механика. Материя

• Название: Материя
• Анкор: механика
• Дата: 24.06.2022
• Размер: 2.81 Mb.
• Имя файла: Fizika_1_razdel.docx
• Тип: Документы; #613022

1) Физика — это наука о природе (естествознание) в самом общем смысле (часть природоведения). Предмет её изучения составляет материя (в виде вещества и полей) и наиболее общие формы её движения, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи. Методами физических исследований являются: опыт, гипотеза, теория, эксперимент.

Опыт - основной метод исследования в физике.

Опыт - это наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздать его каждый раз при повторении этих условий.

Гипотеза - научное предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо факта или явления. Гипотеза подтверждается опытом.

Эксперимент - научно поставленный опыт с целью проверки гипотезы.

Физическая теория - система основных идей, обобщающих опытные данные и отражающих объективные закономерности природы.

Физика – основа научно- технической революции (постиндустриального общества). Основные достижения НТР (научно-технической революции) базируются в значительной степени на квантовой физике и теории относительности:

1) Ядерный реактор (1942 г. – Ферми), 1946 г. − Курчатов − основа атомной энергетики.

2) Транзистор (1948 г. – Бардин и Шокли) − современные средства передачи информации − микросхемы, компьютеризация.

3) Лазеры (1960 г. – Тауэнс, Басов и Прохоров) – качественно новые технологии в обработке материалов и медицине, системы связи.

4) Космические аппараты

2)Простейшей формой движения материи является механическое движение, которое состоит в перемещении тел или их частей друг относительно друга.

Совокупность тел, выделенная для рассмотрения, называется механической системой.

Поступательное движение — это такое движение, при котором любая прямая, связанная с движущимся телом, остается параллельной самой себе

При вращательном движении все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой, называемой осью вращения

Класси́ческая меха́ника — вид механики (раздела физики, изучающего законы изменения положений тел в пространстве со временем и причины, его вызывающие), основанный на законах Ньютона и принципе относительности Галилея. Поэтому её часто называют «нью́тоновой меха́никой».

Классическая механика подразделяется на:

• 
  статику (которая рассматривает равновесие тел);
  
• 
  кинематику (которая изучает геометрическое свойство движения без рассмотрения его причин);
  
• 
  динамику (которая рассматривает движение тел с учётом вызывающих его причин).
  

Пространство однородно и изотропно, а время - однородно.

Однородность пространства состоит в том, что одинаковые физические явления в одних и тех же условиях совершаются одинаково в различных частях пространства. Все точки пространства, таким образом, совершенно неразличимы, равноправны и любая из них может быть принята за начало системы координат. Однородность пространства проявляется в законе сохранения импульса.

Пространство обладает еще и изотропностью: одинаковостью свойств во всех направлениях. Изотропность пространства проявляется в законе сохранения момента импульса

Физические модели - модели, применяемые в механике для описания движения тел (изменения с течением времени взаимного расположения тел или их частей) в зависимости от условий конкретных задач.

Материальная точка - тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. Понятие материальной точки - абстрактное, но его введение облегчает решение практических задач. Например, изучая движение планет по орбитам вокруг Солнца, можно принять их за материальные точки.

Произвольное макроскопическое тело или систему тел можно мысленно разбить на малые взаимодействующие между собой части, каждая из которых рассматривается как материальная точка. Тогда изучение движения произвольной системы тел сводится к изучению системы материальных точек. В механике сначала изучают движение одной материальной точки, а затем переходят к изучению движения системы материальных точек.

Абсолютно твердое тело - тело, которое ни при каких условиях не может деформироваться и при всех условиях расстояние между двумя точками (точнее, между двумя частицами) этого тела остается постоянным.

Абсолютно упругое тело - тело, деформация которого подчиняется закону Гука, а после прекращения действия внешних сил принимает свои первоначальные размеры и форму.

Абсолютно неупругое тело - тело, полностью сохраняющее деформированное состояние после прекращения действия внешних сил.

Тело отсчета - произвольно выбранное тело, относительно которого определяется положение других (движущихся) тел.

Система координат - система связанная с телом отсчета.

Система отсчета - совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и синхронизированных между собой часов.

Траектория - линия, описываемая движущейся материальной точкой (или телом) относительно выбранной системы отсчета.

Длина пути - длина участка траектории, пройденного материальной точкой за данный промежуток времени.

3) Кинематика – раздел механики, рассматривающий закономерности движения тел вне зависимости от причин, вызывающих или изменяющих его.

Кинематическое описание движения – это задание положения тела относительно данной системы отсчета в любой момент времени или, другими словами, задание закона движения тела.

Векторный способ описания движения – это описание изменения радиус-вектора материальной точки в пространстве с течением времени.

Координатный способ описания движения – описание изменения во времени координат точки в выбранной системе отсчета.

Скорость – это векторная величина, которая определяет как быстроту движения, так и его направление в данный момент времени.

М гновенная скорость – векторная величина, равная первой производной по времени от радиуса-вектора r рассматриваемой точки:

Ускорение a – это векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости по модулю и направлению.

Среднее ускорение в интервале времени t – векторная

в еличина, равная отношению изменения скорости к интервалу времени
Тангенциальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения величины (модуля) скорости. Тангенциальное ускорение всегда коллинеарно скорости.



Н ормальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения скорости по направлению. Нормальное ускорение всегда перпендикулярно скорости и направлено к центру по радиусу траектории, по которой движется тело

П олное ускорение:

4) Движение по окружности - простейший случай криволинейного движения тела.

К огда тело движется вокруг некоторой точки, наряду с вектором перемещения удобно ввести угловое перемещение ∆φ (угол поворота относительно центра окружности), измеряемое в радианах.

Угловой скоростью называется векторная величина, равная первой производной угла поворота тела по времени:

Угол в 1 радиан – это центральный угол, длина дуги которого равна радиусу окружности.

Н аправление угловой скорости задается правилом правого винта: вектор угловой скорости сонаправлен с , то есть с поступательным движением винта, головка которого вращается в направлении движения точки по окружности.

У гловое ускорение – векторная величина, равная первой производной угловой скорости по времени:









5) Дина́мика (греч. δύναμις «сила, мощь») — раздел механики, в котором изучаются причины изменения механического движения, тогда как способы описать движение изучает кинематика. В классической механике этими причинами являются силы.

В механике под механической системой материальных точек или тел имеют в виду такую их совокупность, в которой положение или движение каждой точки (или тела) зависит от положения или движения всех других.

Совокупность тел, между которыми отсутствуют силы взаимодействия и движение которых никаким образом не связано друг с другом, механическую систему не создают. Механические системы бывают свободными и несвободными.

Система материальных точек, движение которых не ограничено никакими связями, а определяется только действующими на эти точки силами, называется системой свободных точек.

Сила — физическая величина, которая определяет меру воздействия одного тела на другое.

Сила – векторная величина; она характеризуется:

• 
  модулем (абсолютной величиной);
  
• 
  направлением;
  
• 
  точкой приложения.
  

В природе существуют различные силы.

• 
  Гравитационные силы действуют между всеми телами – все тела притягиваются друг к другу. Но это притяжение существенно лишь тогда, когда хотя бы одно из взаимодействующих сил так же велико, как Земля или луна.
  
• 
  Электромагнитные силы действуют между заряженными частицами. В атомах, молекулах, живых организмах именно они являются главными.
  
• 
  Область ядерных сил очень ограничена. Они заметны только внутри атомных ядер (т.е. на расстоянии 10^-12 см.)
  
• 
  Слабые взаимодействия проявляются на ещё меньших расстояниях. Они вызывают превращение элементарных частиц друг в друга.   
  

Основные виды сил: сила тяжести, сила трения, сила упругости.

Всякое тело оказывает сопротивление при попытках изменить модуль или направление его скорости. Это свойство тел называется инертностью. Масса - мера инертности.

И мпульс тела — векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость и имеющая направление скорости.

Первый закон Ньютона

Современная формулировка

В современной физике первый закон Ньютона принято формулировать в следующем виде:

Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго.

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО).

Современная формулировка:

В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка с постоянной массой, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

Третий закон Ньютона

Современная формулировка

М атериальные точки взаимодействуют друг с другом силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению:

6) Импульс (количество движения) — векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела.

С уммарный импульс системы тел:



Закон сохранения импульса:

7) Сила, которая оказывает воздействие на тело, эквивалентна произведению массы тела на сообщаемое данной силой ускорение:

F͞ = ma͞.


З акон всемирного тяготения гласит: два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. где F — модуль вектора силы гравитационного притяжения между телами, обладающих массами и, находящимися на некотором расстоянии друг от друга; G — это коэффициент, который называется гравитационной постоянной.

8 )






9)

10)





11)





1 2)





1 3)

14)





1 5) Основное уравнение динамики вращательного движения.

16)





17)



18)









1 9)