Место классической механики в физике

Место классической механики в физике

Механическое движение -изменение положения тепла, относительно других тел в пространстве с течением времени

Границы применимости механики:

1) Классические скорости v<<c (c=3*10⁸ м/с);

2) Только –макро; -мега; объекты;

Инерциальность системы отсчетов

3) Место классической механики среди других современных физических теории

Макроскопические тела	Микроскопические объекты
v<<c Классическая механика	Нерелятивистская квантовая механика
v~c Релятивистская механика	Релятивистская квантовая теория (квантовая теория поля)

Принципы соответствия -всякая более общая физическая теория включает в себя менее общую, как свой частный или предельный случай.

 

 

Разделы механики

1.Кинематика-изучает мех. движение без учета причин, вызвавших это движение(как?)

2. Динамика-изучает мех. движение с учетом причин, вызвавших это движение(почему?)

3. Статика-изучает мех. движение в его частном случае-состоянии покоя(когда?)

Объекты изучения:

1.Кинематика и динамика материальной точки

2.Кинематика и динамика систем материальной точки

3.Механика абсолютно твердого тела и сплошной среды

4.Аналитическая механика

Координатные методы исследования движения точки. Метод декартовых координат.

M(x,y,z), x=x(t), y=y(t), z=z(t) – задают закон движения точки, т.е. они эквивалентны

, , ,

, , ,

,

 

 

6. Метод цилиндрических координат.

Положение точки М в цилиндрической системе координат характеризуется тремя переменными: ρ, ɸ, z

ρ(t), ɸ(t), z(t)-закон движения точки (эквивалентно

Из рисунка видно, что:

, , .

+r*

 

Метод сферических координат

r=r(t), Q=Q(t), H=h(t)

r=

Q=arg

H=artg

- рад.проекция

– меридианная проекция

– ар-утальная проекция

Вращение твердого тела

Вращением абсолютно твердого тела называется такое его движение, при котором каждая точка тела описывает окружность с центром на общей оси - оси вращения.

Выберем на твердом теле произвольную точку M, которая при вращении вокруг оси OZ будет описывать окружность с центром в точке M". Относительно системы OXYZ, точка М характеризуется радиус-вектором лежит в плоскости OM"MM'. Эта плоскость повернута относительно OX на угол j. Рассмотрим поворот точки М на бесконечно малый угол Dj. При этом точка ® , а плоскость , Так как точка М движется по окружности, то . Так как Dj-мал., то и хорда практически равна своей дуге окружности. Угол между и OZ равен . Так как всё вращение зависит от угла поворота j, то выражение j=j(t) - закон движения точки твердого тела.

(хорда)

Из DOM"M (ÐM"=90°):

Правая часть выражения описывает векторное произведение и .

, так как вращение вокруг оси OZ,

Если взять производную от радиус-вектора по времени при условии

всегда направлена вдоль оси вращения.

Если мы выберем в движущейся системе отсчета единичные орты, то

Таким образом в кинематике вращательного движения используются следующие кинематические характеристики:

j-угол поворота (угловое перемещение), [j] = рад, град.

- угловая скорость, = рад/с, град/с.

- линейная скорость = (м/с).

- угловое ускорение, [e] =

 

Понятие о силе и массе.

В отличии от кинематики в динамике очень важнейшим является введение новых понятий, которые позволяют сформулировать и изучить причину движения тела. Важнейшим понятием в динамике является понятие силы (F) –характеризующая характер и результат взаимодействия между телами (частями одного тела). Обычно на тело действует не одна, а несколько сил, в связи с чем необходимо использовать принцип суперпозиции сил, который раскладывается на 3 составляющие:

1) если на тело действует несколько сил, то каждому из них приводят к возникновению своего ускорения, при этом общее ускорение преобразованное = геометрической сумме ускорений вызванных каждой силой в отдельности

2) результирующая сил действующих на тело= геометрической сумме сил приложенных к этому телу

3) если внешние силы компенсируют друг друга, то результирующая внешняя сила=0

Понятие массы:

–инертная , для данного тела отсутствие любой действующей на него силы к приобретенному ускорению есть величина постоянная

–гравитационная масса является величиной аддитивной, т.е. масса всего тела= сумме масс частей этого тела

3) для нахождения инертной массы можно использовать легко измеримую гравитационную массу и соответствующие эталоны. Однако теоретические расчеты и опыты показали что любое тело значение его гравитационной и инертной масс совпадают с точностью до 8-го знака после запятой.

Место классической механики в физике

Механическое движение -изменение положения тепла, относительно других тел в пространстве с течением времени

Границы применимости механики:

1) Классические скорости v<<c (c=3*10⁸ м/с);

2) Только –макро; -мега; объекты;

Инерциальность системы отсчетов

3) Место классической механики среди других современных физических теории

Макроскопические тела	Микроскопические объекты
v<<c Классическая механика	Нерелятивистская квантовая механика
v~c Релятивистская механика	Релятивистская квантовая теория (квантовая теория поля)

Принципы соответствия -всякая более общая физическая теория включает в себя менее общую, как свой частный или предельный случай.

 

 

Разделы механики

1.Кинематика-изучает мех. движение без учета причин, вызвавших это движение(как?)

2. Динамика-изучает мех. движение с учетом причин, вызвавших это движение(почему?)

3. Статика-изучает мех. движение в его частном случае-состоянии покоя(когда?)

Объекты изучения:

1.Кинематика и динамика материальной точки

2.Кинематика и динамика систем материальной точки

3.Механика абсолютно твердого тела и сплошной среды

4.Аналитическая механика