МЕХАНИКА

Механика – раздел физики, изучающий механическое движение

Классическая механика (Механика Ньютона)

Кинематика – изучает движения тел, не рассматривая причин, вызывающих эти

движения

Динамика – изучает законы движения тел и причины, которые вызывают или изменяют

это движение

Статика – раздел механики, в котором рассматривается равновесие тел

Основные понятия классической механики:

1.

Механическое движение – изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей.

2.

Материальная точка – тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

3.

Система отсчёта (СО) – совокупность системы координат и часов, жестко связанных с телом отсчета. Тело отсчета – это тело,

относительно которого изучается движение материальной точки.

4.

Траектория – линия, вдоль которой движется тело.

Относительность механического движения:

1.

Механическое движение можно наблюдать только относительно других тел.

2.

В различных системах отсчёта скорость и перемещение, характеризующие движение одного и того же тела, могут иметь разные

модули и направления.

3.

Координаты тела, траектория движения, путь зависят от выбора системы отсчёта, то есть для одного и того же тела могут быть

разными.

Основные физические величины, характеризующие механическое движение:

1.

Путь – длина траектории. S – обозначение пути, единица измерения в СИ – 1м (метр).

2.

Скорость – это отношение всего пути, пройденного телом, к промежутку времени, в течение которого этот путь пройден:

v = s / t,

единица измерения в СИ – 1м/с (метр в секунду).

3.

Ускорение – векторная физическая величина, характеризующая изменение скорости с течением времени: a = V-

V

0/ t,

единица

измерения в СИ – 1м/c^2(метр в секунду квадрате).

Виды механического движения:

1.

По характеру движения точек – поступательное движение - это движение абсолютно твердого тела, при котором любой отрезок,

соединяющий любые две точки тела, остается параллельным самому себе.

Одинаковыми остаются при поступательном движении перемещение,

траектория, путь, скорость, ускорение.

- колебательное движение – это движение, которое повторяется или почти

через определённые

интервалы времени. Виды колебаний:

1 Вынужденные колебания — колебания, вызванные периодическим

воздействием внешних сил. Только вынужденные колебания могут быть

незатухающими.

2 Свободные колебания — колебания, возникающие в системе, которую

внешние силы вывели из равновесия и больше на нее не воздействуют.

Происходят под действием внутренних сил, стремящихся вернуть систему в

устойчивое положение. Свободные колебания со временем затухают из-за

действия сил трения или сопротивления среды.

- вращательное движение – это движение, при котором все точки тела описывают окружность.

2. По траектории на – прямолинейное движение - траектория движения – прямая линия.

- криволинейное движение- траектория движение кривая линия.

3. По скорости на – равномерное движение- это движение, при котором за любые равные промежутки времени тело совершает равные

перемещения.

- неравномерное движение- движение, при котором за равные промежутки времени тело проходит различные отрезки

пути.

4. По ускорению на – равноускоренное движение- движение, при котором тело за любые равные промежутки времени меняет свою скорость

на одинаковую величину. а>0.

- равнозамедленное движение - движение тела (материальной точки) с отрицательным ускорением, то есть при таком

движении тело равномерно замедляется.

Основные

законы

классической

механики:

1.

Первый

закон

Ньютона

(Закон инерции)

Существуют такие системы отсчета (Рассматриваются инерциальные системы

отсчёта), относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою

скорость постоянной, если на них не действуют другие тела.

ΣF

=

0 , v

=¿

const

(Инерциальные системы отсчёта, т.е. где материальная точка движется равномерно и

прямолинейно по инерции, сохраняя свою скорость),

2.

Второй

закон

Ньютона

(Закон

о

движении)

Масса тела – физическая величина (скалярная), являющаяся мерой его инерционных (инертная масса) и гравитационных

(гравитационная масса) свойств.

Сила- векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате

которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.

3.

Третий

закон

Ньютона

(Закон

о

взаимодействии)

4.

Закон всемирного тяготения

(И. Ньютон, 1667г. Закон всемирного тяготения не объясняет причин тяготения, а только

устанавливает количественные закономерности.)

Тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной

квадрату расстояния между ними:

G-гравитационная постоянная

Физический смысл гравитационной постоянной

G

:

гравитационная постоянная G численно равна модулю силы тяготения, действующей

между двумя точечными телами массой по 1кг каждое, находящимися на расстоянии 1м друг от друга.

Виды сил: 1. Сила тяжести - сила гравитации, с которой Земля притягивает к себе предметы. Формула: F= m

⋅

g

2.Сила упругости – сила возникающая при деформации тела и направлена в сторону, противоположную смещению частиц тела

из положения равновесия. Деформация – изменение объема или формы тела. Типы деформаций- растяжение (сжатие) и сдвиг,

изгиб и кручение. Виды деформации - упругие – исчезают после прекращения действия внешних сил.

- пластические – не исчезают после прекращения действия внешних сил.

Закон Гука- выполняется для малых упругих деформаций растяжения и сжатия. Определение: Сила упругости прямо

пропорциональна удлинению тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещений частиц тела при

В инерциальных системах отсчёта ускорение, приобретаемое материальной точкой,

прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и

обратно пропорционально массе материальной точки.

Материальные

точки

взаимодействуют

друг

с

другом

силами,

имеющими

одинаковую природу, равными по модулю и противоположными по

направлению.

деформации. Формула: F = –kx где k – коэффициент жесткости, х – удлинение тела (х>0 при деформации растяжения, в

законе сохраняется положительный знак, а при х<0 происходит деформация сжатия –

закон

Кулона с отрицательным знаком).

3.Сила трения – сила возникающая на поверхности соприкосновения прижатых друг к другу тел при относительном

перемещении

их и препятствует их взаимному перемещению. Формула Fтр.= μ

⋅

N где µ- коэффициент трения скольжения, зависит от

площади

соприкосновения трущихся поверхностей – медленно возрастает с её увеличением, зависит от скорости относительного

движения

поверхностей. N – сила нормального давления.

Бывает 1 сухое трение - возникает в области контакта поверхностей твёрдых тел в отсутствие жидкой или газообразной

прослойки. 2 вязкое трение- возникает при движении твёрдого тела в жидкости или газе.

Виды сил трения - трение скольжения, трение покоя, трение качения.

4.Вес тела

– это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. Формула Р=mg

Основные величины классической механики:

1.

Импульс тела (количество движения)

— это векторная (имеющая направление) физическая величина, численно равная произведению

массы тела на его скорость. Формула p=mv . Векторы скорости и импульса всегда сонаправлены. Обозначается буквой p. Единица

измерения в СИ — кг*м/с.

2.

Импульс силы

– векторная физическая величина, являющаяся мерой действия силы за некоторый промежуток времени.

Формула Δp=FΔt

3.

Энергия

- физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело (или несколько тел). Энергия выражается в

системе СИ в тех же единицах, что и работа, то есть в джоулях. Чем большую работу может совершить тело, тем большей энергией

оно обладает. Виды энергии – 1. Потенциальная энергия - эта

энергия взаимодействия тела с другими телами или взаимодействия

между

частями одного целого. Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей, характеризует, какую работу

должна совершить сила тяжести, чтобы опустить это тело снова на нулевой уровень. Формула Ep= mgh

- 2. Кинетическая энергия – это энергию движения тела. Она говорит о том, какую работу нужно совершить,

чтобы придать телу определенную скорость. Формула Ek = mv2/2

Законы сохранения в механике:

1.

Закон сохранения импульса

-

Векторная сумма импульсов тел в замкнутой системе постоянна. Формула m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

2.

Закон сохранения энергии

- энергия не возникает и не исчезает, а только превращается из одной формы (потенциальной энергии) в

другую — кинетическую. Формула Еполн. мех. = Еп + Eк = const