Основная задача динамики. Понятие состояния в классической физике.

Кинематическое описание движения. Радиус - вектор. Перемещение. Путь. Скорость и ускорение. Нормальное и касательное ускорение. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными характеристиками.

Кинематич описание движ-я матер точки задается кинематич у-ями движ-я матер точки. (x=x(t);y=y(t);z=z(t)) Число независ коорд, определяющих полож точки в простр наз числ степеней свободы. Радиус-вектор-вект, провед из начала коорд в данную точку. Перемещ-вект,провед из начальн полож движущ точки в полож ее в данный момент(приращ радиус-вектора за дан промежут t). Путь-длина участка траектории АВ, пройденного матер точкой с момента начала отсчета t. У-е движ-я матер точки:F=ma=m*dv/dt.но m-пост велич =>F=d* *(mv)/dt=> F=dp/dt. Скорость-велич, опред быстроту и направл движ в дан момент t. мгновен V-V в данный момент t. Ускор-велич, характ быстроту изменен V по модулю и направл. Полн уск-сум танг(быстрота изменен V по t) и норм сост.(быстр измен V по на– правл.она напр к центру кривизны траектории). Тангенциальное ускорение — направлено по касательной к траектории. Является составляющей вектора ускорения a. Характеризует изменение скорости по модулю. Центростремительное или Нормальное ускорение— возникает (не равно нулю) всегда при движении точки по окружности (конечного радиуса). Является составляющей вектора ускорения a, перпендикулярной вектору мгновенной скорости. Вектор нормального ускорения всегда направлен к центру окружности, а модуль равен: а=V²/r или а=w²/r. Угловой скоростью вращения абсолютно твердого тела называется вектор w, численно равный первой производной от угла поворота по времени и направленный вдоль оси вращения таким образом, чтобы он совпадал по направлению с поступательным движением Буравчика, рукоятка которого вращается вместе с телом. Угловым ускорением называется вектор ε равный первой производной по времени от угловой скорости или второй производной от угла поворота. Запишем функцию, связывающую угловые величины с линейными:

При равномерном вращении ε = 0, ω = const, φ = φ0±ωt.

При равнопеременном движении:

Если вращение осуществляется вокруг некоторой оси, то:

Основная задача динамики. Понятие состояния в классической физике.

Основная задача динамики - изучение законов движения тел и причин, к-рые вызывают или изменяют это движ. Класси́ческая фи́зика — физика до появления квантовой теории и теории относительности. Основы классической физики были заложены в Эпоху Возрождения рядом учёных, из к-рых особенно выделяют Ньютона — создателя классической механики. Класси́ческая меха́ника— вид механики, основанный на законах Ньютона и принципе относительности Галилея.

3. Масса, импульс, сила. Силы в механике.

МАССА - фундаментальная физическая величина, определяющая инертные и гравитационные свойства всех тел - от макроскопических тел до атомов и элементарных частиц. Сила -векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей. Приложенная к массивному телу сила является причиной изменения его скорости или возникновения в нём деформаций. И́мпульс - векторная физическая величина, характеризующая меру механического движения тела. В классической механике импульс тела равен произведению массы m этой точки на её скорость v, направление импульса совпадает с направлением вектора скорости.

Закон всемирного тяготения. Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния r между ними:

где G = 6,67·10^–11 м³/кг·с² (СИ) – гравитационная постоянная.

Закон всемирного тяготения справедлив для точечных, а также сферически симметричных тел. Приближенно он выполняется для любых тел, если расстояние между ними значительно больше их размеров.

Одним из проявлений закона всемирного тяготения является сила тяжести. На поверхности Земли r=Rз, поэтому сила всемирного тяготения, действующая на тело массой m, равна

где ускорение свободного падения Здесь Мз=5,97*10²⁴кг масса Земли равна, а ее радиус Rз=6380км. Вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения равно приблизительно g = 9,8 м/с².

Сила F называется силой тяжести и направлена к центру Земли.

В современной физике считается, что гравитационное притяжение обусловлено наличием гравитационного поля, посредством которого тела действуют друг на друга.

Сила, с которой тело действует на неподвижную горизонтальную опору или подвес, называется весом тела Р. По третьему закону Ньютона, с той же по модулю силой опора или подвес действуют на тело; эта сила называется реакцией опоры N. Понятие веса может быть распространено и на случай, когда опора или подвес движутся с ускорением относительно инерциальных систем.

Если опора или подвес двигается с некоторым ускорением, то сила давления со стороны тела (то есть вес тела) изменяется.

В частности, если опора движется с ускорением g? направленным против силы тяжести, то вес тела обращается в нуль. Такое состояние называют невесомостью. Состояние невесомости испытывает космонавт в космическом корабле.

Изменение формы или размеров тела называется деформацией. Деформации бывают упругими и пластичными. При упругих деформациях тело восстанавливает свою форму и размеры после прекращения действия силы, при пластичных – нет. При упругих деформациях справедлив закон Гука: деформация пропорциональна вызывающей ее силе.

Коэффициент k называется жесткостью. Знак минус показывает, что упругая сила всегда направлена в сторону, противоположную деформации.

При больших силах деформация становится пластической, график зависимости силы упругости от удлинения становится нелинейным, и закон Гука перестает действовать.

Силы, действующие между поверхностями соприкасающихся твердых тел, называются силами сухого трения. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям и подразделяются на силы трения покоя, скольжения и качения.

Сила трения покоя – величина непостоянная, она может изменятся от нуля до некоторого максимального значения F_{тр max}. Сила трения покоя равна по модулю и противоположна по направлению проекции внешней силы, направленной параллельно поверхности соприкосновения неподвижных относительно друг друга тел.

Если проекция внешней силы больше F_{тр max}, то возникает движение. Силу трения в этом случае называют силой трения скольжения. Экспериментально доказано, что сила трения скольжения пропорциональна силе реакции опоры:

Коэффициент трения μ зависит от материалов, из которых изготовлены соприкасающиеся тела, и не зависит от размеров соприкасающихся поверхностей.

Сила трения скольжения всегда направлена против относительного движения тела.

Сила трения качения возникает, если тело катится по поверхности. Она значительно меньше силы трения скольжения для тела соответствующей массы. При решении многих физических задач силой трения качения можно пренебречь.

При движении в жидкости или газе возникает сила вязкого трения. При вязком трении нет трения покоя. Сила вязкого трения направлена в сторону, противоположную скорости тела. Зависимость от модуля скорости может быть линейной F = –βv или квадратичной F = –αv².

Законы Ньютона

I закон Ньютона

Существуют такие системы отсчета, которые называются инерциальными, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действие других сил скомпенсированно.

II закон Ньютона

Ускорение тела прямопропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе: F=ma
III закон Ньютона

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: