, как и скорость движения v. В системе СИ:[p] =1кг х м/с. В природе имеет место закон сохранения импульса тела в замкнутой системе, то есть системе, где не учитывается действие внешних сил, например, ружьё и пуля, ракета и газы, после сгорания топлива и так далее.

«В замкнутой системе тел геометрическая сумма импульсов тел системы остаётся величиной постоянной при любых взаимодействиях между телами системы»

P1+P2+P3…+P4= const

Применяется закон сохранения импульса тела в реактивном движении.

Реактивное движение – это движение тела, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью его части. Реактивное движение – один из случаев практического применения закона сохранения импульса. Это движение совершает ракета, которая является системой двух тел. Она состоит из оболочки и содержащегося в ней топлива. Оболочка имеет форму трубы, один конец которой закрыт, а другой открыт и снабжен трубчатой насадкой с отверстием особой формы – реактивным соплом.

Топливо при запуске ракеты сжигается и превращается в газ высокого давления и высокой температуры. Благодаря высокому давлению этот газ с большой скоростью вырывается из сопла ракеты. Оболочка ракеты при этом устремляется в противоположную сторону. Перед стартом ракеты ее общий импульс (оболочки и топлива) в системе отсчета, связанной с Землей, равен нулю, т.к. вся ракета покоится относительно Земли. В результате взаимодействия газа и оболочки выбрасываемый газ приобретает некоторый импульс. Считая оболочку и топливо замкнутой системой, имеем то, что после запуска их общий импульс должен быть также равен нулю. Поэтому и оболочка из-за взаимодействия с газом приобретает импульс, равный по абсолютной величине импульсу газа, но противоположный ему по направлению. Вот почему в движение приходит не только газ, но и оболочка ракеты.

Закон сохранения импульса позволяет определить скорость ракеты (оболочки). Если предположить сначала, что весь газ, образующийся при сгорании топлива, выбрасывается из ракеты сразу, то, обозначив всю массу газа, в который превращается топливо в ракете через mг, а скорость вытекающего газа vг; массу оболочки и скорость ее через mоб и vоб согласно закону сохранения импульса, сумма импульсов оболочки и газа после запуска должна быть такой же, какой была до запуска ракеты, т.е. равной нулю, имеем:

Из этой формулы видно, что скорость оболочки тем больше, чем больше скорость вытекающего газа и чем больше отношение массы топлива к массе оболочки. Идея использования ракет для космических полетов была предложена в начале 20 века К.Э.Циолковским, а осуществлена советскими учеными и техниками под руководством С.П. Королева.

Важно не путать массу тела с его весом!

m- масса тела - количественная мера инертности тела , свойств тела , заключающаяся в том, что на одно и то же воздействие тела с разной инертностью приобретают разные ускорения: более инертное тело приобретает меньшее ускорение, а менее инертное тело , тело меньшей массы, приобретет большее ускорение, то есть:

a1 /a2 =m2/m1

ускорения, приобретаемые при взаимодействии тел обратно пропорциональны их массам. В системе СИ:[m]=1кг-эталон массы.

P- вес тела это сила , с которой тело действует на опору или подвес , вследствие притяжения тела Землей. (F-сила - векторная физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое и равная произведению массы тела на ускорение, приобретенное телом в результате взаимодействия, то есть, СИ:[ F ]=1Н=1кг м/с).

Fтяж=mg- сила тяжести действует на тело со стороны Земли и сообщает всем телам одинаковые ускорения g- ускорение свободного падения. Если сила тяжести Fтяж приложена к телу и направлена вертикально вниз (к поверхности Земли), то вес тела P приложен к опоре или подвесу, но направлен так же, как и Fтяж. Если тело покоится или движется без ускорения или с ускорением по горизонтали, то вес его равен силе тяжести, действующей на тело, то есть P= mg, если же тело движется с ускорением а по вертикали, то его вес изменяется:

а) вверх - возрастает по сравнению с силой тяжести то есть P= mg + ma;

б) вниз - изменяется P= mg-ma.

Невесомость - это отсутствие у тела веса, то есть отсутствие действия этого тела на опору или подвес, которое возможно только тогда, когда тело движется вниз с ускорением свободного падения, то есть, его движение происходит только под действием силы тяжести, если a = g ,то P = mg – mg = 0 .

«Механические работа, мощность и энергия»

Механическая работа А - скалярная физическая величина, являющаяся количественной мерой изменения механической энергии тела, равная произведению величины силы, действующей на тело, на величину перемещения тела под действием силы и на косинус угла между направлениями силы и перемещения

A = F S cos

В системе СИ: [ А] =1Н 1м =1Дж (джоуль)

Механическая мощность тела N – скалярная физическая величина, характеризующая быстроту выполнения механической роботы или это выполнения механической работы.

N = A/t

Физический смысл N: N показывает какую работу совершает тело за единицу времени.

В системе СИ:[N]=1Дж/с = 1Вт (ватт)

Механическая энергия Е- это количественная мера механического движения. Существует два вида механической энергии:

а) Ек-кинетическая энергия- это энергия движения тела. Ek=mv/2

б) Еn – потенциальная энергия – это энергия взаимодействия тел или частей одного и того же тела. Для тела, поднятого над Землей (взаимодействующее с Землею): Еn=mgh. Для упругого деформирования тела: En= kx*x/2, где k – это величина упругости или жесткости тела, а х – это величина деформации тела.

Для замкнутой системы тел выполняется закон сохранения механической энергии. ''Для замкнутой системы тел механическая энергия тел или сумма кинетической и потенциальной энергии этих тел остается величиной постоянной при любых взаимодействиях между телами системы''.

E= Ek+En=const

Ответьте на вопросы ТЕСТА