Предмет механики. Кинематика и динамика. Основные единицы международной системы единиц механики(СИ).

Механика - часть физики, изучающая закономерности механического движения. Основные

законы механики установлены итальянским физиком и астрономом Г. Галилеем (1564 - 1642) и

окончательно сформулированы английским ученым И. Ньютоном (1643 - 1727).

Механика Галилея-Ньютона называется классической механикой, в ней изучаются законы

движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в

вакууме (V<<с). Законы движения макроскопических тел со скоростями, сравнимыми со

скоростью света в вакууме, изучаются релятивистской механикой, законы движения

микроскопических тел (отдельные атомы и элементарные частицы) - изучаются квантовой

механикой.

Механика делится на три раздела: кинематику, динамику, статику.

Кинематика изучает движение тел, не выясняя причин, его обуславливающих.

Динамика изучает законы движения тел и причины, обуславливающие это движение.

Статика изучает законы равновесия системы тел. Если известны законы движения тел, то

из них можно установить и законы равновесия. Поэтому физика отдельно от законов динамики

законы статики не рассматривает.

 

3. Физические модели: материальная точка, системы материальных точек, абсолютно твёрдое тело, сплошная среда(кинематика).

Механика для описания движения тел в зависимости от условий конкретных задач

использует разные физические модели. Простейшими моделями являются материальная точка -

МТ и абсолютно твердое тело - АТТ.

Материальная точка (МТ) - тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с

расстояниями до других тел.

Абсолютное твердое тело (АТТ) - тело, деформациями которого в условиях данной задачи

можно пренебречь.

Система материальных точек – совокупность материальных точек, объединяемых общими законами взаимодействия.

Сплошна́я среда́ — механическая система, обладающая бесконечным числом внутренних степеней свободы.

 

4. Три способа кинематического описания движения материальной точки: векторный, координатный и естественный способ задания движения точки.

Векторный способ. Положение точки можно задать, как известно, и с помощью радиус-вектора. При движении материальной точки радиус-вектор, определяющий ее положение, с течением времени изменяется (поворачивается и меняет длину; рис.1.8), т. е. является функцией времени:

Координатный способ. Будем задавать положение точки с помощью координат (рис.1.7). Если точка движется, то ее координаты изменяются с течением времени. Так как координаты точки зависят от времени, то можно сказать, что они являются функциями времени.

 

Математически это принято записывать в виде

Скорость и ускорение материальной точки. Виды и характер движения точки.

Для характеристики движения МТ вводится векторная величина - скорость. Она

характеризует как быстроту движения, так и его направление в данный момент.

Ускорением называется физическая величина, характеризующая быстроту изменения

скорости по модулю и направлению.

Кинематика абсолютно твёрдого тела: простейшие виды движения тела, взаимосвязь между линейными и угловыми характеристиками при вращательном движении.

Поступательное движение. Поступательным называется такое движение твердого тела, при котором любая прямая, соединяющая две точки тела, движется параллельно самой себе. Траектории точек твердого тела могут быть любыми кривыми линиями.

Вращательное движение твердого тела. Вращательным называется такое движение твердого тела, при котором остаются неподвижными все его точки, лежащие на некоторой прямой, называемой осью вращения.

 

Взаимосвязь между линейными и угловыми характеристиками при вращательном движении.

 

Сложное движение: динамика.

Сложное движение точки (тела) – такое движение, при котором точка (тело) одновременно участвует в нескольких движениях (напр. пассажир, перемещающийся по движущемуся вагону). В этом случае вводится подвижная система координат (Oxyz), которая совершает заданное движение относительно неподвижной (основной) системы координат (O1x1y1z1).

Абсолютным движением точки назыв. движение по отношению к неподвижной системе координат.

Относительное движение – движение точки по отношению к подвижной системе отсчёта.

Переносное движение – движение подвижной сист. отсчёта по отношению к неподвижной.

Абсолютной скоростью Vа и абсолютным ускорением a_а данной точки называются её скорость и ускорение по отношению кнеподвижной системе отсчёта.

Относительной скоростью V_r и относительным ускорением a_r точки называются её скорость и ускорение по отношению к подвижной системе отсчёта.

Переносной скоростью V_e и переносным ускорением e a называются скорость и ускорение относительно неподвижной системы отсчёта той точки, неизменно связанной с подвижной системой отсчёта, с которой совпадает в данный момент движущаяся точка.