Презентация - Физические основы механики лектор

Физические основы механики лектор: доцент кафедры физики Александр Евгеньевич Штанько

ЛЕКЦИЯ № 1 Кинематика материальной точки 1 . Предмет физики . Физика - как основа современного естествознания. Роль физики в становлении современного инженера. Физика и высокие технологии. 2. Предмет механики . Классическая механика. Релятивистская механика. Квантовая механика. 3. Международная система единиц (СИ) . 4. Кинематика материальной точки . Модель материальной точки (частицы). Пространство и время. Система отсчета. Радиус - вектор. Траектория. Скорость и ускорение. 5. Кинематика криволинейного движения . Движение по окружности. Угловая скорость и ускорение. Нормальное, тангенциальное и полное ускорения. Движение материальной точки по плоской кривой. Радиус кривизны траектории.

Для древних греков «физика» и «философия» были синонимами, т.к. для объяснения явлений окружающего мира использовался умозрительный метод. Потом в результате научной революции XVI века физика стала отдельной наукой. В русский язык слово «физика» впервые ввёл Михаил Васильевич Ломоносов ( 1711 - 1765 ), когда он издал в России учебник физики в переводе с немецкого языка.

Физика изучает наиболее общие закономерности неживой природы, строение и свойства материи, законы движения материи и временной эволюции Вселенной. В основе физики, как науки, лежат экспериментально установленные факты, которые подтверждены независимыми исследователями при заданных контролируемых условиях.

Связные научные знания сформированы в ф изическую теорию - инструмент интеллектуального видения явлений материального мира. Одними из существенных принципов научной теории являются принцип причинности, принцип познаваемости мира, принцип верифицируемости (проверяемости), принцип наблюдаемости и другие.

Физика лежит в основе естественно - научной подготовки инженеров, развивая критическое рациональное мышление. Физика является наиболее фундаментальной наукой о природе, поэтому ее изучение закладывает основу для всех специальных технических дисциплин.

Международная система единиц СИ Законы механики устанавливают определенную связь между физическими понятиями. Большинство физических понятий имеют количественную характеристику (выражаемую в единицах измерения) и называются физическими величинами. Для задач механики достаточно 3 основных единиц: 1) единицы массы – 1 килограмм - есть масса международного прототипа, созданного из платиноиридиевого сплава и введённого в использование в 1901 году; 2) единицы времени – 1 секунда - есть 9.192.631.770 периодов электромагнитного излучения при переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133 (введён в 1967 году); 3) единица длины – 1 метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299792458 с при точно известной скорости света с 299792458 м/с (введен в 1983 году).

Кинематика материальной точки Кинематика – раздел механики, которая описывает движение, отвлекаясь от причин, вызвавших это движение. М атериальная точка (частица) - это тело, линейные размеры которого малы по сравнению с характерными длинами в решаемой задаче.

Материальная точка при своем движении описывает некоторую линию, которая называется траекторией . В зависимости от формы траектории различают прямолинейное движение, движение по окружности, криволинейное движение. Путь Δ S - это расстояние между точками 1 и 2, отсчитанное вдоль траектории. Перемещение Δ r - это прямолинейный отрезок, проведенный из точки 1 в точку 2 .

Скорость точки ( мгновенная скорость) - перемещение за малое время Вектор направлен по касательной к траектории движения. Поскольку модуль перемещения и расстояние, пройденное за малое время, совпадают, модуль вектора скорости равен производной от пути Путь, пройденный за время t равен интегралу от скорости Быстрота изменения радиус-вектора

Введем единичный вектор , связанный с точкой 1 и направленный по касательной к траектории движения точки 1 (векторы и в точке 1 совпадают). Тогда можно записать: Ускорение при криволинейном движении

Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по величине. ТАНГЕНЦИАЛЬНОЕ УСКОРЕНИЕ

Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению . НОРМАЛЬНОЕ УСКОРЕНИЕ

Модуль нормального ускорения Нормальное ускорение называют центростремительным , т.к. направлено оно к центру кривизны, перпендикулярно

УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ Рассмотрим движение точки М по окружности. Угол поворота dφ характеризует перемещения точки М за время dt ( угловой путь ) Удобно ввести – вектор элементарного поворота тела, численно равный dφ и направленный вдоль оси вращения так, чтобы глядя с конца вектора мы видели бы вращение против часовой стрелки ( направление вектора и направление вращения связаны правилом Буравчика ).

Вектор углового ускорения (при неравномерном вращении) Вектор углового ускорения направлен в ту же сторону, что и вектор угловой скорости при ускоренном вращении и в противоположную - при замедленном.

V ω R