Пространство и время для нерелятивистских движений Пространство и

Пространство и время (для нерелятивистских движений) Пространство и время представляют собой категории, предназначенные для описания свойств физического мира. Пространство отражает такие свойства материальных объектов, как протяженность и порядок взаимного расположения. Время отражает такие свойства процессов, как последовательность и длительность. Пространство и время бесконечны.

Пространство Физические характеристики: - абсолютное - однородное - непрерывное Геометрические характеристики: - трехмерно - двунаправлено - евклидово

Однородность пространства Пространственный интервал ∆r инвариантен по отношению к выбору начала отсчета, что обусловлено таким свойством пространства, как однородность. n Однородность пространства проявляется в независимости физических законов от положения исследуемой системы в пространстве. Опыт, поставленный в одинаковых физических условиях, в разных местах дает одинаковые результаты. n

Изотропность пространства, в частности, проявляется в том, что длина одного и того же отрезка не зависит от его ориентации в пространстве (выбора направления осей координат). Изотропность пространства, в целом, проявляется в независимости физических законов от ориентации физической системы в пространстве.

Время Физические характеристики: - абсолютное - однородное - непрерывное Геометрические характеристики: - одномерно - однонаправлено

Однородность времени Промежутки времени (или временные интервалы) инвариантны по отношению к выбору начала его отсчета. В этом выражается важнейшее свойство времени - однородность. Однородность времени проявляется в неизменности физических законов по отношению ко времени проведения испытания. Опыт, поставленный в одинаковых условиях, в разные моменты времени дает одинаковые результаты.

Выявление закономерностей при физических измерениях

Определение интервалов времени t 1 t 2 t

Механика - раздел физики, в котором изучается механическое движение и взаимодействие материальных тел.

Механическое движение Механическим движением называется изменение положения тела или его частей относительно других тел.

ДВИЖЕНИЕ КОГДА ? (Время) КАК ? (Характеристики движения) ГДЕ ? (Положение в пространстве)

Положение в пространстве Тело отсчета + Система координат

Системы координат • Декартова система координат У r А • r. А Z Х т. А = {Х А, У А, Z А} • Полярная система координат φ А • φА т. А= {φ А, , , r А}

Гелиоцентрическая система координат

Система отсчета = тело отсчета + система координат + часы

Объекты движения, изучаемые в механике • Идеализированные: - материальная точка, - абсолютно твердое тело. • Реальные: - твердое тело, - система материальных точек, - сплошная среда.

Объекты движения(идеализированные) • Материальная точка – это тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с масштабами процессов, рассматриваемыми в данной задаче, • Абсолютно твердое тело – тело, форма и размеры которого при наличии всевозможных внешних воздействий можно считать неизменными.

Объекты движения(реальные) • Твердое тело – это тело, обладающее свойством деформироваться под действием внешних воздействий. • Система материальных точек – это тело, расстояние между элементами (точками) которого могут изменяться при внешних воздействиях. • Сплошная среда – непрерывно распределенная в пространстве совокупность частиц вещества.

Закон движения Одна из форм определения положения тела в пространстве. Может быть выражен: - аналитически (x=f (t), y= (t), z= (t) ), - графически, - таблично.

Кинематика Кинематикой называется раздел механики, в котором изучается механическое движение тел во времени и пространстве и не рассматриваются какие-либо воздействия на эти тела других тел или полей.

Элементы векторной алгебры • Скаляром называется физическая величина, которая характеризуется числовым значением. • Векторы - величины, которые имеют числовое значение и направление.

Элементы векторной алгебры • Умножение вектора на скалярную величину

Элементы векторной алгебры • Сложение двух векторов (правило многоугольника)

Элементы векторной алгебры • Сложение двух векторов (правило параллелограмма)

Элементы векторной алгебры • Разность векторов

Элементы векторной алгебры • Разложение вектора на составляющие

Кинематические характеристики • Траектория – воображаемая линия, описываемая движущейся материальной точкой в пространстве

Кинематические характеристики • Перемещение - векторная разность начального и конечного положений тела

Кинематические характеристики • Путь – длина участка траектории, пройденной движущейся точкой за некоторый промежуток времени

Кинематические характеристики • Скорость - средняя скорость - мгновенная скорость

Геометрическое сравнение векторов средней и мгновенной скоростей O

Годограф скорости

Кинематические характеристики • Ускорение - среднее ускорение - мгновенное ускорение

Нормальное и тангенциальное ускорение • Тангенциальным (касательным) называется ускорение, направленное вдоль касательной в данной точке траектории. • Нормальным называется ускорение, направленное по нормали к касательной в данной точке траектории

Полное ускорение при криволинейном движении где = dv/dt — тангенциальная составляющая ускорения; = =v 2/r— нормальная составляющая ускорения (г — радиус кривизны траектории в данной точке).

Классификация движений • По виду траектории: - прямолинейное, - криволинейное. • По скорости движения: - равномерное, - неравномерное.

Виды движений, изучаемых в кинематике • Равномерное прямолинейное движение • Неравномерное прямолинейное движение • Равномерное криволинейное движение • Неравномерное криволинейное движение

Равномерное движение Прямолин ейное движение Криволин ейное движение Неравномерное движение

Равномерное прямолинейное движение • Мгновенная скорость не зависит от времени

Равнопеременное прямолинейное движение (+) - равноускоренное движение; (-) - равнозамедленное движение

Равномерное криволинейное движение При движении по окружности центростремительное ускорение Угловая скорость: Линейная скорость: -

Установление связи между направлением векторов линейной и угловой скоростей

Сложное движение – это движение, при котором тело участвует одновременно в нескольких отдельных видах движения 1. Движение тела, брошенного горизонтально. а) Равномерное движение по горизонтали б) Свободное падение по вертикали 2. Движение тела, брошенного вертикально вверх а) Равнозамедленное движение вверх б) Равноускоренное движение вниз 3. Движение тела, брошенного под углом (α) а) Равномерное движение по горизонтали б) Равнозамедленное движение по вертикали в) Равноускоренное по вертикали