Физика изучает наиболее простую и вместе с тем наиболее общую форму движения материи: механические, атомно-молекулярные, гравитационные, электромагнитные, внутриатомные и внутриядерные процессы.

Эти разновидности физической формы движения являются наиболее общими потому, что они содержатся во всех более сложных формах движения материи, изучаемых другими науками.

Можно также сказать, что предмет исследования физики составляют общие закономерности явлений природы.

Развитие физики тесно связано с развитием техники. Крупные физические открытия рано или поздно приводят к техническим переворотам, созданию новых отраслей техники, тесно связанных с физикой. В свою очередь развитие техники дает физикам в руки новые, более совершенные, более мощные методы исследования. Развитие техники и промышленности требует разрешения ряда физических проблем, тесно связанных с дальнейшим техническим прогрессом.

Широкое знание физики является необходимым для специалиста, работающего в любой области науки и техники, желающего осмыслить основы своей области знания, стремящегося принять творческое участие в ее развитии. Задача курса физики, читаемого студентам высшего технического учебного заведения, и заключается в том, чтобы помочь учащимся понять физические основы техники.

Механика

Простейшим видом движения материи является механическое движение.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: механическое движение – изменение взаимного расположения тел или их частей относительно друг друга в пространстве с течением времени.

В механике изучаются закономерности наиболее простых форм движения тел и причины, вызывающие эти движения. Механика состоит из трех подразделов: кинематики, динамики и статики.

КИНЕМАТИКА – изучает движение тел в пространстве со временем без учета причин, его вызывающих. Она оперирует такими величинами, как перемещение (), пройденный путь (s), время (t), скорость движения () и ускорение ().

ДИНАМИКА – исследует законы и причины, вызывающие движение тел, т.е. изучает движение материальных тел под действием приложенных к ним сил. К кинематическим величинам добавляются величины: сила () и масса (m) тела.

СТАТИКА – исследует условия равновесия системы тел, на которую воздействуют силы и моменты сил.

2.1. Кинематика. Материальная точка. Система отсчета.

Введем ряд определений.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Материальной точкой называется такое тело, размерами и формой которого можно пренебречь в сравнении с размерами других тел или расстояниями до них в условиях данной задачи.

Любое механическое движение относительно. В природе нет абсолютно неподвижных тел, поэтому какое-либо тело условно считают неподвижным и выбирают его за тело отсчета.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Тело, которое в условиях данной задачи может быть принято за неподвижное, называется телом отсчета.

Для описания механического движения с телом отсчета связывают систему координат.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Совокупность тела отсчета и связанной с ним системы координат называют системой отсчета.

В качестве тела отсчета часто используется Земля или предметы и сооружения, находящиеся на Земле. В качестве системы координат чаще всего используют прямоугольную декартову систему координат XYZ, связанную с какой-либо точкой «О» земной поверхности. Тогда положение материальной точки М в любой момент времени определяется координатами xyz (рис. 2.1).

Замечание: Помимо модели материальной точки, которой пользуются, когда линейные размеры рассматриваемых тел во много раз меньше всех прочих расстояний в данной задаче, или в тех случаях, когда размеры тела хотя и соизмеримы с пройденным расстоянием, но структуру тела, расположение или движение отдельных его частей не стоит учитывать, в ряде случаев используют вторую модель – модель абсолютно твердого тела. Это тело, форма и размеры которого в данной задаче считаются неизменными, т.е. расстояние между двумя любыми произвольно выбранными точками тела может считаться постоянным. Такая модель используется, когда нельзя пренебречь размерами тела, но можно для упрощения пренебречь их изменениями. Абсолютно твердое тело можно считать совокупностью жестко связанных материальных точек. И для изучения такого тела к каждой его части, которую принимают за материальную точку, применяют законы движения материальной точки, а затем результаты суммируют.