Файл: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине Общая физика раздел Механика для студентов технических специальностей.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 621
Скачиваний: 4
, вызванное этим действием.
Простейшая форма движения – это механическое движение, которое характеризуется изменением взаимного расположения тел или их частей относительно друг друга в пространстве с течением времени.
Наиболее простым примером механического движения является движение материальной точки. Материальная точка – это тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.
Движение тел происходит в пространстве и во времени. Поэтому для описания движения материальной точки вводится понятие системы отсчета. Система отсчета – это произвольно выбранная система координат, связанная с телом, принятым за неподвижное, и выбранный способ измерения времени.
В
декартовой системе координат, используемом наиболее часто, положение точки А в данный момент времени по отношению к этой системе характеризуется тремя координатами x, y и zили радиус- вектором r, проведенным из начала отсчета в данную точку (рис. 2).При движении материальной точки ее координаты с течением времени изменяются. В общем случае ее движение определяется тремя скалярными уравнениями:x = x (t),y = y (t). (1.1)z = z (t).эквивалентными векторному уравнению . (1.2)Число независимых координат, полностью определяющих положение точки в пространстве, называется числом степеней свободы. Исключая t в уравнениях (1.1) и (1.2), получим уравнение траектории движения материальной точки. Траектория движения материальной точки – линия, описываемая этой точкой в пространстве. В зависимости от формы траектории движение может быть прямолинейным или криволинейным.Р Рисунок 3ассмотрим движение материальной точки вдоль произвольной траектории (рис. 3). Отсчет времени начнем с момента, когда точка находилась в положении А. Длина участка траектории АВ, пройденного материальной точкой за время t, называется длиной пути S и является скалярной функцией от времени: S = S(t).Вектор , проведенный из начального положения движущейся точки в положение её в данный момент времени, называется перемещением.Любое сложное движение твердого тела состоит из простых движении: поступательного и вращательного.Поступательным движением твердого тела называется такое движение, при котором каждая линия, соединяющая две любые точки тела, сохраняет свое неизменное положение в пространстве.Скорость путевая – расстояние, пройденное телом за единицу времениυ=
(1.4)
Скорость направлена по касательной траектории движения.
При равномерном движении точки остается постоянным модуль ее скорости υ= const, а путь, пройденный точкой за промежуток времени от t до t+Δt, ΔS=υΔt.
Если точка движется равномерно и прямолинейно вдоль оси ОХ, то зависимость ее координаты х от времени имеет вид:
х=х0+υхt, (1.5)
где х0 – значение хв начальный момент времени (t=0), а υх – проекция скорости на ось ОХ.
Если модуль вектора скорости точки изменяется с течением времени, то такое движение называется неравномерным. Путь ΔS, пройденный точкой в неравномерном движении за промежуток времени от t до t+Δt, равен:
ΔS=
υd
Величина, характеризующая быстроту изменения скорости по величине и направлению, называется ускорением. Ускорение
(υ) (1.6)
Вектор скорости можно представить как:
υ=
·υ,
где
- орта вектора скорости, его единичный вектор, касательный к траектории и совпадающий с направлением вектора скорости, тогда
(υ)
(υ
)
(υ)+υ
(1.7)
величина
(υ) (1.8)
называется тангенциальным ускорением и характеризует быстроту изменения скорости по величине и совпадает по направлению с
.
Величина
υ
(1.9)
называется нормальным ускорением и характеризует быстроту движения скорости по направлению и направленно по радиусу кривизны траектории к центру кривизны.
Кривизна С – характеризует степень искривленности плоской кривой. (1.10)Величина, обратная кривизне, называется радиусом кривизны Rв данной точке кривой (1.11)Допустим, что материальная точка за время Δt из точки А переместилась в точку В (рис. 4), радиус кривизны за это время повернется на угол Δφ. Материальная точка пройдет путь ΔS=