Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный Университет

Телекоммуникаций и Информатики

Кафедра физики

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Вариант 8

Выполнил: Мальцева Ю.Е.

Группа: ЗИ-221

Номер студенческого билета:

123220138

Адрес электронной почты:
TroyMaltsev999@gmail.com

Проверил: ___________________

Новосибирск, 2023

1. МЕХАНИКА 

Вся живая и неживая природа, существующая объективно (независимо от нашего сознания), называется материей. Вещество и поле - две формы существования материи.  

Поле - особая форма материи, связывающая частицы вещества в единые системы и передающая с конечной скоростью действие одних частиц на другие.  

Механическое движение – изменение в пространстве взаимного расположения тел или/и их частей. Механика изучает законы механического движения и взаимодействия тел. Классическая механика изучает движение тел со скоростями, намного меньшими скорости света (   /с).  Релятивистская механика изучает движение тел со скоростями, соизмеримыми со скоростью света. Квантовая механика изучает движение тел в микромире (субатомные размеры, менее 0,1 нм).  

В механике для описания движения реальных тел пользуются различными упрощенными моделями в зависимости от условий конкретной задачи. Основные модели тел: материальная точка и абсолютно твердое тело.  

Материальная точка – тело, размеры и форма которого в условиях данной задачи несущественны. Абсолютно твердое тело – тело, в котором расстояния между любыми двумя точками не изменяются (можно пренебречь деформацией).  

Для описания механического движения тела необходимо знать его положение в пространстве в любой момент времени. Для этого вводится система отсчета, относительно которой и будет рассматриваться движение.   

Система отсчета – система координат, снабженная часами и жестко связанная с телом отсчета. Тело отсчета – абсолютно твердое тело, по отношению к которому определяется положение других тел в различные моменты времени. Часы – устройство, используемое для измерения промежутков времени между событиями.  

Траектория – линия, которую описывает тело при движении относительно выбранной системы отсчета. В зависимости от формы траектории движение точки может быть прямолинейным или криволинейным.  

---

Поступательным движением твёрдого тела называется такое его движение, при котором любая прямая, жёстко скреплённая с телом, остаётся параллельной своему первоначальному положению в каждый момент времени. Поступательное движение твёрдого тела полностью характеризуется движением одной любой его точки.   

Вращательным движением твердого тела называется такой вид движения, при котором каждая точка тела описывает окружности вокруг некоторой прямой, называемой осью вращения. Остальные виды движений тела можно представить как комбинацию поступательного и вращательного движения тела.  

Движение тела задано, если известен однозначный закон изменения его положения относительно выбранной системы отсчета в зависимости от времени.  

Кинематика – раздел механики, который математически описывает движение тела, не интересуясь причинами, вызвавшими это движение.  

Пространство в классической механике рассматривается, как трехмерное, а время считается универсальным, т.е. протекающим одинаково во всех системах отсчета. Время является скалярной, непрерывно меняющейся величиной. В задачах кинематики оно принимается за независимую переменную (аргумент), а все остальные величины (координаты, скорости и т.д.) рассматриваются как функции этого аргумента.   

Кинематику делят на кинематику точки и кинематику системы материальных точек (тела). В кинематике решаются две основные задачи:   

- первая задача состоит в установлении математических способов задания движения точек или тел;   

- вторая задача заключается в том, чтобы, зная закон движения данного тела или точки, определить все кинематические величины, характеризующие как движение тела в целом, так и движение каждой из его точек в отдельности.  

Для решения задач кинематики необходимо, чтобы непосредственно был задан или закон движения данного тела, или же закон движения какого-нибудь другого тела, кинематически связанного с данным. Уравнение движения – это уравнение (или система уравнений), которые определяют закон изменения механической или динамической системы во времени и пространстве. Уравнение движения, дополненные начальными условиями, полностью задают состояние системы в определенной точке пространства и в определенный момент времени.  

---

Способы задания движения точки 

1. 
   Естественный. При таком способе задания движения положение точки определяется дуговой координатой (расстоянием вдоль известной заранее траектории от начала отсчета).  
   
2. 
   Координатный. В этом случае положение движущейся точки в пространстве определяют тремя ее координатами (чаще всего, декартовыми относительно выбранной неподвижной прямоугольной системы. При движении точки эти координаты являются однозначными и непрерывными функциями времени. Траектория точки при таком способе задания движения может быть получена из уравнений движения.  
   
3. 
   Векторный. Положение точки в пространстве задается при помощи радиус-вектора  вектора, проведенного из начала отсчета в данную точку траектории)  
   

Основные кинематические характеристики поступательного движения 

1. 
   Путь - длина траектории, скаляр, обозначение S.  
   
2. 
   Радиус-вектор (рис. 1.1) - вектор, проведенный из начала отсчета в данную точку траектории  
   

(1.1)  



где  – орты, единичные векторы направления вдоль осей координат.  



Рис.1.1 Радиус-вектор  

3. 
   Перемещение – вектор  , проведенный из начальной точки траектории в конечную, изменение радиус-вектора (рис.1.2)
   

      (1.2)


Рис. 1.2 Вектор перемещения  

4. 
   Скорость тела характеризует быстроту изменения положения тела в пространстве. Математически мгновенная скорость вычисляется как первая производная по времени от вектора перемещения. Величина скорости численно равна пределу отношения перемещения к промежутку времени, в течение которого это движение произошло (1.3). Скорость – вектор, направленный по касательной к траектории в направлении движения тела  
   

---

   (1.3)

5. 
   Ускорение тела - вектор, показывающий быстроту изменения скорости по модулю и направлению. Вектор ускорения всегда направлен в сторону действующей силы. Математически ускорение вычисляется как первая производная по времени от вектора скорости тела или вторая производная по времени от вектора перемещения тела. Величина ускорения численно равна пределу отношения изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это движение произошло (1.4).  
   

(1.4)











5.1) При криволинейном движении тела его скорость в разные моменты различна. Даже в том случае, когда модуль скорости не меняется, все же имеет место изменение направления скорости. В общем случае меняются и модуль, и направление скорости, так что это движение происходит с ускорением. Для определения этого ускорения (по модулю и направлению) требуется найти изменение скорости как вектора, т. е. найти приращение модуля скорости и изменение ее направления.   

В случае произвольного криволинейного движения (рис.1.3) ускорение можно разложить  на две составляющие: тангенциальную  направленную по   



Рис. 1.3 Ускорение при криволинейном движении  

касательной к траектории и нормальную  , направленную по нормали к центру кривизны траектории:  



 (1.5)  

---

где   – единичный вектор касательной  

,

где  – радиус кривизны траектории,   – единичный вектор нормали к касательной.  

Тангенциальная компонента ускорения отвечает за изменение модуля скорости точки, нормальная компонента – за изменение направления вектора скорости.  

Характеристики вращательного движения

1) Положение точки характеризуется радиусом окружности и угловой координатой (полярные координаты).

2) – элементарное угловое перемещение за время . Вводится как вектор, направление которого вдоль оси вращения определяется по правилу правого винта. Из начала вектора углового перемещения в направлении вектора поворот виден по часовой стрелке. Модуль вектора равен углу поворота.

3) – угловая скорость характеризует быстроту вращения тела вокруг неподвижной оси. Также является вектором, направленным вдоль оси вращения по правилу правого винта (рис.1.4).



Рис. 1.4 Угловое перемещение и угловая скорость

4. 
   - угловое ускорение – быстрота изменения угловой скорости.
   

Вектор направлен вдоль оси вращения, сонаправлен с вектором угловой скорости при ускоренном вращении, противоположно направлен с вектором угловой скорости при замедленном вращении.

Взаимосвязь кинематических характеристик поступательного и вращательного движения





(1.6)



Динамика – раздел механики, изучающий движение тел с учетом причин, вызывающих это движение.

---

Смотрите также файлы

• Задание 1 Определять сущность экономической безопасности как научной категории.docx

• Список педагогов мбоу сош 2 с. Самашки, прошедших кпк в 20202022 уч гг.docx

• Определите преимущества и недостатки использования стратегической ориентации на проектную форму организации и оплаты труда производственного персонала, заполнив для этого соответствующие графы таблицы.docx

• Халмуратов Азизбек Халмуратович москва 2023 Практическое занятие.docx

• Отчёт по статьям Статья 2.pdf