наталье. Поступательное движение. Основные величины кинематики поступательного движения. Поступательное движение

• Название: Поступательное движение. Основные величины кинематики поступательного движения. Поступательное движение
• Анкор: наталье
• Дата: 05.03.2023
• Размер: 2.32 Mb.
• Имя файла: fizika_ekzamen_otvety.docx
• Тип: Документы; #969926
• страница: 1 из 6

1. 
   Поступательное движение. Основные величины кинематики поступательного движения.
   

Поступательное движение – это движение, при котором любая прямая, выбранная на теле остается параллельной самой себе.

Кинематические величины

1. 
   t, Δ t – время, длительность.  [t] = c в СИ.
   
2. 
   S- путь, длина, траектория (линия вдоль которой движется тела).
   

Прямолинейное движение — механическое движение, происходящее вдоль прямой линии. То есть, при прямолинейном движении материальной точки траектория представляет собой прямую линию. Скорость прямолинейного движения — это векторная величина, совпадающая по направлению с перемещением.

Криволинейное движение - это движение, траектория которого представляет собой кривую линию (например, окружность, эллипс, гиперболу, параболу). Примером криволинейного движения является движение планет, конца стрелки часов по циферблату и т.д.

[S] = м в СИ.

3. 
   (перемещение) – это вектор, соединяющий положения движущейся точки в начале и в конце некоторого промежутка времени.
   

[ ] – м в СИ.

4. 
   – скорость (характеризует быстроту движения)
   

Средняя скорость: < > = = ;

Мгновенная скорость: =

[ ] - в СИ.

↑↑

5. 
   – ускорение (характеризует быстроту изменения скорости)
   

Среднее ускорение: = =

Мгновенное ускорение: =

[ ] - в СИ.

2.Нормальное, тангенциальное и полное ускорения. Классификация движений.

Так как скорость – величина векторная, то она может меняться по модулю и направлению, поэтому ускорение имеет две естественные составляющие: тангенциальную (параллельную вектору скорости) и нормальную (перпендикулярную вектору скорости).

, где   – полное ускорение;   – тангенциальная составляющая ускорения;   – нормальная составляющая ускорения (см. рис. 1).



Рис. 1. Тангенциальная и нормальная составляющие полного ускорения

Тангенциальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения величины (модуля) скорости. Тангенциальное ускорение всегда коллинеарно скорости.

1) Если тангенциальная составляющая ускорения сонаправлена со скоростью, то движение будет ускоренное (см. рис. 2).



Рис. 2. Тангенциальная составляющая ускорения сонаправлена со скоростью

2) Если тангенциальная составляющая ускорения противонаправлена скорости, то движение будет замедленным (см. рис. 3).



Рис. 3. Тангенциальная составляющая ускорения противонаправлена скорости

Нормальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения скорости по направлению. Нормальное ускорение всегда перпендикулярно скорости и направлено к центру по радиусу траектории, по которой движется тело (см. рис. 4).



Направление нормального ускорения

Величина нормального ускорения связана с радиусом траектории и со скоростью движения следующим соотношением: 

При прямолинейном движении тело имеет только тангенциальное ускорение. Нормальное ускорение отсутствует, так как скорость тела по направлению остаётся неизменной (см. рис. 5).



Рис. 5. Прямолинейное движение

При криволинейном движении, как правило, тело имеет тангенциальную и нормальную составляющую ускорения (см. рис. 6).



Рис. 6. Криволинейное движение

Классификация движений

1. 
   a_n =0, a_τ = 0- прямолинейное равномерное;
   
2. 
   a_n =0, a_τ = const (≠ 0) – прямолинейное равнопеременное;
   
3. 
   a_n =0, a_τ = f(t) – прямолинейное неравномерное;
   
4. 
   a_n =const (≠ 0), a_τ = 0 – криволинейное (по окружности) равномерное
   

a_n = = const

=const → R= const

5. 
   a_n =const (≠ 0), a_τ = const(≠ 0) – криволинейное равнопеременное;
   
6. 
   a_n ≠ 0, a_τ = f(t) – криволинейное неравномерное;
   
7. 
   a_n =5, a_τ = -2- криволинейное, равнозамедленное.
   

3.Вращательное движение. Основные величины кинематики вращательного движения.

Вращательное движение – это движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых лежат на одной прямой называемой осью вращения.

Кинематические величины

1. 
   t- время;
   
2. 
   φ– угловой путь – угол поворота тела; [φ] = радиан в СИ
   

φ=2 πN; N- количество, число оборотов

3. 
   – угловое перемещение – это вектор, по величине равный угловому пути, направление которого определяется по правилу буравчика.
   

[ ]  - радиан в СИ.

4. 
   - угловая скорость, характеризует быстроту вращения.
   

Средняя угловая скорость: =

Мгновенная угловая скорость: =

[ ] – радиан/с в СИ

5. 
   – угловое ускорение (характеризует быстроту изменения угловой скорости)
   

Среднее угловое ускорение: =

Мгновенное угловое ускорение: =

[ ] = радиан/ в СИ

– ускоренное вращение

– замедленное вращение

6. 
   T –время одного оборота
   

Т= ; [Т]=с в СИ.

7. 
   ν - частота (число оборотов за единицу времени).
   

ν = ; [ν]= = Гц в СИ.
4.Рвномерное и равнопеременное прямолинейное движение и движение по окружности. Уравнения и графики
Равномерное движение - движение, при котором материальная точка (тело) движется по прямой и в любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.
Равнопеременным движением точки называется движение, при котором тело за равные промежутки времени изменяется одинаково




5.Законы Ньютона. Динамические величины для поступательного и вращательного движения. Основное уравнение динамики.
Первый закон Ньютона- существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют никакие силы или действие других сил скомпенсировано.

Второй закон Ньютона-Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе.

Третий закон Ньютона-Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю.

Сила (F) – это векторная величина, характеризующая меру воздействия тел друг на друга, в результате чего эти тела деформируются или приобретают ускорение.

Масса (m) – скалярная величина, характеризующая меру инертности тела.

Импульс (р) векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость, характеризует способность механического движения передаваться от одного тела к другому.
Момент силы, величина, характеризующая вращательный эффект силы при действии её на твёрдое тело; является одним из основных понятий механики. M =F•l =F•r•sin α

Плечо силы — кратчайшее расстояние между линией действия силы и связанной с ней точкой.

Моментом импульса тела(L) L=Iω

Момент инерции материальной точки(I_i)-величина равная произведению массы точки на квадрат ее расстояния до оси вращения.

Момент инерции тела(I)-величина равная сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний до оси вращения.

Основное уравнение динамики для вращательного движения-

6.Момент инерции материальной точки , твердого тела.Моменты инерии тел правильной геометрической формы.Теорема Штейнера .Момент силы.
Момент силы, величина, характеризующая вращательный эффект силы при действии её на твёрдое тело; является одним из основных понятий механики. M =F•l =F•r•sin α

Плечо силы — кратчайшее расстояние между линией действия силы и связанной с ней точкой.

Момент инерции материальной точки(Ii)-величина равная произведению массы точки на квадрат ее расстояния до оси вращения.

Момент инерции тела(I)-величина равная сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний до оси вращения.

Моменты инерии тел правильной геометрической формы:


7. Работа, мощность, энергия. Законы сохранения в механике.

Механическая работа

Работой, совершаемой постоянной силой F, называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы F и перемещения S:



 При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж).

Если же сила изменяется с течением времени, то для нахождения работы строят график зависимости силы от перемещения и находят площадь фигуры под графиком – это и есть работа:



Мощность

Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Мощность N – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:



Кинетическая энергия

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела (энергией движения):



Тело обладает энергией, если способно совершить работу. Например, движущееся тело обладает кинетической энергией, т.е. энергией движения, и способно совершать работу по деформации тел или придания ускорения телам, с которыми произойдёт столкновение.

Физический смысл кинетической энергии: для того чтобы покоящееся тело массой m стало двигаться со скоростью v необходимо совершить работу равную полученному значению кинетической энергии. Если тело массой m движется со скоростью v, то для его остановки необходимо совершить работу равную его первоначальной кинетической энергии. 

Теорема о кинетической энергии: работа равнодействующей силы равна изменению кинетической энергии тела:


Потенциальная энергия

Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести Земли рассчитывается по формуле:



Физический смысл потенциальной энергии тела: потенциальная энергия равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень (h – расстояние от центра тяжести тела до нулевого уровня). Если тело обладает потенциальной энергией, значит оно способно совершить работу при падении этого тела с высоты h до нулевого уровня.

Потенциальная энергия растянутой пружины рассчитывается по формуле:



где: k – жесткость пружины.



Законы сохранения в механике

1. 
   Закон сохранения импульса
   

При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому телу. Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, то такая система называется замкнутой.

В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.



2)Закон сохранения энергии

Закон сохранения энергии можно представить в виде:



В изолированной системе полная энергия остается постоянной.