» Строительство »

РЕАЛЬНА ФІЗИКА. Основні поняття кінематики

  1. Контрольні питання

Істинне знання є знання причин
Френсіс Бекон

Кінематика - розділ механіки, в якому рух тіл розглядається без з'ясування причин цього руху. Таким чином, кінематика є лише розрахунково-математична (технологічна) частина механіки, абстрагується від фізичної суті, причинності руху речових тел. Її призначення - формально-математичний розрахунок рухів для різних інженерних потреб. У кінематиці ми маємо справу лише з спрощеними математітіко-геометричними моделями фізичних об'єктів, але не з самими фізичними об'єктами і їх фізичної суттю.

Механічний рух тіла - це зміна його положення в просторі відносно інших тіл з плином часу. Рух одного і того ж тіла відносно різних тіл виявляється різним.

Для опису руху тіла потрібно вказати, по відношенню до якого тіла розглядається рух.

Тіло, середа відліку - це тіло або середовище, щодо яких вимірюється рух. Без вказівки такого тіла або середовища вимір руху є нісенітницею, так як значення положення або швидкості руху обов'язково потребує опорної величиною (точці, величиною відліку).

Система координат, пов'язана з тілом відліку, і годинник для відліку часу утворюють систему відліку, що дозволяє визначати положення тіла, що рухається в будь-який момент часу. При цьому необхідно завжди мати на увазі, що система координат - лише наше модельне уявлення, а не фізичний об'єкт. Тому така модель відповідає лише нашому способу вимірювання фізичного руху і є довільною (вибирається з нашої волі), а значить не має об'єктивного фізичного сенсу, але лише сенс усередині нашого сприйняття, способу наших вимірів. Наприклад можна скористатися довільним тілом відліку, довільним напрямком осей Декартовой системи координат; можна, врешті-решт, скористатися іншими системами координат: полярної, сферичної та ін.

У Міжнародній системі одиниць СІ, найбільш прийнятною в реальному фізики, за одиницю довжини прийнятий метр, а за одиницю часу - секунда.

Будь-яке тіло має певні розміри. Різні частини тіла знаходяться в різних місцях простору. Однак, у багатьох задачах механіки немає необхідності вказувати положення окремих частин тіла. Якщо розміри тіла малі в порівнянні з відстанями до інших тіл, то дане тіло для зручності математичний розрахунків можна вважати його "матеріальною точкою". Так можна поступати, наприклад, при вивченні руху планет навколо Сонця. Однак при цьому треба мати на увазі, що "матеріальна точка" є лише математичне поняття, яке не має фізичної сутності.

Якщо всі частини тіла рухаються однаково, то такий рух називається поступальним. Поступально рухаються, наприклад, транспортні засоби на прямолінійній ділянці шляху, поршень усередині циліндра і т. Д. При багатьох розрахунках поступального руху тіла його також можна розглядати як "матеріальну точку".

Тіло, розмірами якого в конкретних умовах розрахунку можна знехтувати, називається "матеріальною точкою". Поняття матеріальної точки грає важливу роль в математичних розрахунках, спрощуючи їх і моделі фізичних систем, що будуються в механіці. Переміщаючись з часом з однієї точки в іншу, тіло ( "матеріальна точка") описує деяку лінію, яку називають траєкторією руху тіла.

Положення матеріальної точки в просторі в будь-який момент часу (закон руху) можна визначати або за допомогою залежності координат від часу x = x (t), y = y (t), z = z (t) (координатний спосіб), або за допомогою залежно від часу радіус-вектора Положення матеріальної точки в просторі в будь-який момент часу (закон руху) можна визначати або за допомогою залежності координат від часу x = x (t), y = y (t), z = z (t) (координатний спосіб), або за допомогою залежно від часу радіус-вектора   (Векторний спосіб), проведеного з початку координат до даної точки (рис (Векторний спосіб), проведеного з початку координат до даної точки (рис. 1.1.1).

переміщенням тіла переміщенням тіла   називають спрямований відрізок прямої, що сполучає початкове положення тіла з його наступним положенням називають спрямований відрізок прямої, що сполучає початкове положення тіла з його наступним положенням. Переміщення є векторна величина. Пройдений шлях l дорівнює довжині дуги траєкторії, пройденої тілом за деякий час t. Шлях - скалярна величина. Якщо рух тіла розглядати протягом досить короткого проміжку часу, то вектор переміщення виявиться спрямованим по дотичній до траєкторії в даній точці, а його довжина дорівнюватиме пройденого шляху. У разі малого проміжку часу Δt пройдений тілом шлях Δl майже збігається з модулем вектора переміщення При русі тіла по криволінійній траєкторії модуль вектора переміщення завжди менше пройденого шляху (рис. 1.1.2).

2)

Малюнок 1.1.2. Пройдений шлях l і вектор переміщення Малюнок 1 при криволінійному русі тіла.
a і b - початкова і кінцева точки шляху.

Для характеристики руху вводиться поняття середньої швидкості:

У фізиці найбільший інтерес представляє не середня, а миттєва швидкість, яка визначається як межа, до якої прагне середня швидкість за нескінченно малий проміжок часу Δt:

У математиці така межа називають похідною і позначають У математиці така межа називають похідною і позначають   або   миттєва швидкість   тіла в будь-якій точці криволінійної траєкторії направлена ​​по дотичній до траєкторії в цій точці або миттєва швидкість тіла в будь-якій точці криволінійної траєкторії направлена ​​по дотичній до траєкторії в цій точці. Різниця між середньою і миттєвої швидкостями показано на рис. 1.1.3.

При русі тіла по криволінійній траєкторії його швидкість При русі тіла по криволінійній траєкторії його швидкість   змінюється за модулем і напрямком змінюється за модулем і напрямком. Зміна вектора швидкості за деякий малий проміжок часу Δt можна задати за допомогою вектора (Рис. 1.1.4). Вектор зміни швидкості за короткий час Δt можна розкласти на дві складові: спрямовану вздовж вектора (Дотична складова), і спрямовану перпендикулярно вектору (Нормальна складова).

Миттєвим прискоренням (або просто прискоренням) Миттєвим прискоренням (або просто прискоренням)   тіла називають межу відношення малого зміни швидкості   до малого проміжку часу Δt, протягом якого відбувалася зміна швидкості: тіла називають межу відношення малого зміни швидкості до малого проміжку часу Δt, протягом якого відбувалася зміна швидкості:

Напрямок вектора прискорення Напрямок вектора прискорення   в разі криволінійного руху не збігається з напрямком вектора швидкості   Складові вектора прискорення   називають дотичним (тангенціальним)   і нормальним   ускорениями (рис в разі криволінійного руху не збігається з напрямком вектора швидкості Складові вектора прискорення називають дотичним (тангенціальним) і нормальним ускорениями (рис. 1.1.5).

Дотичне прискорення вказує, наскільки швидко змінюється швидкість тіла по модулю:

вектор вектор   спрямований по дотичній до траєкторії спрямований по дотичній до траєкторії. Нормальне прискорення вказує, наскільки швидко швидкість тіла змінюється за напрямком. Криволінійний рух можна представити як рух по дугах кіл (рис. 1.1.6).

Нормальне прискорення залежить від модуля швидкості v і від радіусу R кола, по дузі якій тіло рухається в даний момент:

вектор вектор   завжди спрямований до центру кола завжди спрямований до центру кола. З рис. 1.1.5 видно, що модуль повного прискорення дорівнює

Таким чином, основними фізичними величинами в кінематиці матеріальної точки є пройдений шлях l, переміщення Таким чином, основними фізичними величинами в кінематиці матеріальної точки є пройдений шлях l, переміщення   , швидкість   і прискорення , швидкість і прискорення . Шлях l є скалярною величиною. переміщення , швидкість і прискорення - величини векторні. Щоб задати векторну величину, потрібно задати її модуль і вказати напрямок. Векторні величини підкоряються певним математичним правилам. Вектори можна проектувати на координатні осі, їх можна складати, віднімати і т. Д.

Контрольні питання

  1. Чим відрізняється "матеріальна точка" від реального фізичного об'єкта?
  2. Що є предметом вивчення кінематики?
  3. Чому релятивістське поняття "швидкість світла" не має фізико-математичного сенсу?

Чи знаєте Ви,

що будь-яка розумна людина скаже, що не може бути посмішки без кота і диму без вогню, щось там, в космосі, мабуть, тепле, яке випромінює ЕМ-хвилі, який відповідає температурі 2.7ºК. Дійсно, спостерігається космічне мікрохвильове випромінювання (CMB) є теплове випромінювання частинок ефіру, що мають температуру 2.7ºK. Ще на початку ХХ століття великі хіміки і фізики Д. І. Менделєєв і Вальтер Нернст передбачили, що таке випромінювання (температура) має виявлятися в космосі. У 1933 році проф. Еріх регенера з Штуттгарта за допомогою стратосферних зондів виміряв цю температуру . Його вимірювання дали 2.8ºK - практично точне сучасне значення. Детальніше читайте в FAQ по ефірної фізиці . НОВИНИ ФОРУМУ що будь-яка розумна людина скаже, що не може бути посмішки без кота і диму без вогню, щось там, в космосі, мабуть, тепле, яке випромінює ЕМ-хвилі, який відповідає температурі 2
Лицарі теорії ефіру 29.07.2019 - 4:38: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Ю.Ю. Болдирєва - Карім_Хайдаров.
29.07.2019 - 4:36: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від В'ячеслава Осієвського - Карім_Хайдаров.
29.07.2019 - 4:33: НОВІ ТЕХНОЛОГІЇ - New Technologies -> "Зеніт" и з "Протон" ами будуть падати - Карім_Хайдаров.
26.07.2019 - 11:09: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Андрія Тіртха - Карім_Хайдаров.
24.07.2019 - 5:16: НОВІ ТЕХНОЛОГІЇ - New Technologies -> ПРОБЛЕМА ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ - Карім_Хайдаров.
21.07.2019 - 14:44: ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ФІЗИКА - Experimental Physics -> ІНЕРЦІОІДНИЕ ГЕНЕРАТОРИ ЕНЕРГІЇ - Карім_Хайдаров.
21.07.2019 - 14:42: ГЕОФІЗИКА І ФІЗИКА планет - Geophysics and planetology -> Сезонні коливання рівня вод морів і океанів - Карім_Хайдаров.
21.07.2019 - 9:44: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ страви - Карім_Хайдаров.
21.07.2019 - 9:43: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Галини Царьової - Карім_Хайдаров.
20.07.2019 - 5:34: ЕКОНОМІКА І ФІНАНСИ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС СВІТОВОЇ ФІНАНСОВОЇ СИСТЕМИ - Карім_Хайдаров.
20.07.2019 - 5:30: ЕКОЛОГІЯ - Ecology -> Біологічна безпека населення - Карім_Хайдаров.
16.07.2019 - 10:00: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> Расчеловечивания ЛЮДИНИ. КОМУ ЦЕ ТРЕБА? - Карім_Хайдаров.

Що є предметом вивчення кінематики?
Чому релятивістське поняття "швидкість світла" не має фізико-математичного сенсу?
КОМУ ЦЕ ТРЕБА?
Посетители рекомендуют:
Полезно знать:
Современные строительные технологии Геология, города и строительство © Все права сохранены.