В чем заключается основная задача механики физика

Механика

Механика является одним из разделов физики. Под механикой обычно понимают классическую механику. Механика – наука, изучающая движение тел и происходящие при этом взаимодействия между ними.

В частности, каждое тело в любой момент времени занимает определенное положение в пространстве относительно других тел. Если со временем тело меняет положение в пространстве, то говорят, что тело движется, совершает механическое движение.

Механическим движением называется изменение взаимного положения тел в пространстве с течением времени.

Основная задача механики – определение положения тела в любой момент времени. Для этого нужно уметь кратко и точно указать, как движется тело, как при том или ином движении изменяется его положение с течением времени. Другими словами – найти математическое описание движения, т. е. установить сязи между величинами, характеризую­щими механическое движение.

При изучении движения материальных тел используют такие понятия, как:

Классическая механика основана на принципе относительности Галилея и законах Ньютона. Поэтому, ее еще называют – механикой Ньютона.

Механика изучает движение материальных тел, взаимодействия между материальными телами, общие законы изменения положений тел со временем, а также причины вызывающие эти изменения.

Общие законы механики подразумевают, что они справедливы при изучении движения и взаимодействия любых материальных тел (кроме элементарных частиц) от микроскопических размеров до объектов астрономических.

Механика включает в себя следующие разделы:

Следует отметить, что это не все разделы, которые входят в механику, но это основные разделы, которые изучает школьная программа. Кроме разделов указанных выше существует еще ряд разделов как имеющих самостоятельное значение, так и тесно связанных между собой и с указанными разделами.

Появление дополнительных разделов связано как с выходом за границы применимости классической механики (квантовая механика), так и с детальным изучением явлений происходящих при взаимодействии тел (например, теория упругости, теория удара).

Но, несмотря на это, классическая механика не теряет своего значения. Она является достаточной для описания в широком диапазоне наблюдаемых явлений без необходимости обращаться к специальным теориям. С другой стороны она проста для понимания и создает базу для других теорий.

Механика имеет большое значение для многих разделов астрономии, особенно для небесной механики (где изучаются движения планет, звезд и т. д.).

Особое значение механика имеет для техники. В гидродинамике, аэродинамике, динамике машин и механизмов, теории движения наземных, воздушных и транспортных средст используют уравнения и методы теоретической механики.

Источник

Механическое движение и его характеристики

теория по физике 🧲 кинематика

Механика — раздел физики, который изучает механическое движение физических тел и взаимодействие между ними.

Основная задача механики — определение положение тела в пространстве в любой момент времени.

Механическое движение — изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Механическое движение и его виды

По характеру движения точек тела выделяют три вида механического движения:

По типу линии, вдоль которой движется тело, выделяют два вида движения:

По скорости выделяют два вида движения:

По ускорению выделяют три вида движения:

Что нужно для описания механического движения?

Для описания механического движения нужно выбрать, относительно какого тела оно будет рассматриваться. Движение одного и того же объекта относительно разных тел неодинаковое. К примеру, идущий человек относительно дерева движется с некоторой скоростью. Но относительно сумки, которую он держит в руках, он находится в состоянии покоя, так как расстояние между ними с течением времени не изменяется.

Решение основной задачи механики — определения положения тела в пространстве в любой момент времени — заключается в вычислении координат его точек. Чтобы вычислить координаты тела, нужно ввести систему координат и связать с ней тело отсчета. Также понадобится прибор для измерения времени. Все это вместе составляет систему отсчета.

Система отсчета — совокупность тела отсчета и связанных с ним системы координат и часов.

Тело отсчета — тело, относительно которого рассматривается движение.

Часы — прибор для отсчета времени. Время измеряется в секундах (с).

При описании движения тела важно учитывать его размеры, так как характер движения его отдельных точек может различаться. Но в рамках некоторых задач размер тела не влияет на результат решения. Тогда его можно считать пренебрежительно малым. Тогда тело рассматривают как движущуюся материальную точку.

Материальная точка — это тело, размерами которого можно пренебречь в условиях конкретной задачи. Допустимо принимать тело за точку, если оно движется поступательно или его размеры намного меньше расстояний, которые оно проходит.

Виды систем координат

В зависимости от характера движения тела для его описания выбирают одну из трех систем координат:

В чем заключается основная задача механики физика. %D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B %D0%BA%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-%D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B %D0%BA%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка %D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B %D0%BA%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82

Способы описания механического движения

Описать механическое движение можно двумя способами:

Координатный способ

В чем заключается основная задача механики физика. %D0%9A%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82%D1%8B %D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9 %D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B8. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-%D0%9A%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82%D1%8B %D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9 %D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B8. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка %D0%9A%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82%D1%8B %D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9 %D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B8

Указать положение материальной точки в пространстве можно, используя трехмерную систему координат. Если эта точка движется, то ее координаты с течением времени меняются. Так как координаты точки зависят от времени, можно считать, что они являются функциями времени. Математически это записывается так:

В чем заключается основная задача механики физика. 69 image. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-69 image. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 69 image

Эти уравнения называют кинематическими уравнениями движения точки, записанными в координатной форме.

Векторный способ

Радиус-вектор точки — вектор, начало которого совпадает с началом системы координат, а конец — с положением этой точки.

В чем заключается основная задача механики физика. %D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D1%83%D1%81 %D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80 %D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B8. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D1%83%D1%81 %D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80 %D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B8. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка %D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D1%83%D1%81 %D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80 %D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B8

Указать положение точки в трехмерном пространстве также можно с помощью радиус-вектора. При движении точки радиус-вектор со временем изменяется. Он может менять направление и длину. Это значит, что радиус-вектор тоже можно принять за функцию времени. Математически это записывается так:

В чем заключается основная задача механики физика. %D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5 %D1%83%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-%D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5 %D1%83%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка %D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5 %D1%83%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

Эта формула называется кинематическим уравнением движения точки, записанным в векторной форме.

Характеристики механического движения

Движение материальной точки характеризуют три физические величины:

Перемещение

В чем заключается основная задача механики физика. %D0%A0%D0%B0%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C %D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D1%83%D1%81 %D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-%D0%A0%D0%B0%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C %D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D1%83%D1%81 %D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка %D0%A0%D0%B0%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C %D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D1%83%D1%81 %D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2В чем заключается основная задача механики физика. %D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка %D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

Траектория — линия, которую описывает тело во время движения.

Путь — длина траектории. Обозначается буквой s. Единица измерения — метры (м).

Путь есть функция времени:

В чем заключается основная задача механики физика. 1. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-1. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 1

Модуль перемещения — длина вектора перемещения. Обозначается как |Δ r |. Единица измерения — метры (м).

Модуль перемещения необязательно должен совпадать с длиной пути.

Пример №1. Человек обошел круглое поле диаметром 1 км. Чему равны пройденный путь и перемещение, которое он совершил.

Путь равен длине окружности. Поэтому:

В чем заключается основная задача механики физика. 3. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-3. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 3

Человек, обойдя круглое поле, вернулся в ту же точку. Поэтому его начальное положение совпадает с конечным. В этом случае человек совершил перемещение, равное нулю.

Пример №2. Точка движется по окружности радиусом 10 м. Чему равен путь, пройденный этой точкой, в момент, когда модуль перемещения равен диаметру окружности?

Диаметр — это отрезок, который соединяет две точки окружности и проходит через центр. Перемещение равно длине этого отрезка в случае, если один из концов этого отрезка является началом вектора перемещения, а другой — его концом. Траекторией движения в этом случае является дуга, равная половине окружности. А длина траектории есть путь:

В чем заключается основная задача механики физика. 4. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-4. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 4

Скорость

Скорость — векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения тела. Численно она равна отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка.

В чем заключается основная задача механики физика. 6. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-6. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 6

Скорость характеризуется не только направлением вектора скорости, но и его модулем.

Модуль скорости — расстояние, пройденное точкой за единицу времени. Обозначается буквой V и измеряется в метрах в секунду (м/с).

Математическое определение модуля скорости:

В чем заключается основная задача механики физика. 8. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-8. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 8

Величина скорости тела в данный момент времени есть первая производная от пройденного пути по времени:

В чем заключается основная задача механики физика. 9. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-9. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 9

Ускорение

Ускорение — векторная физическая величина, которая характеризует быстроту изменения скорости тела. Численно она равна отношению изменения скорости за малый промежуток времени к величине этого промежутка.

В чем заключается основная задача механики физика. 11. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-11. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 11

Модуль ускорения — численное изменение скорости в единицу времени. Обозначается буквой a. Единица измерения — метры в секунду в квадрате (м/с 2 ).

Математическое определение модуля скорости:

В чем заключается основная задача механики физика. 12. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-12. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 12v — скорость тела в данный момент времени, v0— его скорость в начальный момент времени, t — время, в течение которого эта скорость менялась.

Ускорение тела есть первая производная от скорости или вторая производная от пройденного пути по времени:

В чем заключается основная задача механики физика. 13. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-13. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 13

Проекция вектора перемещения на ось координат

Проекция вектора перемещения на ось — это скалярная величина, численно равная разности конечной и начальной координат.

В чем заключается основная задача механики физика. %D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F %D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0 %D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F %D0%BD%D0%B0 %D0%BE%D1%81%D1%8C. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F %D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0 %D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F %D0%BD%D0%B0 %D0%BE%D1%81%D1%8C. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка %D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F %D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0 %D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F %D0%BD%D0%B0 %D0%BE%D1%81%D1%8C

Проекция вектора на ось OX:

В чем заключается основная задача механики физика. 14. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-14. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 14

Проекция вектора на ось OY:

В чем заключается основная задача механики физика. 15. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-15. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 15

Знаки проекций перемещения

Проекция вектора перемещения на ось считается нулевой, если вектор расположен перпендикулярно этой оси.

Модуль перемещения — длина вектора перемещения:

В чем заключается основная задача механики физика. 16. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-16. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 16

Модуль перемещения измеряется в метрах (м).

Вместе с собственными проекциями модуль перемещения образует прямоугольный треугольник. Сам он является гипотенузой этого треугольника. Поэтому для его вычисления можно применить теорему Пифагора. Выглядит это так:

В чем заключается основная задача механики физика. 17. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-17. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 17

Выразив проекции вектора перемещения через координаты, эта формула примет вид:

В чем заключается основная задача механики физика. 18. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-18. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 18

Выражение проекций вектора перемещения через угол его наклона по отношению к координатным осям:

В чем заключается основная задача механики физика. 19. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-19. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 19

Общий вид уравнений координат:

В чем заключается основная задача механики физика. 20. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-20. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 20

Пример №3. Определить проекции вектора перемещения на ось OX, OY и вычислить его модуль.

В чем заключается основная задача механики физика. %D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80 3. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80 3. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка %D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80 3

Определяем координаты начальной точки вектора:

В чем заключается основная задача механики физика. 21. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-21. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 21

Определяем координаты конечной точки вектора:

В чем заключается основная задача механики физика. 22. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-22. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 22

Проекция вектора перемещения на ось OX:

В чем заключается основная задача механики физика. 23. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-23. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 23

Проекция вектора перемещения на ось OY:

В чем заключается основная задача механики физика. 24. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-24. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 24

Применяем формулу для вычисления модуля вектора перемещения:

В чем заключается основная задача механики физика. 25. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-25. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 25

Пример №4. Определить координаты конечной точки B вектора перемещения, если начальная точка A имеет координаты (–5;5). Учесть, что проекция перемещения на OX равна 10, а проекция перемещения на OY равна 5.

Извлекаем известные данные:

В чем заключается основная задача механики физика. 26. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-26. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 26

Для определения координаты точки В понадобятся формулы:

В чем заключается основная задача механики физика. 27. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-27. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 27

Выразим из них координаты конечного положения точки:

В чем заключается основная задача механики физика. Screenshot 1 2. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-Screenshot 1 2. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка Screenshot 1 2

Точка В имеет координаты (5; 10).

Алгоритм решения

Решение

Записываем исходные данные:

Записываем формулу ускорения:

В чем заключается основная задача механики физика. word image 258. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-word image 258. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка word image 258

Так как начальная скорость равна 0, эта формула принимает вид :

В чем заключается основная задача механики физика. word image 259. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-word image 259. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка word image 259

Отсюда скорость равна:

Подставляем имеющиеся данные и вычисляем:

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник

Основы механики для чайников. Введение

В чем заключается основная задача механики физика. D8utPb. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-D8utPb. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка D8utPb

В рамках любого учебного курса изучение физики начинается с механики. Не с теоретической, не с прикладной и не вычислительной, а со старой доброй классической механики. Эту механику еще называют механикой Ньютона. По легенде, ученый гулял по саду, увидел, как падает яблоко, и именно это явление подтолкнуло его к открытию закона всемирного тяготения. Конечно, закон существовал всегда, а Ньютон лишь придал ему понятную для людей форму, но его заслуга – бесценна. В данной статье мы не будем расписывать законы Ньютоновской механики максимально подробно, но изложим основы, базовые знания, определения и формулы, которые всегда могут сыграть Вам на руку.

Механика – раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействия между ними.

В чем заключается основная задача механики физика. 003 4. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-003 4. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 003 4Исаак Ньютон

Почему изучение физики начинается именно с механики? Потому что это совершенно естественно, не с термодинамического же равновесия его начинать?!

Механика – одна из старейших наук, и исторически изучение физики началось именно с основ механики. Помещенные в рамки времени и пространства, люди, по сути, никак не могли начать с чего-то другого, при всем желании. Движущиеся тела – первое, на что мы обращаем свое внимание.

Что такое движение?

Механическое движение – это изменение положения тел в пространстве относительно друг друга с течением времени.

Именно после этого определения мы совершенно естественно приходим к понятию системы отсчета. Изменение положения тел в пространстве относительно друг друга. Ключевые слова здесь: относительно друг друга. Ведь пассажир в машине движется относительно стоящего на обочине человека с определенной скоростью, и покоится относительно своего соседа на сиденье рядом, и движется с какой-то другой скоростью относительно пассажира в машине, которая их обгоняет.

В чем заключается основная задача механики физика. bigstock White Car Cornering In Mountai 58816568. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-bigstock White Car Cornering In Mountai 58816568. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка bigstock White Car Cornering In Mountai 58816568Механическое движение

Механика, как наука, имеет свою задачу. Задача механики – в любой момент времени знать положение тела в пространстве. Иными словами, механика строит математическое описание движения и находит связи между физическими величинами, его характеризующими.

Для того, чтобы двигаться далее, нам понадобится понятие “материальная точка”. Говорят, физика – точная наука, но физикам известно, сколько приближений и допущений приходится делать, чтобы согласовать эту самую точность. Никто никогда не видел материальной точки и не нюхал идеального газа, но они есть! С ними просто гораздо легче жить.

Материальная точка – тело, размерами и формой которого в контексте данной задачи можно пренебречь.

Разделы классической механики

Механика состоит из нескольких разделов

Кинематика с физической точки зрения изучает, как именно тело движется. Другими словами, этот раздел занимается количественными характеристиками движения. Найти скорость, путь – типичные задачи кинематики

Динамика решает вопрос, почему оно движется именно так. То есть, рассматривает силы, действующие на тело.

Статика изучает равновесие тел под действием сил, то есть отвечает на вопрос: а почему оно вообще не падает?

Границы применимости классической механики

Классическая механика уже не претендует на статус науки, объясняющей все (в начале прошлого века все было совершенно иначе), и имеет четкие рамки применимости. Вообще, законы классической механики справедливы привычном нам по размеру мире (макромир). Они перестают работать в случае мира частиц, когда на смену классической приходит квантовая механика. Также классическая механика неприменима к случаям, когда движение тел происходит со скоростью, близкой к скорости света. В таких случаях ярко выраженными становятся релятивистские эффекты. Грубо говоря, в рамках квантовой и релятивистской механики – классическая механика, это частный случай, когда размеры тела велики, а скорость – мала.

В чем заключается основная задача механики физика. sunshine 24 1600x1200. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-sunshine 24 1600x1200. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка sunshine 24 1600x1200Движение на скорости, близкой к скорости света, нельзя описать законами классической механики

Вообще говоря, квантовые и релятивистские эффекты никогда никуда не деваются, они имеют место быть и при обычном движении макроскопических тел со скоростью, много меньшей скорости света. Другое дело, что действие этих эффектов так мало, что не выходит за рамки самых точных измерений. Классическая механика, таким образом, никогда не потеряет своей фундаментальной важности.

Мы продолжим изучение физических основ механики в следующих статьях. Для лучшего понимания механики Вы всегда можете обратиться к нашим авторам, которые в индивидуальном порядке прольют свет на темное пятно самой сложной задачи.

Источник

Содержание:

Основная задача механики:

Представьте аварийную ситуацию: на одном пути оказались два поезда. Товарный поезд движется со скоростью 50 км/ч, а позади него, на расстоянии 1 км, едет экспресс со скоростью 70 км/ч. Машинист экспресса начинает тормозить. Неизбежна ли катастрофа? Сколько времени нужно экспрессу для остановки? Какой путь пройдет за это время товарный поезд? Какое наименьшее расстояние должен преодолеть экспресс до остановки? От чего это зависит? Вспомним, что на эти и многие другие подобные вопросы отвечает раздел физики, который называется «Механика».

Что изучает механика

Механика — наука, изучающая механическое движение тел и взаимодействия между телами.

Основная задача механики — познать законы механического движения и взаимодействия материальных тел, на основе этих законов предвидеть поведение тел и определять их механическое состояние (координаты и скорость движения) в любой момент времени (см., например, рис. 4.1).

Механика включает в себя несколько разделов, в частности кинематику — раздел механики, изучающий движение тел и при этом не рассматривающий причины, которыми это движение вызвано. Иначе говоря, кинематика не отвечает на вопросы типа: «Почему именно через 2 км остановится экспресс?», — она только описывает движение. А вот причины изменения движения тел рассматривают в разделе механики, который называется динамика.

Составляющие системы отсчета

Механическое движение — изменение со временем положения тела (или частей тела) в пространстве относительно других тел. Тело, относительно которого рассматривают движение всех тел в данной задаче, называют телом отсчета. Чтобы определить положение тела в пространстве в данный момент времени, с телом отсчета связывают систему координат, которую задают с помощью одной, двух или трех координатных осей (соответственно одномерную, двухмерную или трехмерную систему координат), и прибор для отсчета времени (часы, секундомер и т. п.).

В чем заключается основная задача механики физика. 194281. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-194281. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 194281

Рис. 4.1. На перекрестке не произошло дорожнотранспортного происшествия, поскольку все участники движения правильно решили основную задачу механики

Тело отсчета, связанные с ним система координат и прибор для отсчета времени образуют систему отсчета (см. рис. 4.2).

Пока не выбрана система отсчета, невозможно утверждать, движется тело или находится в состоянии покоя. Например, люди, сидящие в троллейбусе, не движутся относительно друг друга, но вместе с троллейбусом они движутся относительно полотна дороги.

Рассмотрите рис. 4.2. Назовите тела или части тел, которые осуществляют механическое движение. Относительно каких тел вы рассматривали эти движения?

Когда размерами тела можно пренебречь

Любое физическое тело состоит из огромного количества частиц. Например, в 1 см3 воды содержится более 3 · В чем заключается основная задача механики физика. 194324. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-194324. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 194324

В чем заключается основная задача механики физика. 194305. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-194305. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 194305

Рис. 4.2. Составляющие системы отсчета: тело отсчета, система координат, прибор для отсчета времени

Материальная точка — это физическая модель тела, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. То же самое тело в условиях одной задачи можно считать материальной точкой, а в условиях другой — нельзя (см. рис. 4.3). Далее, если специально не оговорено, рассматривая движение тела и определяя его координаты, будем считать данное тело материальной точкой.

В чем заключается основная задача механики физика. 194345. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-194345. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 194345

Рис. 4.3. Исследуя движение астероида Бенну по орбите, размером астероида можно пренебречь и считать его материальной точкой (а); планируя спуск на астероид робота, размерами астероида пренебрегать нельзя (б)

Воображаемая линия, в каждой точке которой последовательно находилась материальная точка во время движения, называется траекторией движения.

Так, траектория движения астероида Бенну — эллипс (желтая линия на рис. 4.3, а). Если определить длину участка траектории, которую описал астероид, например, за три земных месяца (оранжево-желтая линия на рис. 4.3, а), найдем путь l, который прошел астероид за это время (l ≈ 262 млн км). Путь — это физическая величина, равная длине траектории.

Перемещение

Проекция перемещения Соединим направленным отрезком (вектором) положение астероида в момент начала наблюдения и его положение в конце наблюдения (см. рис. 4.3, а). Этот вектор — перемещение астероида за данный интервал времени.

Перемещение В чем заключается основная задача механики физика. 194409. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-194409. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 194409— это векторная величина, которую графически представляют в виде направленного отрезка прямой, соединяющего начальное и конечное положения материальной точки. Перемещение считают заданным, если известны направление и модуль перемещения. Модуль перемещения s — это длина вектора перемещения.

Единица модуля перемещения в СИ — метр: [s] =1 м (m).

В большинстве случаев вектор перемещения не направлен вдоль траектории движения тела: путь, пройденный телом, обычно больше модуля перемещения (см. рис. 4.3, а). Путь и модуль перемещения оказываются равными, только когда тело движется вдоль прямой в неизменном направлении.

Приведите примеры движения тел, когда:

Если известны начальные координаты тела и его перемещение на данный момент времени, можно определить положение тела в этот момент времени, то есть решить основную задачу механики. Однако по формулам, записанным в векторном виде, выполнять вычисления довольно сложно, ведь приходится постоянно учитывать направления векторов. Поэтому при решении задач используют проекции вектора перемещения на оси координат (рис. 4.4).

В чем заключается основная задача механики физика. 197224. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197224. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197224В чем заключается основная задача механики физика. 197229. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197229. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197229

Рис. 4.4. Координатный метод определения положения тела

В чем заключается относительность механического движения

Траектория, путь, перемещение и скорость движения тела зависят от выбора системы отсчета — в этом заключается относительность механического движения.

Убедитесь в относительности механического движения: рассмотрите движение точки A на лопасти винта вертолета при его вертикальном взлете, приняв, что за время наблюдения винт вертолета сделал три оборота (рис. 4.5).

В чем заключается основная задача механики физика. 197270. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197270. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197270В чем заключается основная задача механики физика. 197271. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197271. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197271

Рис. 4.5. Траектория, путь и перемещение вертолета в разных системах отсчета

Система отсчета «Вертолет»:

Система отсчета «Земля»:

Нам кажется очевидным, что время не зависит от выбора системы отсчета. То есть интервал времени между двумя событиями имеет одно и то же значение во всех системах отсчета. Это утверждение — одна из важнейших аксиом классической механики. И это действительно так, но только тогда, когда скорость движения тела намного меньше скорости распространения света (движение именно с такими скоростями рассматривают в классической механике). Если скорость движения тела сравнима со скоростью распространения света, то время для этого тела замедляется. Движение с такими скоростями рассматривают в релятивистской механике.

Виды механического движения

Вы знаете, что по характеру движения различают равномерное и неравномерное движения, по форме траектории — прямолинейное и криволинейное движения. Внимательно рассмотрите таблицу ниже и дайте определение некоторых механических движений: равномерного прямолинейного, равномерного криволинейного, неравномерного прямолинейного, неравномерного криволинейного. Приведите собственные примеры таких движений. (Красные точки в таблице показывают положения тела через некоторые равные интервалы времени.)

Равномерное движение — движение, при котором материальная точка за любые равные интервалы времени проходит одинаковый путь

В чем заключается основная задача механики физика. 197306. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197306. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197306

Неравномерное движение — движение, при котором материальная точка за равные интервалы времени проходит разный путь

В чем заключается основная задача механики физика. 197308. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197308. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197308

Скорость движения. Средняя и мгновенная скорости. Законы сложения перемещений и скоростей

Переплывали ли вы реку с быстрым течением? Трудно переплыть ее так, чтобы попасть на противоположный берег прямо напротив места начала движения. А кто-то пытался подняться по эскалатору, движущемуся вниз? Тоже сложно — лучше двигаться в направлении движения эскалатора. В обоих примерах человек участвует одновременно в двух движениях. Как при этом рассчитать скорость его движения?

Равномерное прямолинейное движение тела

Самый простой вид механического движения — равномерное прямолинейное движение.

Равномерное прямолинейное движение — это механическое движение, при котором за любые равные интервалы времени тело совершает одинаковые перемещения.

Из определения равномерного прямолинейного движения следует:

Векторную физическую величину, равную отношению перемещения В чем заключается основная задача механики физика. 197334. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197334. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197334к интервалу времени t, за который это перемещение произошло, называют скоростью равномерного прямолинейного движения тела:

В чем заключается основная задача механики физика. 197339. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197339. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197339

Направление вектора скорости движения совпадает с направлением перемещения тела, а модуль и проекцию скорости определяют по формулам:

В чем заключается основная задача механики физика. 197341. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197341. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197341

Единица скорости движения в СИ — метр в секунду:

В чем заключается основная задача механики физика. 197345. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197345. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197345

Из формулы для определения скорости можно найти перемещение тела за любой интервал времени:

В чем заключается основная задача механики физика. 197346. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197346. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197346

Последнюю формулу будем записывать для проекций: В чем заключается основная задача механики физика. 197351. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197351. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197351— или для модулей: s =vt. Поскольку в данном случае скорость движения тела не изменяется со временем, то перемещение тела прямо пропорционально времени:

В чем заключается основная задача механики физика. 197355. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197355. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197355

Для решения основной задачи механики — определения механического состояния тела в любой момент времени — запишем уравнение координаты. Поскольку В чем заключается основная задача механики физика. 197357. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197357. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197357, для равномерного прямолинейного движения уравнение координаты имеет вид:

В чем заключается основная задача механики физика. 197359. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197359. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197359,

где В чем заключается основная задача механики физика. 197361. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197361. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197361— начальная координата; В чем заключается основная задача механики физика. 197363. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197363. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197363— проекция скорости; t — время наблюдения. Для описания движения удобно использовать графики (рис. 5.1) — они так же полно описывают движение тел, как и формулы или словесное описание.

Определите скорости движения автомобиля и велосипеда, а также их перемещения за 4 с наблюдения (рис. 5.1). На каком расстоянии друг от друга они будут через 4 с после начала наблюдения?

В чем заключается основная задача механики физика. 197371. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197371. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197371

Рис. 5.1. Графики равномерного прямолинейного движения. Велосипед и автомобиль движутся вдоль оси ОХ: велосипед — в направлении оси ОХ, автомобиль — в противоположном направлении. Турист сидит на обочине

Какую скорость показывает спидометр

Как правило, мы имеем дело с неравномерным движением. Такое движение характеризуется средней путевой скоростью, средней векторной скоростью, мгновенной скоростью (см. таблицу ниже).

Характеристики средней путевой, средней векторной, мгновенной скоростей

В чем заключается основная задача механики физика. 197377. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197377. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197377

В чем заключается основная задача механики физика. 197391. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197391. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197391

В чем заключается основная задача механики физика. 197380. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197380. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197380

Приведем пример. Из соображений безопасности в населенных пунктах установлено ограничение скорости движения транспортных средств 50 км/ч. Если водитель 10 мин мчится со скоростью 80 км/ч, а следующие 10 мин «ползет в тянучке» со скоростью 20 км/ч, средняя скорость движения автомобиля не превышает 50 км/ч, вместе с тем скоростной режим водителем был нарушен, а движение автомобиля вряд ли можно считать безопасным.

Далее, говоря о скорости движения тела, будем иметь в виду его мгновенную скорость.

При прямолинейном равномерном движении мгновенная скорость все время остается неизменной и совпадает со средней векторной скоростью движения тела. В любом другом случае мгновенная скорость движения тела изменяется: по направлению — при криволинейном равномерном движении; по значению, иногда по направлению (направление может изменяться на противоположное) — при прямолинейном неравномерном движении; по направлению и значению одновременно — при криволинейном неравномерном движении.

Какую скорость движения показывает спидометр: среднюю векторную? среднюю путевую? мгновенную?

Законы сложения перемещений и скоростей

Рассмотрим движение тела в разных системах отсчета (СО). Пусть таким телом будет собака, которая движется равномерно прямолинейно по плоту, плывущему по реке (рис. 5.2).

Очевидно, что скорость движения плота равна скорости течения реки. За движением собаки следят наблюдатель и наблюдательница, причем наблюдательница находится на берегу (ловит рыбу), а наблюдатель (вместе с собакой) — на плоту. Наблюдатель и наблюдательница измеряют перемещение собаки и время ее движения. Время движения собаки для обоих наблюдателей одинаково, а вот перемещения будут отличаться. Предположим, что за некоторое время t собака перебежала на другой край плота.

Перемещение В чем заключается основная задача механики физика. 197397. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197397. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197397собаки относительно плота (его измерил наблюдатель) приблизительно равно по модулю ширине плота и направлено перпендикулярно течению реки. Перемещение В чем заключается основная задача механики физика. 197400. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197400. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197400собаки относительно берега (измеренное наблюдательницей) равно по модулю длине отрезка OA и направлено под некоторым углом к течению реки. Сам плот за это время сместился по течению и совершил перемещение В чем заключается основная задача механики физика. 197403. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197403. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197403относительно берега.

В чем заключается основная задача механики физика. 197410. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197410. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197410

Рис. 5.2. К выводу закона сложения перемещений и скоростей

Из рис. 5.2 видим: В чем заключается основная задача механики физика. 197406. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197406. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197406. Свяжем с берегом систему координат XOY — получим неподвижную систему отсчета. С плотом свяжем систему координат X′O′Y′ — получим подвижную систему отсчета.

Теперь можно сформулировать закон сложения перемещений: Перемещение В чем заключается основная задача механики физика. 197400. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197400. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197400тела в неподвижной системе отсчета равно геометрической сумме перемещения В чем заключается основная задача механики физика. 197397. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197397. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197397тела в подвижной системе отсчета и перемещения В чем заключается основная задача механики физика. 197403. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197403. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197403подвижной системы отсчета относительно неподвижной:

В чем заключается основная задача механики физика. 197426. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197426. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197426

Разделив обе части уравнения на время движения В чем заключается основная задача механики физика. 197430. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197430. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197430и учитывая, что В чем заключается основная задача механики физика. 197433. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197433. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197433, получим закон сложения скоростей:

Скорость В чем заключается основная задача механики физика. 197434. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197434. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197434движения тела в неподвижной системе отсчета равна геометрической сумме скорости В чем заключается основная задача механики физика. 197436. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197436. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197436движения тела в подвижной системе отсчета и скорости В чем заключается основная задача механики физика. 197437. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197437. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197437движения подвижной системы отсчета относительно неподвижной:

В чем заключается основная задача механики физика. 197440 i6losGj. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197440 i6losGj. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197440 i6losGj

Обратите внимание! Движение и покой относительны, поэтому в нашем примере в качестве неподвижной можно было выбрать СО, связанную с плотом. В таком случае СО, связанная с берегом, была бы подвижной, а направление ее движения было бы противоположным направлению течения.

Пример №1

Рыбак переплывает реку на лодке, удерживая ее перпендикулярно направлению течения. Скорость В чем заключается основная задача механики физика. 197445. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197445. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197445движения лодки относительно воды — 4 м/с, cкорость В чем заключается основная задача механики физика. 197446. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197446. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197446течения реки — 3 м/с, ширина l реки — 400 м.

Определите: 1) за какое время t лодка переплывет реку и за какое время В чем заключается основная задача механики физика. 197449. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197449. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197449лодка переплыла бы реку, если бы не было течения; 2) модуль перемещения s и модуль скорости v движения лодки относительно берега; 3) на каком расстоянии В чем заключается основная задача механики физика. 197452. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197452. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197452вниз по течению от исходной точки лодка достигнет противоположного берега.

Анализ физической проблемы. В качестве неподвижной выберем СО, связанную с берегом, в качестве подвижной — СО, связанную с водой. На пояснительном рисунке изобразим векторы скорости: движения лодки относительно берега (В чем заключается основная задача механики физика. 197434. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197434. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197434), движения лодки относительно воды ( В чем заключается основная задача механики физика. 197436. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197436. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197436), течения реки (В чем заключается основная задача механики физика. 197437. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197437. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197437).

В чем заключается основная задача механики физика. 197499. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197499. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197499

Дано:

В чем заключается основная задача механики физика. 197445. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197445. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197445= 4 м/с, В чем заключается основная задача механики физика. 197446. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197446. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197446= 3 м/с, l = 400 м

В чем заключается основная задача механики физика. 197472. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197472. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197472

Решение:

1) В СО, связанной с водой, лодка совершила перемещение В чем заключается основная задача механики физика. 197478. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197478. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197478, которое по модулю равно ширине реки: В чем заключается основная задача механики физика. 197480. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197480. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197480= l. Скорость движения лодки относительно воды В чем заключается основная задача механики физика. 197483. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197483. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197483. Таким образом, время движения лодки:

В чем заключается основная задача механики физика. 197486. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197486. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197486

Видим, что время движения лодки не зависит от скорости течения реки, поэтому, если бы не было течения, лодка переплыла бы реку за то же время: В чем заключается основная задача механики физика. 197449. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197449. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197449= t =100 с.

2) Модуль скорости лодки относительно берега найдем по теореме Пифагора:

В чем заключается основная задача механики физика. 197501. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197501. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197501

Лодка движется равномерно, поэтому перемещение s лодки относительно берега:

В чем заключается основная задача механики физика. 197502. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197502. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197502

3) Зная время t движения лодки и скорость В чем заключается основная задача механики физика. 197446. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197446. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197446течения реки, определим расстояние В чем заключается основная задача механики физика. 197452. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197452. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197452, на которое лодку снесло вниз по течению:

В чем заключается основная задача механики физика. 197503. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197503. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197503

Ответ: t=В чем заключается основная задача механики физика. 197449. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197449. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197449= 1 мин 40 с; s = 500 м; v = 5 м/с ; В чем заключается основная задача механики физика. 197452. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197452. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197452= 300 м.

Физика в цифрах

Так с какой же скоростью мы движемся? Единого ответа нет — все зависит от системы отсчета!

Равноускоренное прямолинейное движение

Существуют автомобили — их называют драгстеры, — которые имеют мощность большую, чем самолет «Боинг». Представляете, какую скорость может развить такой автомобиль за короткое время? Вот показатели одного из драгстеров: за 0,5 с он развил скорость 32 м/с, за 1,0 с — 51 м/с, за 3,8 с достиг максимальной скорости — 143 м/с! Вспомним, как по этим показателям найти расстояние, которое преодолел драгстер.

Если тело движется неравномерно, скорость его движения непрерывно изменяется. Векторную физическую величину, характеризующую быстроту изменения скорости движения тела и равную отношению изменения скорости к интервалу времени, в течение которого это изменение произошло, называют ускорением движения тела:

В чем заключается основная задача механики физика. 197541. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197541. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197541

Из курса физики 9 класса вы знаете, что равноускоренное прямолинейное движение — это движение с неизменным ускорением, то есть движение, при котором скорость движения тела изменяется одинаково за любые равные интервалы времени. Ускорение равноускоренного прямолинейного движения определяют по формуле:

В чем заключается основная задача механики физика. 197544. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197544. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197544

где В чем заключается основная задача механики физика. 197549. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197549. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197549— начальная скорость движения тела; В чем заключается основная задача механики физика. 197550. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197550. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197550— скорость движения тела через некоторый интервал времени t.

Мы будем использовать данную формулу, записанную в проекциях на ось координат, например на ось OX:

В чем заключается основная задача механики физика. 197553. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197553. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197553

Единица ускорения в СИ — метр на секунду в квадрате: В чем заключается основная задача механики физика. 197555. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197555. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197555

В чем заключается основная задача механики физика. 197560. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197560. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197560В чем заключается основная задача механики физика. 197557. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197557. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197557

Рис. 6.1. Увеличение или уменьшение скорости движения тела не зависит от выбора направления оси ОХ, а зависит от направления действия силы

В чем заключается основная задача механики физика. 197565. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197565. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197565

Рис. 6.2. Графики зависимости ax(t) для равноускоренного прямолинейного движения

Скорость равноускоренного прямолинейного движения

Из формулы для проекции ускорения В чем заключается основная задача механики физика. 197569. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197569. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197569получим уравнение проекции скорости для равноускоренного прямолинейного движения:

В чем заключается основная задача механики физика. 197572. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197572. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197572

Зависимость В чем заключается основная задача механики физика. 197586. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197586. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197586является линейной, поэтому график проекции скорости — график зависимости В чем заключается основная задача механики физика. 197588. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197588. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197588— это отрезок прямой, наклоненной под некоторым углом к оси времени (рис. 6.3, 6.4).

В чем заключается основная задача механики физика. 197590. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197590. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197590

Рис. 6.3. Графики зависимости В чем заключается основная задача механики физика. 197588. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197588. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197588для равноускоренного прямолинейного движения. Тело 1 все время набирает скорость, поскольку В чем заключается основная задача механики физика. 197595. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197595. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197595. Тело 2 сначала замедляет свое движение, поскольку В чем заключается основная задача механики физика. 197598. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197598. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197598(участок AB), затем останавливается (точка B), после чего увеличивает скорость В чем заключается основная задача механики физика. 197599. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197599. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197599, двигаясь в противоположном направлении (участок BC)

Чем больше ускорение движения тела, тем больше угол a наклона графика проекции скорости к оси времени (см. рис. 6.4).

В чем заключается основная задача механики физика. 197602. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197602. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197602

Рис. 6.4. Болид движется с большим ускорением, чем автомобиль, поэтому В чем заключается основная задача механики физика. 197603. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197603. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197603. Ускорение движения велосипедиста равно нулю

Перемещение при равноускоренном прямолинейном движении

Вы уже знаете о геометрическом смысле проекции перемещения: перемещение тела численно равно площади фигуры под графиком зависимости проекции скорости движения тела от времени. Мы доказывали это утверждение для равномерного движения. Рассмотрим пример равноускоренного движения:

В чем заключается основная задача механики физика. 197604. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197604. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197604

Видим, что при равноускоренном движении проекция перемещения численно равна площади трапеции под графиком зависимости В чем заключается основная задача механики физика. 197588. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197588. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197588(формулу для определения площади трапеции вы знаете из курса геометрии):

В чем заключается основная задача механики физика. 197605. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-197605. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 197605

Приняв во внимание, что В чем заключается основная задача механики физика. 198974. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-198974. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 198974, получим уравнение зависимости проекции перемещения от времени для равноускоренного прямолинейного движения:

В чем заключается основная задача механики физика. 198976. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-198976. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 198976

При таком движении начальная скорость (В чем заключается основная задача механики физика. 198980. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-198980. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 198980) и ускорение (В чем заключается основная задача механики физика. 198983 RVLrrWT. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-198983 RVLrrWT. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 198983 RVLrrWT) движения тела не изменяются, поэтому зависимость проекции перемещения sx от времени t является квадратичной, а график этой зависимости — парабола, вершина которой соответствует точке разворота (рис. 6.5). Во многих задачах речь не идет о времени движения тела.

В чем заключается основная задача механики физика. 199000. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199000. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199000

В таких случаях для расчета неизвестных величин используют формулу:

В чем заключается основная задача механики физика. 198977. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-198977. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 198977

Получите последнюю формулу самостоятельно, воспользовавшись формулой В чем заключается основная задача механики физика. 198985. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-198985. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 198985и определением ускорения.

Координату тела при любом движении определяют по формуле В чем заключается основная задача механики физика. 198988. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-198988. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 198988, поэтому для равноускоренного прямолинейного движения уравнение координаты имеет вид:

В чем заключается основная задача механики физика. 198990. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-198990. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 198990

В чем заключается основная задача механики физика. 198996. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-198996. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 198996

Свободное падение и криволинейное движение под действием постоянной силы тяжести

«Человек — пушечное ядро» — цирковой номер с таким названием впервые был показан в 1877 г. в Лондоне. 16-летнюю воздушную гимнастку поместили в дуло «пушки», произвели выстрел, и девушка, пролетев над головами восхищенных зрителей, опустилась на страховочную сетку. Современные аналогичные «пушки» — это огромные пневматические пистолеты. Как они работают, предлагаем вам узнать самостоятельно, а сейчас рассмотрим, на какие законы опираются создатели подобных аттракционов.

В чем заключается основная задача механики физика. 199153. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199153. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199153

Аристотель утверждал: чем тело тяжелее, тем быстрее оно падает на Землю. Однако вы знаете: так будет, если движение примерно одинаковых по размеру тел будет происходить в воздухе, а вот при отсутствии воздуха все тела — независимо от их массы, объема, формы — падают на Землю одинаково (рис. 7.1). Падение тел в безвоздушном пространстве, то есть падение только под действием силы тяжести, называют свободным падением.

В чем заключается основная задача механики физика. 199162. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199162. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199162

В случае свободного падения все тела падают на Землю с одинаковым ускорением — ускорением свободного падения (В чем заключается основная задача механики физика. 199169. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199169. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199169).

Свободное падение каких тел мы будем рассматривать:

Характер движения тела в поле тяготения Земли достаточно сложен (рис. 7.2), и его описание выходит за рамки школьной программы. Поэтому примем ряд упрощений.

В чем заключается основная задача механики физика. 199187. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199187. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199187

Как движется тело, брошенное вертикально

Наблюдая за движением небольших тяжелых тел, брошенных вертикально вниз или вертикально вверх либо падающих без начальной скорости, видим, что траектория их движения — отрезок прямой. К тому же эти тела движутся с неизменным ускорением.

Движение тела, брошенного вертикально вверх или вниз, — это равноускоренное прямолинейное движение с ускорением, равным ускорению свободного падения: В чем заключается основная задача механики физика. 199207. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199207. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199207

Вспомним формулы, описывающие равноускоренное прямолинейное движение, учтем, что при описании движения тела по вертикали векторы скорости, ускорения и перемещения традиционно проецируют на ось OY, и получим ряд формул, которыми описывают свободное падение тел (см. таблицу).

Формулы для расчета кинематических характеристик свободного падения

Равноускоренное движение вдоль оси OXСвободное падение вдоль оси OY
Проекция скорости движения
В чем заключается основная задача механики физика. 199239. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199239. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199239В чем заключается основная задача механики физика. 199242. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199242. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199242
Проекция перемещения
В чем заключается основная задача механики физика. 199246. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199246. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199246В чем заключается основная задача механики физика. 199248. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199248. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199248
Уравнение координаты
В чем заключается основная задача механики физика. 199250. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199250. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199250В чем заключается основная задача механики физика. 199252. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199252. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199252

Пример №2

С вертолета, который висит на высоте 45 м над озером, сбросили небольшой тяжелый предмет. 1) Через какой интервал времени предмет упадет в озеро? 2) Какой будет скорость движения предмета в момент касания воды? 3) Определите соотношение перемещений предмета за любые равные интервалы времени ∆t.

В чем заключается основная задача механики физика. 199266. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199266. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199266

Анализ физической проблемы. Выполним пояснительный рисунок (рис. 1). Ось OY направим вертикально вниз. Начало координат пусть совпадает с положением тела в момент начала падения. Скорость движения тела в этот момент равна нулю.

В чем заключается основная задача механики физика. 199258. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199258. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199258

Решение:

Запишем уравнения проекции перемещения и проекции скорости движения тела:

В чем заключается основная задача механики физика. 199263. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199263. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199263

Конкретизируем эти уравнения (перейдем от проекций к модулям). Из рис. 1 видно:

В чем заключается основная задача механики физика. 199281. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199281. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199281

В чем заключается основная задача механики физика. 199283. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-199283. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 199283

Проверим единицы, найдем значения искомых величин:

В чем заключается основная задача механики физика. 200545. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200545. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200545

Для ответа на вопрос 3 воспользуемся геометрическим смыслом перемещения (рис. 2).

В чем заключается основная задача механики физика. 200552. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200552. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200552

Свободное падение тел — равноускоренное прямолинейное движение, поэтому график зависимости В чем заключается основная задача механики физика. 200561. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200561. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200561— это отрезок прямой, который начинается в точке В чем заключается основная задача механики физика. 200563. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200563. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200563. Видим, что за первый интервал времени ∆t перемещение тела численно равно площади В чем заключается основная задача механики физика. 200566. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200566. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200566одного треугольника (площадь фигуры под графиком): В чем заключается основная задача механики физика. 200570 tbilLFu. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200570 tbilLFu. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200570 tbilLFu; за второй интервал времени ∆t — площади трех треугольников: В чем заключается основная задача механики физика. 200573. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200573. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200573; за третий интервал времени ∆t — площади пяти треугольников: В чем заключается основная задача механики физика. 200577. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200577. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200577и т. д.

Ответ:В чем заключается основная задача механики физика. 200582. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200582. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200582

Если тело свободно падает без начальной скорости, перемещения тела за равные последовательные интервалы времени относятся как нечетные числа:

В чем заключается основная задача механики физика. 200598. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200598. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200598

Это свойство касается любого равноускоренного движения без начальной скорости. Так, если за первую секунду тело прошло 5 м, за вторую оно пройдет 3 5⋅ =15 м, за третью — 5 5⋅ = 25 м, за четвертую — 7⋅5=35 м и т. д.

Что падает быстрее:

Представим, что с моста в горизонтальном направлении бросили каштан и в то же мгновение выпустили из руки второй каштан. Какой каштан упадет в воду быстрее? На самом деле оба каштана, если им ничего не помешает, упадут в воду одновременно.

Итак, движению тела в вертикальном направлении «не мешает» его движение в горизонтальном направлении, и наоборот. В данном случае мы имеем дело с проявлением принципа независимости движений, в соответствии с которым любое сложное движение можно рассматривать как сумму двух (или более) простых движений. Воспользовавшись специальным устройством и видеокамерой мобильного телефона, можем легко подтвердить это (рис. 7.3).

В чем заключается основная задача механики физика. 200609. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200609. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200609

Рис. 7.3. Шарик 1, свободно падающий без начальной скорости, и шарик 2, брошенный горизонтально, все время находятся на одинаковой высоте и на пол падают одновременно

Движение тел, брошенных горизонтально или под углом к горизонту

Воспользовавшись принципом независимости движений, рассмотрим движение тела, которому вблизи поверхности Земли сообщена некоторая не вертикальная скорость. Напомним: сопротивление воздуха будем считать пренебрежимо малым, то есть движение происходит только под действием силы тяжести с ускорением В чем заключается основная задача механики физика. 200632. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200632. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200632. Такое движение удобно рассматривать как результат сложения двух независимых движений (рис. 7.4):

В чем заключается основная задача механики физика. 200643. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200643. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200643В чем заключается основная задача механики физика. 200648. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200648. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200648

Таким образом, траектория движения тела, которому вблизи поверхности Земли сообщена начальная скорость, является параболической (рис. 7.5).

В чем заключается основная задача механики физика. 200688. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200688. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200688

Рис. 7.5. Траектория тела, брошенного горизонтально или под углом к горизонту, является параболической, а ее кривизна зависит от модуля и направления начальной скорости

Пример №3

Мотоциклист, двигавшийся горизонтально по горной дороге со скоростью 15 м/с, не затормозил перед поворотом, и его мотоцикл упал в сугроб с высоты 20 м. 1) Сколько времени падал мотоцикл? 2) Какова горизонтальная дальность полета мотоцикла? Как, по вашему мнению, изменится ли эта дальность в реальной ситуации? Сопротивлением воздуха пренебречь.

В чем заключается основная задача механики физика. 200707. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200707. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200707В чем заключается основная задача механики физика. 200713. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200713. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200713

Решение:

Выберем систему отсчета: начало координат свяжем с местом, где мотоцикл начал падение, ось OY направим вертикально вниз, ось ОХ — в направлении начальной скорости t движения мотоцикла (см. рисунок). —

В выбранной системе отсчета движение:

вдоль оси ОХ — равномерное:

В чем заключается основная задача механики физика. 200720. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200720. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200720

вдоль оси ОY — равноускоренное:

В чем заключается основная задача механики физика. 200726 63kXf3p. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200726 63kXf3p. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200726 63kXf3p

Следовательно, уравнения (1) и (2) принимают вид:

В чем заключается основная задача механики физика. 200733. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200733. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200733

Обратите внимание! Выделенные формулы справедливы для описания движения любого горизонтально брошенного тела.

1) Определим время падения мотоцикла: В чем заключается основная задача механики физика. 200738. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200738. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200738

2) Вычислим дальность полета: В чем заключается основная задача механики физика. 200743. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200743. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200743

Проанализируем результат. Очевидно, что в реальной ситуации дальность полета будет меньше, ведь движению мешает сопротивление воздуха. Однако это не означает, что падение будет более безопасным. Будьте осторожны и внимательны на дорогах!

Ответ: t = 2 с; L = 30 м.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

Прочитав о рекордах скорости спортивных снарядов, ученица решила выяснить, какую скорость она придает футбольному мячу. Для этого девочка ударила по мячу, направив его под углом 45° к горизонту (см. рис. 7.6). Мяч упал на землю на расстоянии 40 м от ученицы. Выполнив расчеты, девочка решила, что она придала мячу скорость 20 м/с, а мяч поднялся на высоту 8 м. Не ошиблась ли юная футболистка?

В чем заключается основная задача механики физика. 200753. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200753. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200753

Рис. 7.6. По направлению и дальности полета мяча можно определить, какую скорость вы придали мячу при ударе или броске

Пример №4

В чем заключается основная задача механики физика. 200768. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200768. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200768В чем заключается основная задача механики физика. 200772. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200772. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200772

Решение:

Выполним пояснительный рисунок (рис. 1): начало координат свяжем с точкой на поверхности Земли, где мяч оторвался от бутсы футболистки; ось OY направим вертикально вверх; ось ОХ — горизонтально.

В выбранной системе отсчета движение:

В чем заключается основная задача механики физика. 200782. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200782. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200782

Поэтому уравнения (1) и (2) принимают вид:

В чем заключается основная задача механики физика. 200788. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200788. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200788

Время В чем заключается основная задача механики физика. 200797. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200797. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200797движения мяча до верхней точки траектории (точки А) найдем из условия В чем заключается основная задача механики физика. 200794. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200794. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200794. :

В чем заключается основная задача механики физика. 200803. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200803. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200803

Координата y мяча в точке А — это максимальная высота подъема мяча:

В чем заключается основная задача механики физика. 200810. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200810. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200810

После подстановки В чем заключается основная задача механики физика. 200798. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200798. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200798получаем формулы для определения максимальной высоты подъема и общего времени движения мяча:

В чем заключается основная задача механики физика. 200815. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200815. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200815

Дальность L полета мяча равна координате х тела в конце движения (x=L) :

В чем заключается основная задача механики физика. 200820 dQ7K4id. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200820 dQ7K4id. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200820 dQ7K4id

Поскольку В чем заключается основная задача механики физика. 200825. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200825. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200825.

Обратите внимание! Из последней формулы следует:

В чем заключается основная задача механики физика. 200838 forPa3Y. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200838 forPa3Y. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200838 forPa3Y

Равномерное движение по окружности

В чем заключается основная задача механики физика. 200889 t2Y2IG1. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200889 t2Y2IG1. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200889 t2Y2IG1

Каковы особенности криволинейного движения

Движение по окружности — это криволинейное движение, а любое криволинейное движение гораздо сложнее прямолинейного.

Что такое линейная скорость

Скалярную физическую величину, которая характеризует криволинейное движение и равна средней путевой скорости, измеренной за бесконечно малый интервал времени, называют линейной скоростью движения тела:

В чем заключается основная задача механики физика. 200905 HVrSwr0. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200905 HVrSwr0. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200905 HVrSwr0

Поскольку для очень малых интервалов времени модуль перемещения (∆s) приближается к длине участка траектории (∆l) (см. рис. 8.1), линейная скорость в данной точке равна модулю мгновенной скорости. Именно линейную скорость имеют в виду, когда, например, характеризуют движение автомобиля на повороте, описывают движение частицы в ускорителе, говорят о скорости полета искусственных спутников Земли и т. п.

В чем заключается основная задача механики физика. 200908. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200908. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200908

В чем заключается основная задача механики физика. 200926. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200926. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200926

Рис. 8.2. Скорости движения искр фейерверка, брызг из-под колес автомобиля, металлических опилок направлены по касательной к окружности. Именно в этом направлении частицы продолжают свое движение после отрыва

Со временем линейная скорость может оставаться неизменной, а может изменяться. В зависимости от этого в физике рассматривают равномерное криволинейное движение (движение с постоянной линейной скоростью) и неравномерное криволинейное движение (движение с изменяющейся линейной скоростью). При равномерном криволинейном движении за любые равные интервалы времени тело проходит одинаковый путь, потому линейную скорость движения тела можно определить по формуле:

В чем заключается основная задача механики физика. 200949. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200949. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200949

где l — путь, пройденный телом за время t. Описывать криволинейное движение достаточно сложно, ведь форм криволинейных траекторий — множество. Однако практически любую сложную криволинейную траекторию можно представить как совокупность дуг различных радиусов, а криволинейное движение рассматривать как движение по окружности (рис. 8.3).

В чем заключается основная задача механики физика. 200961. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200961. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200961

Рассмотрим самый простой вид криволинейного движения — равномерное движение по окружности.

Равномерное движение по окружности

Равномерное движение тела по окружности — это такое криволинейное движение, при котором траекторией движения тела является окружность, а линейная скорость не изменяется со временем. Из курса физики 7 класса вы знаете, что равномерное движение по окружности достаточно часто является периодическим движением, а следовательно, характеризуется такими физическими величинами, как период и частота.

Период вращения Т — физическая величина, равная интервалу времени, за который тело совершает один оборот: В чем заключается основная задача механики физика. 200975. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-200975. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 200975(N — число оборотов за интервал времени t). Единица периода вращения в СИ — секунда: [T] = 1 c.

Частота вращения n — физическая величина, численно равная количеству оборотов тела за единицу времени: В чем заключается основная задача механики физика. 201270. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201270. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201270. Единица частоты вращения в СИ — оборот в секунду: В чем заключается основная задача механики физика. 201281. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201281. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201281

Период и частота вращения — взаимно обратные величины: В чем заключается основная задача механики физика. 201291. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201291. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201291. Зная период вращения и радиус круговой траектории, легко определить линейную скорость v равномерного движения тела по окружности. Действительно, за время одного оборота (t=T) тело проходит путь, равный длине окружности: l=2πr. Поскольку В чем заключается основная задача механики физика. 201312. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201312. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201312, имеем: В чем заключается основная задача механики физика. 201308. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201308. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201308(1)

Для характеристики равномерного движения тела по окружности кроме линейной скорости часто используют угловую скорость.

Угловая скорость — это физическая величина, численно равная углу поворота радиуса за единицу времени:

В чем заключается основная задача механики физика. 201329. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201329. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201329

где ω — угловая скорость; ϕ — угол поворота радиуса за интервал времени t (рис. 8.4). Единица угловой скорости в СИ — радиан в секунду:

В чем заключается основная задача механики физика. 201338 7ptKIs8. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201338 7ptKIs8. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201338 7ptKIs8.

В чем заключается основная задача механики физика. 201348. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201348. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201348

Рис. 8.4. Равномерное движение тела по окружности: r — радиус окружности;  v — вектор мгновенной скорости в точке B; ϕ — угол поворота радиуса

За время, равное одному периоду (t=T), радиус совершает один оборот (ϕ = 2π), поэтому угловую скорость можно вычислить по формуле: В чем заключается основная задача механики физика. 201365 DwfrBsR. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201365 DwfrBsR. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201365 DwfrBsR(2)

Из формул (1) и (2) следует, что угловая и линейная скорости связаны соотношением: В чем заключается основная задача механики физика. 201370 zVHL9WC. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201370 zVHL9WC. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201370 zVHL9WC

Почему при равномерном движении тела по окружности ускорение называют центростремительным

Определим направление ускорения при равномерном движении тела по окружности. По определению В чем заключается основная задача механики физика. 201377. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201377. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201377, поэтому направления векторов ускорения и изменения скорости совпадают В чем заключается основная задача механики физика. 201379. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201379. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201379. Определим направление вектора изменения скорости В чем заключается основная задача механики физика. 201383. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201383. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201383(рис. 8.5, а). Видим, что вектор В чем заключается основная задача механики физика. 201384. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201384. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201384направлен к середине окружности, так же направлен и вектор ускорения В чем заключается основная задача механики физика. 201386. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201386. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201386. Докажем, что вектор В чем заключается основная задача механики физика. 201387. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201387. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201387направлен непосредственно к центру окружности, то есть вдоль радиуса. Поскольку мгновенная скорость В чем заключается основная задача механики физика. 201388 I2O5hts. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201388 I2O5hts. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201388 I2O5htsдвижения тела направлена по касательной, а касательная перпендикулярна радиусу r, нужно доказать, что В чем заключается основная задача механики физика. 201708. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201708. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201708.

В чем заключается основная задача механики физика. 201698. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201698. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201698

Рис. 8.5. Определение направления ускорения равномерного движения тела по окружности

Доказательство проведем методом от противного. Допустим, что вектор ускорения В чем заключается основная задача механики физика. 201737. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201737. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201737(серая стрелка на рис. 8.5, б) не перпендикулярен вектору мгновенной скорости В чем заключается основная задача механики физика. 201738. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201738. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201738. Однако в таком случае скорость тела будет увеличиваться, если В чем заключается основная задача механики физика. 201741. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201741. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201741> 0, и уменьшаться, если В чем заключается основная задача механики физика. 201742. В чем заключается основная задача механики физика фото. В чем заключается основная задача механики физика-201742. картинка В чем заключается основная задача механики физика. картинка 201742

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *