Mechanický pohyb. Školská encyklopédia

Dnes si povieme niečo o systematickom štúdiu fyziky a jej prvej sekcii – mechanike. Štúdium fyziky odlišné typy zmeny alebo procesy vyskytujúce sa v prírode a ktoré procesy primárne zaujímali našich predkov? Samozrejme, ide o procesy spojené s pohybom. Premýšľali, či kopija, ktorú hodili, dosiahne mamuta; boli zvedaví, či posol s dôležitými správami stihne doraziť do susednej jaskyne pred západom slnka. Všetky tieto typy pohybu a mechanický pohyb vo všeobecnosti študuje sekcia nazývaná mechanika.

Všade, kam sa pozrieme, je veľa príkladov mechanického pohybu okolo nás: niečo sa otáča, niečo skáče hore a dole, niečo sa pohybuje dopredu a dozadu a iné telesá môžu byť v pokoji, čo je tiež príklad mechanického pohybu, ktorého rýchlosť je nula.

Definícia

Mechanický pohyb sa nazýva zmena polohy telies v priestore voči iným telesám v čase (obr. 1).

Ryža. 1. Mechanický pohyb

Tak ako je fyzika rozdelená do niekoľkých sekcií, aj mechanika má svoje sekcie. Prvý z nich sa nazýva kinematika. Sekcia mechaniky kinematika odpovedá na otázku, ako sa telo pohybuje. Predtým, ako začnete pracovať na štúdiu mechanického pohybu, je potrebné definovať a naučiť sa základné pojmy, takzvané ABC kinematiky. V tejto lekcii sa naučíme:

Vyberte si referenčný systém na štúdium pohybu tela;

Zjednodušte úlohy mentálnym nahradením tela hmotným bodom;

Určte trajektóriu pohybu, nájdite cestu;

Rozlišujte medzi typmi pohybov.

Pri definovaní mechanického pohybu má výraz osobitný význam vo vzťahu k iným telesám. Vždy si musíme zvoliť takzvané referenčné telo, teda teleso, voči ktorému budeme uvažovať o pohybe objektu, ktorý študujeme. Jednoduchý príklad: pohnite rukou a povedzte mi, či sa pohne? Áno, samozrejme, vo vzťahu k hlave, ale vo vzťahu k gombíku na vašej košeli sa nepohne. Preto je výber referencie veľmi dôležitý, pretože vo vzťahu k niektorým telesám k pohybu dochádza, ale vzhľadom k iným telesám k pohybu nedochádza. Najčastejšie sa ako referenčné teleso volí teleso, ktoré je vždy po ruke, alebo skôr pod nohami, - to je naša Zem, ktorá je vo väčšine prípadov referenčným telesom.

Vedci dlho diskutovali o tom, či sa Zem točí okolo Slnka alebo Slnko sa točí okolo Zeme. V skutočnosti je to z hľadiska fyziky, z hľadiska mechanického pohybu, len spor o referenčné teleso. Ak za referenčné teleso považujeme Zem, tak áno, Slnko sa otáča okolo Zeme, ak za referenčné teleso považujeme Slnko, potom sa Zem otáča okolo Slnka; Preto je dôležitý pojem referenčný súbor.

Ako opísať zmenu polohy tela?

Aby bolo možné presne špecifikovať polohu pre nás zaujímavého telesa voči referenčnému telesu, je potrebné k referenčnému telesu priradiť súradnicový systém (obr. 2).

Keď sa teleso pohybuje, súradnice sa menia a na to, aby sme ich zmenu popísali, potrebujeme prístroj na meranie času. Ak chcete opísať pohyb, musíte mať:

Referenčný orgán;

Súradnicový systém spojený s referenčným orgánom;

Zariadenie na meranie času (hodiny).

Všetky tieto objekty spolu tvoria referenčný rámec. Kým nezvolíme referenčný rámec, nemá zmysel popisovať mechanický pohyb – nebudeme si istí, ako sa teleso pohybuje. Jednoduchý príklad: kufor ležiaci na poličke v pohybujúcom sa kupé vlaku je pre cestujúceho jednoducho v kľude, no pre človeka stojaceho na nástupišti sa pohybuje. Ako vidíme, to isté teleso je v pohybe aj v pokoji, celý problém je v tom, že referenčné systémy sú odlišné (obr. 3).

Ryža. 3. Rôzne systémy podávania správ

Závislosť trajektórie od výberu referenčného systému

Odpovedzme si na zaujímavú a dôležitú otázku: či tvar trajektórie a dráha, ktorú teleso prejde, závisí od výberu referenčného systému. Predstavte si situáciu, keď je cestujúci vo vlaku, vedľa ktorého je na stole pohár vody. Aká bude dráha skla v systéme hlásení priradených k cestujúcemu (referenčným orgánom je cestujúci)?

Sklo je samozrejme voči spolujazdcovi nehybné. To znamená, že trajektória je bod a posunutie je rovnaké (obr. 4).

Ryža. 4. Dráha skla vzhľadom na cestujúceho vo vlaku

Aká bude dráha skla vzhľadom na cestujúceho, ktorý čaká na vlak na nástupišti? Tomuto cestujúcemu sa bude zdať, že sklo sa pohybuje v priamom smere a má nenulovú dráhu (obr. 5).

Ryža. 5. Dráha skla vzhľadom na cestujúceho na nástupišti

Z vyššie uvedeného môžeme usúdiť, že trajektória a dráha závisia od výberu referenčného systému.

Aby bolo možné opísať mechanický pohyb, je najprv potrebné rozhodnúť o referenčnom systéme.

Študujeme pohyb, aby sme predpovedali, kde sa ten alebo onen objekt bude nachádzať v požadovanom čase. Hlavná úloha mechaniky- kedykoľvek určiť polohu tela. Čo znamená opísať pohyb telesa?

Zoberme si príklad: autobus jazdí z Moskvy do Petrohradu (obr. 6). Záleží nám na veľkosti autobusu v porovnaní so vzdialenosťou, ktorú prejde?

Ryža. 6. Pohyb autobusom z Moskvy do Petrohradu

Samozrejme, veľkosť autobusu v tomto prípade možno zanedbať. Zbernicu môžeme opísať ako jeden pohyblivý bod, inak sa nazýva hmotný bod.

Definícia

Teleso, ktorého rozmery možno v tomto probléme zanedbať, sa nazýva tzv hmotný bod.

Ten istý orgán, v závislosti od podmienok problému, môže alebo nemusí byť materiálnym bodom. Pri presune autobusu z Moskvy do Petrohradu možno autobus považovať za hmotný bod, pretože jeho rozmery nie sú porovnateľné so vzdialenosťou medzi mestami. Ale ak do autobusu vletela mucha a my chceme študovať jej pohyb, tak v tomto prípade sú pre nás dôležité rozmery autobusu a už to nebude hmotný bod.

Najčastejšie v mechanike budeme študovať presne pohyb hmotného bodu. Pri pohybe hmotný bod postupne prechádza polohou pozdĺž určitej čiary.

Definícia

Čiara, po ktorej sa teleso (alebo hmotný bod) pohybuje, sa nazýva trajektória pohybu tela ( ryža. 7).

Ryža. 7. Trajektória bodu

Niekedy pozorujeme trajektóriu (napríklad proces známkovania vyučovacej hodiny), ale najčastejšie je trajektóriou nejaká pomyselná čiara. Ak máme meracie prístroje, vieme zmerať dĺžku dráhy, po ktorej sa teleso pohybovalo a určiť veličinu tzv cesta(obr. 8).

Definícia

Cesta po určitom čase prejde telom dĺžka úseku trajektórie.

Ryža. 8. Cesta

Existujú dva hlavné typy pohybu – priamočiary a krivočiary pohyb.

Ak je trajektória tela priamka, pohyb sa nazýva priamočiary. Ak sa teleso pohybuje po parabole alebo po akejkoľvek inej krivke, hovoríme o krivočiarom pohybe. Keď uvažujeme o pohybe nielen hmotného bodu, ale o pohybe reálneho telesa, rozlišujeme ešte dva druhy pohybu: translačný pohyb a rotačný pohyb.

Translačný a rotačný pohyb. Príklad

Ktoré pohyby sa nazývajú translačné a ktoré sú rotačné? Zoberme si túto otázku na príklade ruského kolesa. Ako sa pohybuje kabína ruského kolesa? Označme dva ľubovoľné body kabíny a spojíme ich priamkou. Koleso sa točí. Po určitom čase označte rovnaké body a spojte ich. Výsledné čiary budú ležať na rovnobežných čiarach (obr. 9).

Ryža. 9. Pohyb kabíny ruského kolesa dopredu

Ak priamka vedená cez akékoľvek dva body telesa zostane počas pohybu rovnobežná so sebou, potom pohyb volal progresívne.

Inak máme do činenia s rotačným pohybom. Ak by priamka nebola rovnobežná s vami, potom by cestujúci s najväčšou pravdepodobnosťou vypadol z kabíny kolesa (obr. 10).

Ryža. 10.Otočný pohyb kolesa kabíny

Rotačné je pohyb telesa, pri ktorom jeho body opisujú kružnice ležiace v rovnobežných rovinách. Priamka spájajúca stredy kružníc sa nazýva os otáčania.

Veľmi často sa musíme zaoberať kombináciou translačného a rotačného pohybu, takzvaným translačným-rotačným pohybom. Najjednoduchším príkladom takéhoto pohybu je pohyb skokana do vody (obr. 11). Vykonáva rotáciu (sault), no zároveň sa jeho ťažisko posúva dopredu v smere vody.

Ryža. 11. Translačný-rotačný pohyb

Dnes sme študovali ABC kinematiky, teda základné, najdôležitejšie pojmy, ktoré nám neskôr umožnia prejsť k riešeniu hlavného problému mechaniky – určovania polohy tela v každom okamihu.

Bibliografia

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fyzika (základná úroveň) - M.: Mnemosyne, 2012.
Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fyzika 10. ročník. - M.: Mnemosyne, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fyzika - 9, Moskva, Vzdelávanie, 1990.

Internetový portál „Av-physics.narod.ru“ ().
Internetový portál „Rushkolnik.ru“ ().
Internetový portál „Testent.ru“ ().

Domáca úloha

Zamyslite sa nad tým, čo je referenčné telo, keď povieme:

kniha nehybne leží na stole v kupé idúceho vlaku;
letuška prechádza kabínou pre cestujúcich lietadla po štarte;
Zem sa otáča okolo svojej osi.

Mechanický pohyb je zmena polohy telesa v priestore voči iným telesám.

Napríklad po ceste sa pohybuje auto. V aute sú ľudia. Ľudia sa pohybujú spolu s autom po ceste. To znamená, že ľudia sa pohybujú v priestore vzhľadom na cestu. Ale vzhľadom na samotné auto sa ľudia nehýbu. Toto sa ukazuje. Ďalej stručne zvážime hlavné typy mechanického pohybu.

Pohyb vpred- ide o pohyb telesa, pri ktorom sa všetky jeho body pohybujú rovnako.

Napríklad to isté auto sa pohybuje vpred po ceste. Presnejšie povedané, iba karoséria automobilu vykonáva translačný pohyb, zatiaľ čo jeho kolesá vykonávajú rotačný pohyb.

Rotačný pohyb je pohyb telesa okolo určitej osi. Pri takomto pohybe sa všetky body tela pohybujú v kruhoch, ktorých stredom je táto os.

Kolesá, ktoré sme spomínali, vykonávajú rotačný pohyb okolo svojich osí a súčasne kolesá vykonávajú translačný pohyb spolu s karosériou auta. To znamená, že koleso vykonáva rotačný pohyb vzhľadom na os a translačný pohyb vzhľadom na vozovku.

Oscilačný pohyb- Ide o periodický pohyb, ktorý sa vyskytuje striedavo v dvoch opačných smeroch.

Napríklad kyvadlo v hodinách vykonáva kmitavý pohyb.

Progresívne a rotačný pohyb- najviac jednoduché typy mechanický pohyb.

Relativita mechanického pohybu

Všetky telesá vo vesmíre sa pohybujú, takže neexistujú žiadne telesá, ktoré by boli v absolútnom pokoji. Z toho istého dôvodu je možné určiť, či sa teleso pohybuje alebo nie iba vo vzťahu k nejakému inému telesu.

Napríklad po ceste sa pohybuje auto. Cesta sa nachádza na planéte Zem. Cesta je stále. Preto je možné merať rýchlosť auta vzhľadom na stojacu cestu. Cesta je však vzhľadom k Zemi nehybná. Samotná Zem sa však točí okolo Slnka. V dôsledku toho sa cesta spolu s autom točí aj okolo Slnka. V dôsledku toho auto vykonáva nielen translačný pohyb, ale aj rotačný pohyb (vzhľadom na Slnko). Vo vzťahu k Zemi však auto robí iba translačný pohyb. Toto ukazuje relativita mechanického pohybu.

Relativita mechanického pohybu– ide o závislosť trajektórie telesa, prejdenej vzdialenosti, pohybu a rýchlosti od voľby referenčné systémy.

Materiálny bod

V mnohých prípadoch možno veľkosť telesa zanedbať, pretože rozmery tohto telesa sú malé v porovnaní so vzdialenosťou, ktorú toto teleso prejde, alebo v porovnaní so vzdialenosťou medzi týmto telesom a inými telesami. Pre zjednodušenie výpočtov možno takéto teleso bežne považovať za hmotný bod, ktorý má hmotnosť tohto telesa.

Materiálny bod je teleso, ktorého rozmery možno za daných podmienok zanedbať.

Auto, ktoré sme už mnohokrát spomínali, môžeme brať ako hmotný bod vzhľadom na Zem. Ale ak sa v tomto aute pohybuje človek, tak už nie je možné zanedbať veľkosť auta.

Spravidla pri riešení úloh vo fyzike považujeme pohyb telesa za pohyb hmotného bodu a pracujú s takými pojmami, ako je rýchlosť hmotného bodu, zrýchlenie hmotného bodu, hybnosť hmotného bodu, zotrvačnosť hmotného bodu atď.

Referenčný rámec

Hmotný bod sa pohybuje relatívne k iným telesám. Teleso, voči ktorému sa tento mechanický pohyb zvažuje, sa nazýva referenčné teleso. Referenčný orgán sa vyberajú ľubovoľne v závislosti od úloh, ktoré sa majú riešiť.

Súvisí s referenčným orgánom súradnicový systém, ktorý je referenčným bodom (počiatkom). Súradnicový systém má 1, 2 alebo 3 osi v závislosti od jazdných podmienok. Poloha bodu na priamke (1 os), rovine (2 osi) alebo v priestore (3 osi) je určená jednou, dvoma alebo tromi súradnicami. Na určenie polohy tela v priestore v každom okamihu je tiež potrebné nastaviť začiatok odpočítavania času.

Referenčný rámec je súradnicový systém, referenčné teleso, s ktorým je súradnicový systém spojený a zariadenie na meranie času. Pohyb tela sa berie do úvahy vzhľadom na referenčný systém. Rovnaké teleso vo vzťahu k rôznym referenčným telesám v rôznych súradnicových systémoch môže mať úplne odlišné súradnice.

Trajektória pohybu závisí aj od výberu referenčného systému.

Typy referenčných systémov môžu byť rôzne, napríklad pevný referenčný systém, pohyblivý referenčný systém, inerciálny referenčný systém, neinerciálny referenčný systém.

Kinematika

Mechanický pohyb- ide o zmenu polohy telies v priestore voči sebe v čase.
Mechanický pohyb môže byť rovný alebo zakrivený, rovnomerný alebo nerovnomerný.

Hmotný bod je teleso, ktorého veľkosť a tvar možno pri riešení problému ignorovať.
Podmienky, za ktorých možno teleso považovať za hmotný bod:
1. ak sú jeho rozmery malé v porovnaní so vzdialenosťou, ktorú prejde.
2. ak sa pohne dopredu.
Čo je pohyb vpred?
Teleso sa pohybuje translačne, ak sa všetky jeho body pohybujú rovnako.
alebo sa teleso pohybuje translačne, ak sa priamka vedená cez dva body tohto telesa, keď sa pohybuje, posunie rovnobežne s jeho pôvodnou polohou.

Referenčný systém (RS)

Referenčné teleso, s ním spojený súradnicový systém a hodiny na počítanie času pohybu tvoria referenčný systém.
Referenčné teleso je teleso, voči ktorému sa určuje poloha iných (pohybujúcich sa) telies.

Relativita pohybu

Po vozni kráča osoba proti pohybu vlaku (obr. 1). Rýchlosť vlaku vzhľadom na zemský povrch je 20 m/s a rýchlosť osoby voči vozňu je 1 m/s. Určte, akou rýchlosťou a akým smerom sa osoba pohybuje vzhľadom na zemský povrch.

Uvažujme takto. Ak by osoba nešla popri vozni, presunula by sa spolu s vlakom na vzdialenosť 40 m, ale za ten istý čas prešla vzdialenosť 1 m proti pohybu vlaku. Preto sa za čas rovnajúci sa 1 s posunul oproti zemskému povrchu len o 19 m v smere vlaku. To znamená, že rýchlosť osoby vzhľadom na zemský povrch je 19 m/s a smeruje rovnakým smerom ako rýchlosť vlaku. V referenčnej sústave spojenej s vlakom sa teda osoba pohybuje rýchlosťou 1 m/s a v referenčnej sústave spojenej s akýmkoľvek telesom na povrchu zeme rýchlosťou 19 m/s, a tieto rýchlosti sú smerované v opačných smeroch. To vidíme rýchlosť je relatívna, t.j. rýchlosť toho istého telesa v rôznych referenčných systémoch sa môže líšiť v číselnej hodnote aj v smere.

Teraz sa pozrime na ďalší príklad. Predstavte si, že helikoptéra klesá kolmo k zemi. Vo vzťahu k vrtuľníku akýkoľvek bod rotora, napríklad bod A (obr. 2), sa bude neustále pohybovať v kruhu, ktorý je na obrázku znázornený ako plná čiara. Pre pozorovateľa na zemi sa ten istý bod bude pohybovať po špirálovej trajektórii (prerušovaná čiara). Z tohto príkladu je zrejmé, že trajektória pohybu je tiež relatívna, t.j. trajektória pohybu toho istého telesa môže byť v rôznych referenčných sústavách rôzna.

Z toho vyplýva cesta je relatívna veličina, dráha je napokon súčtom dĺžok všetkých úsekov trajektórie, ktoré teleso prešlo za uvažované časové obdobie. To je zrejmé najmä v prípadoch, keď fyzické telo sa pohybuje v jednej referenčnej sústave a v inej je v pokoji. Napríklad osoba sediaca v idúcom vlaku prejde určitú dráhu s v rámci spojenom so Zemou a v referenčnom rámci spojenom s vlakom je jeho dráha nulová.

teda relativity pohyby, sa prejavuje V tá rýchlosť, dráha, dráha A niektoré ostatné charakteristiky pohybu sú relatívne, t.j. v rôznych referenčných systémoch môžu byť rôzne.

Relativita mechanického pohybu.
1. Mechanický pohyb možno pozorovať len vzhľadom na iné telesá. Je nemožné zistiť zmenu polohy tela, ak nie je s čím porovnávať. 2. B rôzne systémy referenčné, fyzikálne veličiny (rýchlosť, zrýchlenie, výchylka a pod.) charakterizujúce pohyb toho istého telesa môžu byť rôzne. 3. Charakter pohybu, trajektória pohybu a pod. sa líšia v rôznych referenčných systémoch pre to isté teleso.
Nechajte dva CO pohybovať sa voči sebe konštantnou rýchlosťou . Poloha bodu A v stacionárnom systéme K je určená vektorom a v pohyblivom systéme K 1 - vektorom. Z výkresu to vidíme. Táto rovnica vám umožňuje prechádzať z jedného CO do druhého. Zároveň sa domnievame, že čas plynie v oboch SO rovnako. Sústavu K budeme konvenčne nazývať stacionárnou a sústavu K 1 pohyblivú.
Potom pre prípad, keď súradnice y a z sa nemenia, dostaneme: - Galileovské premeny .
Z týchto rovníc vyplýva: - vzdialenosť medzi dvoma bodmi je absolútna, t.j. nezávisí od výberu CO. Nech sú súradnice bodov v pevnej referenčnej sústave x a x" a v mobilnej verzii x 1 a x 1". Potom ; Rozdeľme pravé a ľavá strana rovnice pre časové obdobie, počas ktorého sa pohyb uskutočnil. Dostaneme: - zákon sčítania rýchlostí Tu je rýchlosť bodu vzhľadom na stacionárny referenčný bod rovná vektorovému súčtu rýchlosti bodu voči pohybujúcemu sa referenčnému bodu a rýchlosti najpohyblivejšieho referenčného bodu voči stacionárnemu referenčnému bodu. bod.
Rýchlosť pohybu CO vzhľadom k stacionárnemu sa nazýva. prenosná rýchlosť.
Pri riešení problémov je často vhodné brať jedno z telies pohybujúcich sa vzhľadom k Zemi ako stacionárne. Potom sa rýchlosť Zeme v tomto CO bude čo do veľkosti a opačného smeru rovnať rýchlosti daného telesa.
Ak sú rýchlosti v 1 a u smerované spolu, tak sa ich priemetne sčítajú, ak sú opačne nasmerované (telesá sú odstránené) - odčítajú sa. Ak sú rýchlosti nasmerované v pravom uhle - ak je uhol ľubovoľný, potom je potrebné použiť kosínusovú vetu: .
Tieto závery platia pre rýchlosti oveľa nižšie ako je rýchlosť svetla vo vákuu (3,10 8 m/s).

4. Mechanické charakteristiky pohybu: rýchlosť, zrýchlenie, výchylka

Jednotný pohyb – ide o pohyb konštantnou rýchlosťou, teda keď sa rýchlosť nemení (v = konštantná) a nedochádza k zrýchleniu alebo spomaleniu (a = 0).

Priamy pohyb - ide o pohyb po priamke, to znamená, že dráha priamočiareho pohybu je priamka.

- ide o pohyb, pri ktorom telo robí rovnaké pohyby v ľubovoľných rovnakých časových intervaloch. Ak napríklad rozdelíme určitý časový interval na jednosekundové intervaly, potom sa pri rovnomernom pohybe teleso posunie o rovnakú vzdialenosť pre každý z týchto časových intervalov.

Rýchlosť rovnomerného priamočiareho pohybu nezávisí od času a v každom bode trajektórie smeruje rovnako ako pohyb telesa. To znamená, že vektor posunutia sa zhoduje v smere s vektorom rýchlosti. V tomto prípade sa priemerná rýchlosť za akékoľvek časové obdobie rovná okamžitej rýchlosti:

V cp = v

Rýchlosť rovnomerného lineárneho pohybu je fyzikálna vektorová veličina rovnajúca sa pomeru pohybu telesa za ľubovoľné časové obdobie k hodnote tohto intervalu t:

Rýchlosť rovnomerného priamočiareho pohybu teda ukazuje, koľko pohybu vykoná hmotný bod za jednotku času.

Sťahovanie s rovnomerným lineárnym pohybom je určený vzorcom:

Prejdená vzdialenosť v lineárnom pohybe sa rovná modulu posunutia. Ak sa kladný smer osi OX zhoduje so smerom pohybu, potom sa priemet rýchlosti na os OX rovná veľkosti rýchlosti a je kladný:

V x = v, teda v > 0

Priemet posunu na os OX sa rovná:

S = vt = x – x 0

kde x 0 je počiatočná súradnica telesa, x je konečná súradnica telesa (alebo súradnica telesa kedykoľvek)

Pohybová rovnica , teda závislosť súradníc telesa od času x = x(t), má tvar:

X = x 0 + vt

Ak je kladný smer osi OX opačný k smeru pohybu telesa, potom je priemet rýchlosti telesa na os OX záporný, rýchlosť je menšia ako nula (v< 0), и тогда уравнение движения принимает вид:

X = x 0 - vt

Rovnomerný lineárny pohyb - Toto je špeciálny prípad nerovnomerného pohybu.

Nerovnomerný pohyb - ide o pohyb, pri ktorom telo (hmotný bod) robí nerovnomerné pohyby počas rovnakých časových úsekov. Napríklad mestský autobus sa pohybuje nerovnomerne, pretože jeho pohyb pozostáva hlavne zo zrýchlenia a spomalenia.

Rovnako striedavý pohyb - ide o pohyb, pri ktorom sa rýchlosť telesa (hmotného bodu) mení rovnomerne za rovnaký čas.

Zrýchlenie telesa pri rovnomernom pohybe zostáva konštantná čo do veľkosti a smeru (a = const).

Rovnomerný pohyb môže byť rovnomerne zrýchlený alebo rovnomerne spomalený.

Rovnomerne zrýchlený pohyb - ide o pohyb telesa (hmotného bodu) s kladným zrýchlením, to znamená, že pri takomto pohybe sa teleso zrýchľuje s konštantným zrýchlením. V prípade rovnomerne zrýchleného pohybu sa modul rýchlosti tela časom zvyšuje a smer zrýchlenia sa zhoduje so smerom rýchlosti pohybu.

Rovnaký spomalený pohyb - ide o pohyb telesa (hmotného bodu) so záporným zrýchlením, to znamená, že pri takomto pohybe sa teleso rovnomerne spomaľuje. Pri rovnomerne spomalenom pohybe sú vektory rýchlosti a zrýchlenia opačné a modul rýchlosti sa časom znižuje.

V mechanike je každý priamočiary pohyb zrýchlený, preto sa spomalený pohyb od zrýchleného líši len v znamienku priemetu vektora zrýchlenia na zvolenú os súradnicového systému.

Priemerná variabilná rýchlosť sa určí vydelením pohybu tela časom, počas ktorého bol tento pohyb vykonaný. Jednotkou priemernej rýchlosti je m/s.

V cp = s/t

Okamžitá rýchlosť je rýchlosť telesa (hmotného bodu) v tento momentčase alebo v danom bode trajektórie, t. j. hranici, ku ktorej smeruje priemerná rýchlosť s nekonečným poklesom v časovom intervale Δt:

Vektor okamžitej rýchlosti rovnomerne striedavý pohyb možno nájsť ako prvú deriváciu vektora posunu vzhľadom na čas:

Vektorová projekcia rýchlosti na osi OX:

V x = x'

toto je derivácia súradnice vzhľadom na čas (podobne sa získajú projekcie vektora rýchlosti na iné súradnicové osi).

Zrýchlenie je veličina, ktorá určuje rýchlosť zmeny rýchlosti telesa, t.j. hranicu, ku ktorej smeruje zmena rýchlosti s nekonečným poklesom v časovom úseku Δt:

Vektor zrýchlenia rovnomerne striedavého pohybu možno nájsť ako prvú deriváciu vektora rýchlosti vzhľadom na čas alebo ako druhú deriváciu vektora posunu vzhľadom na čas:

= " = "

Ak vezmeme do úvahy, že 0 je rýchlosť telesa v počiatočnom časovom okamihu (počiatočná rýchlosť), je rýchlosť telesa v danom časovom okamihu (konečná rýchlosť), t je časový úsek, počas ktorého nastala zmena rýchlosti , vzorec zrýchlenia bude nasledovný:

Odtiaľ vzorec jednotnej rýchlosti kedykoľvek:

= 0 + t

Ak sa teleso pohybuje priamočiaro pozdĺž osi OX priamočiareho karteziánskeho súradnicového systému, ktorý sa zhoduje v smere s trajektóriou telesa, potom je projekcia vektora rýchlosti na túto os určená vzorcom:

V x = v 0x + a x t

Keďže pri rovnomernom pohybe je zrýchlenie konštantné (a = const), graf zrýchlenia je priamka rovnobežná s osou 0t.

Ryža. 1. Závislosť zrýchlenia tela od času.

Závislosť rýchlosti od času je lineárna funkcia, ktorej grafom je priamka (obr. 2)

Mechanický pohyb

Mechanický pohyb telesa je zmena jeho polohy v priestore vzhľadom na iné telesá v priebehu času. V tomto prípade telesá interagujú podľa zákonov mechaniky.

Odvetvie mechaniky, ktoré popisuje geometrické vlastnosti pohybu bez zohľadnenia príčin, ktoré ho spôsobujú, sa nazýva kinematika.

Vo viac všeobecný význam pohyb sa nazýva zmena stavu fyzikálneho systému v priebehu času. Môžeme napríklad hovoriť o pohybe vlny v médiu.

Druhy mechanického pohybu

Mechanický pohyb možno zvážiť pre rôzne mechanické predmety:

Pohyb hmotného bodu je úplne určená zmenou jeho súradníc v čase (napríklad dve v rovine). Toto je skúmané kinematikou bodu. najmä dôležité vlastnosti pohyby sú trajektóriou hmotného bodu, posunutím, rýchlosťou a zrýchlením.
- Priamočiare pohyb bodu (keď je vždy na priamke, rýchlosť je rovnobežná s touto priamkou)
- Krivočiary pohyb� - pohyb bodu po trajektórii, ktorá nie je priamka, s ľubovoľným zrýchlením a ľubovoľnou rýchlosťou v ľubovoľnom čase (napríklad pohyb po kruhu).
Pevný pohyb tela pozostáva z pohybu ktoréhokoľvek z jeho bodov (napríklad ťažiska) a rotačného pohybu okolo tohto bodu. Študované kinematikou tuhej karosérie.
- Ak nedôjde k rotácii, potom sa pohyb nazýva progresívne a je úplne určený pohybom zvoleného bodu. Pohyb nemusí byť nutne lineárny.
- Pre popis rotačný pohyb�- pohyby tela vo vzťahu k vybranému bodu, napríklad fixované v bode�- použite Eulerove uhly. Ich počet v prípade trojrozmerného priestoru je tri.
- Tiež pre pevné telo existuje plochý pohyb� je pohyb, pri ktorom trajektórie všetkých bodov ležia v rovnobežných rovinách, pričom je úplne určený jedným z rezov telesa a rez telesom je určený polohou ľubovoľných dvoch bodov.
Pohyb kontinua. Tu sa predpokladá, že pohyb jednotlivých častíc prostredia je od seba celkom nezávislý (spravidla obmedzený len podmienkami spojitosti rýchlostných polí), preto je počet definujúcich súradníc nekonečný (funkcie sa stávajú neznámymi).

Geometria pohybu

Relativita pohybu

Relativita je závislosť mechanického pohybu telesa od referenčného systému. Bez špecifikácie referenčného systému nemá zmysel hovoriť o pohybe.

Koncept mechaniky. Mechanika je časť fyziky, ktorá študuje pohyb telies, interakciu telies alebo pohyb telies pri nejakom druhu interakcie.

Hlavná úloha mechaniky- ide o určenie polohy tela v akomkoľvek čase.

Úseky mechaniky: kinematika a dynamika. Kinematika je oblasť mechaniky, ktorá študuje geometrické vlastnosti pohybov bez zohľadnenia ich hmotnosti a síl, ktoré na ne pôsobia. Dynamika je odvetvie mechaniky, ktoré študuje pohyb telies pod vplyvom síl, ktoré na ne pôsobia.

Pohyb. Charakteristiky pohybu. Pohyb je zmena polohy telesa v priestore v čase vzhľadom na iné telesá. Charakteristika pohybu: prejdená vzdialenosť, pohyb, rýchlosť, zrýchlenie.

Mechanický pohyb – Ide o zmenu polohy telesa (alebo jeho častí) v priestore vzhľadom na iné telesá v priebehu času.

Pohyb vpred

Rovnomerný pohyb tela. Demonštrované prostredníctvom videa s vysvetleniami.

Nerovnomerný mechanický pohyb- ide o pohyb, pri ktorom telo robí nerovnomerné pohyby v rovnakých časových intervaloch.

Relativita mechanického pohybu. Demonštrované prostredníctvom videa s vysvetleniami.

Referenčný bod a referenčný systém v mechanickom pohybe. Teleso, voči ktorému sa pohyb zvažuje, sa nazýva referenčný bod. Vzťažný systém pri mechanickom pohybe je referenčným bodom a súradnicovým systémom hodín.

Referenčný systém. Charakteristika mechanického pohybu. Referenčný systém demonštruje video s vysvetlivkami. Mechanický pohyb má nasledujúce charakteristiky: Dráha; cesta; rýchlosť; Čas.

Priama trajektória- Toto je čiara, po ktorej sa telo pohybuje.

Krivočiary pohyb. Demonštrované prostredníctvom videa s vysvetleniami.

Cesta a pojem skalárne množstvo. Demonštrované prostredníctvom videa s vysvetleniami.

Fyzikálne vzorce a jednotky merania charakteristík mechanického pohybu:

Označenie množstva	Jednotky merania	Vzorec na určenie hodnoty
Cesta-s	m, km	S= vt
čas- t	s, hodina	T = s/v
Rýchlosť -v	m/s, km/h	V = s/ t

P koncept zrýchlenia. Odhalené s video ukážkou, s vysvetleniami.

Vzorec na určenie veľkosti zrýchlenia:

3. Newtonove zákony dynamiky.

Veľký fyzik I. Newton. I. Newton vyvrátil starodávne predstavy, že zákony pohybu pozemských a nebeských telies sú úplne odlišné. Celý vesmír podlieha jednotným zákonom, ktoré sa dajú formulovať matematicky.

Dva zásadné problémy, ktoré rieši fyzika I. Newtona:

1. Vytvorenie axiomatického základu pre mechaniku, čím sa táto veda preniesla do kategórie prísnych matematických teórií.

2. Vytváranie dynamiky, ktorá spája správanie tela s charakteristikami vonkajších vplyvov (síl) naň.

1. Každé teleso je naďalej udržiavané v stave pokoja alebo rovnomerného a priamočiareho pohybu, kým a pokiaľ nie je prinútené aplikovanými silami tento stav zmeniť.

2. Zmena hybnosti je úmerná použitej sile a vyskytuje sa v smere priamky, pozdĺž ktorej táto sila pôsobí.

3. Akcia má vždy rovnakú a opačnú reakciu, inak sú interakcie dvoch telies navzájom rovnaké a smerujú opačným smerom.

I. Newtonov prvý dynamický zákon. Každé teleso je naďalej udržiavané v stave pokoja alebo rovnomerného a priamočiareho pohybu, kým a pokiaľ nie je prinútené aplikovanými silami tento stav zmeniť.

Pojmy zotrvačnosti a zotrvačnosti telesa. Zotrvačnosť je jav, pri ktorom sa telo snaží udržať svoj pôvodný stav. Zotrvačnosť je vlastnosť telesa udržiavať pohybový stav. Vlastnosť zotrvačnosti je charakterizovaná telesnou hmotnosťou.

Newtonov vývoj Galileovej teórie mechaniky. Na dlhú dobu verilo sa, že na udržanie akéhokoľvek pohybu je potrebné vykonávať nekompenzovaný vonkajší vplyv iných orgánov. Newton rozbil tieto názory odvodené od Galilea.

Inerciálna referenčná sústava. Vzťažné sústavy, voči ktorým sa voľné teleso pohybuje rovnomerne a priamočiaro, sa nazývajú inerciálne.

Prvý Newtonov zákon – zákon inerciálnych sústav. Prvý Newtonov zákon je postulát o existencii inerciálnych vzťažných sústav. V inerciálnych referenčných systémoch sú mechanické javy opísané najjednoduchšie.

I. Newtonov druhý dynamický zákon. V inerciálnej vzťažnej sústave môže nastať priamočiary a rovnomerný pohyb len vtedy, ak na teleso nepôsobia iné sily alebo je ich pôsobenie kompenzované, t.j. vyvážený. Demonštrované prostredníctvom videa s vysvetleniami.

Princíp superpozície síl. Demonštrované prostredníctvom videa s vysvetleniami.

Koncept telesnej hmotnosti. Hmotnosť je jednou z najzákladnejších fyzikálnych veličín. Hmota charakterizuje niekoľko vlastností tela naraz a má množstvo dôležitých vlastností.

Sila je ústredným pojmom druhého Newtonovho zákona. Druhý Newtonov zákon určuje, že telo sa potom bude pohybovať so zrýchlením, keď naň pôsobí sila. Sila je mierou interakcie dvoch (alebo viacerých) telies.

Dva závery klasickej mechaniky z druhého zákona I. Newtona:

1. Zrýchlenie telesa priamo súvisí so silou pôsobiacou na teleso.

2. Zrýchlenie telesa priamo súvisí s jeho hmotnosťou.

Ukážka priamej závislosti zrýchlenia telesa od jeho hmotnosti

I. Newtonov tretí dynamický zákon. Demonštrované prostredníctvom videa s vysvetleniami.

Význam zákonov klasickej mechaniky pre modernú fyziku. Mechanika založená na Newtonových zákonoch sa nazýva klasická mechanika. V rámci klasickej mechaniky je dobre opísaný pohyb nie veľmi malých telies s nie príliš vysokými rýchlosťami.

Ukážky:

Fyzikálne polia okolo elementárnych častíc.

Planetárny model atómu od Rutherforda a Bohra.

Pohyb ako fyzikálny jav.

Pohyb vpred.

Rovnomerný lineárny pohyb

Nerovnomerný relatívny mechanický pohyb.

Video animácia referenčného systému.

Krivočiary pohyb.

Dráha a trajektória.

Zrýchlenie.

Zotrvačnosť odpočinku.

Princíp superpozície.

2. Newtonov zákon.

Dynamometer.

Priama závislosť zrýchlenia telesa od jeho hmotnosti.

3. Newtonov zákon.

Kontrolné otázky:.

Uveďte definíciu a vedecký predmet fyziky.

Formulovať fyzikálne vlastnosti, spoločné pre všetky prírodné javy.

Formulujte hlavné etapy vývoja fyzického obrazu sveta.

Vymenuj 2 základné princípy modernej vedy.

Vymenujte znaky mechanistického modelu sveta.

Čo je podstatou molekulárnej kinetickej teórie.

Formulujte hlavné črty elektromagnetického obrazu sveta.

Vysvetlite pojem fyzikálne pole.

Identifikujte vlastnosti a rozdiely medzi elektrickým a magnetickým poľom.

Vysvetlite pojmy elektromagnetické a gravitačné pole.

Vysvetlite pojem „planetárny model atómu“

Formulujte črty moderného fyzického obrazu sveta.

Formulujte hlavné ustanovenia moderného fyzického obrazu sveta.

Vysvetlite význam teórie relativity A. Einsteina.

Vysvetlite pojem: „Mechanika“.

Pomenujte hlavné časti mechaniky a uveďte im definície.

Vymenujte tie hlavné fyzicka charakteristika pohyby.

Formulujte znaky mechanického pohybu vpred.

Formulujte znaky rovnomerného a nerovnomerného mechanického pohybu.

Formulujte znaky relativity mechanického pohybu.

Vysvetlite význam fyzikálnych pojmov: „Referenčný bod a referenčný systém v mechanickom pohybe“.

Vymenujte hlavné charakteristiky mechanického pohybu v referenčnom systéme.

Vymenujte hlavné charakteristiky trajektórie priamočiareho pohybu.

Vymenujte hlavné charakteristiky krivočiareho pohybu.

Definujte fyzikálny pojem: „Cesta“.

Definujte fyzikálny koncept: „Skalárne množstvo“.

Reprodukujte fyzikálne vzorce a jednotky merania charakteristík mechanického pohybu.

Formulujte fyzikálny význam pojmu: „Zrýchlenie“.

Reprodukujte fyzikálny vzorec na určenie veľkosti zrýchlenia.

Vymenujte dva zásadné problémy, ktoré rieši fyzika I. Newtona.

Reprodukujte hlavné významy a obsah prvého dynamického zákona I. Newtona.

Formulujte fyzikálny význam pojmu zotrvačnosť a zotrvačnosť telesa.

Ako Newton vyvinul Galileovu teóriu mechaniky?

Formulujte fyzikálny význam pojmu: „Inerciálna vzťažná sústava“.

Prečo je prvý Newtonov zákon zákonom inerciálnych sústav?

Reprodukujte hlavné významy a obsah druhého dynamického zákona I. Newtona.

Formulujte fyzikálny význam princípu superpozície síl, odvodený I. Newtonom.

Formulujte fyzikálny význam pojmu telesná hmotnosť.

Vysvetlite, že sila je ústredným pojmom druhého Newtonovho zákona.

Formulujte dva závery klasickej mechaniky na základe druhého zákona I. Newtona.

Reprodukujte hlavné významy a obsah tretieho dynamického zákona I. Newtona.

Vysvetlite význam zákonov klasickej mechaniky pre modernú fyziku.

Literatúra:

1. Akhmedova T.I., Mosyagina O.V. veda: Návod/ T.I. Akhmedova, O.V. Mosyagina. – M.: RAP, 2012. – S. 34-37.

Čo je východiskovým bodom? Čo je mechanický pohyb?

Andreus-otec-ndrey

Mechanický pohyb telesa je zmena jeho polohy v priestore vzhľadom na iné telesá v priebehu času. V tomto prípade telesá interagujú podľa zákonov mechaniky. Odvetvie mechaniky, ktoré popisuje geometrické vlastnosti pohybu bez zohľadnenia príčin, ktoré ho spôsobujú, sa nazýva kinematika

Vo všeobecnejšom zmysle je pohyb akákoľvek priestorová alebo časová zmena stavu fyzického systému. Môžeme napríklad hovoriť o pohybe vlny v médiu.

* Pohyb hmotného bodu je úplne určený zmenou jeho súradníc v čase (napríklad dvoch v rovine). Toto je skúmané kinematikou bodu.
o Priamočiary pohyb bodu (keď je vždy na priamke, rýchlosť je rovnobežná s touto priamkou)
o Krivočiary pohyb je pohyb bodu po trajektórii, ktorá nie je priamka, s ľubovoľným zrýchlením a ľubovoľnou rýchlosťou v ľubovoľnom čase (napríklad pohyb po kružnici).
* Pohyb tuhého telesa pozostáva z pohybu ktoréhokoľvek z jeho bodov (napríklad ťažiska) a rotačného pohybu okolo tohto bodu. Študované kinematikou tuhej karosérie.
o Ak nedochádza k rotácii, potom sa pohyb nazýva translačný a je úplne určený pohybom zvoleného bodu. Všimnite si, že to nemusí byť nevyhnutne lineárne.
o Na popis rotačného pohybu – pohybu telesa vzhľadom k vybranému bodu, napríklad fixovanému v bode, sa používajú Eulerove uhly. Ich počet v prípade trojrozmerného priestoru je tri.
o Aj pre tuhé teleso sa rozlišuje rovinný pohyb - pohyb, pri ktorom trajektórie všetkých bodov ležia v rovnobežných rovinách, pričom je úplne určený jedným z rezov telesa a rez telesa je určený polohu ľubovoľných dvoch bodov.
* Kontinuálny pohyb. Tu sa predpokladá, že pohyb jednotlivých častíc prostredia je od seba celkom nezávislý (spravidla obmedzený len podmienkami spojitosti rýchlostných polí), preto je počet definujúcich súradníc nekonečný (funkcie sa stávajú neznámymi).
Relativita - závislosť mechanického pohybu telesa na referenčnom systéme, bez špecifikácie referenčného systému - nemá zmysel hovoriť o pohybe.

Daniil Jurjev

Druhy mechanického pohybu [upraviť | upraviť text wiki]
Mechanický pohyb možno zvážiť pre rôzne mechanické predmety:
Pohyb hmotného bodu je úplne určený zmenou jeho súradníc v čase (napríklad pre rovinu - zmenou úsečky a ordináty). Toto je skúmané kinematikou bodu. Dôležitými charakteristikami pohybu sú najmä trajektória hmotného bodu, posun, rýchlosť a zrýchlenie.
Priamočiary pohyb bodu (keď je vždy na priamke, rýchlosť je rovnobežná s touto priamkou)
Krivočiary pohyb je pohyb bodu po trajektórii, ktorá nie je priamka, s ľubovoľným zrýchlením a ľubovoľnou rýchlosťou v ľubovoľnom čase (napríklad pohyb po kruhu).
Pohyb tuhého telesa pozostáva z pohybu ktoréhokoľvek z jeho bodov (napríklad ťažiska) a rotačného pohybu okolo tohto bodu. Študované kinematikou tuhej karosérie.
Ak nedôjde k rotácii, pohyb sa nazýva translačný a je úplne určený pohybom zvoleného bodu. Pohyb nemusí byť nutne lineárny.
Na popis rotačného pohybu - pohybu telesa vzhľadom k vybranému bodu, napríklad fixovanému v bode - sa používajú Eulerove uhly. Ich počet v prípade trojrozmerného priestoru je tri.
Pre tuhé teleso sa tiež rozlišuje rovinný pohyb - pohyb, pri ktorom trajektórie všetkých bodov ležia v rovnobežných rovinách, pričom je úplne určený jedným z rezov telesa a rez telesa je určený polohu ľubovoľných dvoch bodov.
Pohyb spojitého média. Tu sa predpokladá, že pohyb jednotlivých častíc prostredia je od seba celkom nezávislý (spravidla obmedzený len podmienkami spojitosti rýchlostných polí), preto je počet definujúcich súradníc nekonečný (funkcie sa stávajú neznámymi).

Mechanický pohyb. Cesta. Rýchlosť. Zrýchlenie

Lara

Mechanický pohyb je zmena polohy telesa (alebo jeho častí) voči iným telesám.
Poloha tela je určená súradnicou.
Čiara, po ktorej sa hmotný bod pohybuje, sa nazýva trajektória. Dĺžka trajektórie sa nazýva dráha. Jednotkou dráhy je meter.
Cesta = rýchlosť * čas. S = v*t.

Mechanický pohyb charakterizujú tri fyzikálne veličiny: posun, rýchlosť a zrýchlenie.

Nasmerovaná úsečka vedená z počiatočnej polohy pohybujúceho sa bodu do jeho konečnej polohy sa nazýva posunutie (s). Posun je vektorová veličina. Jednotkou pohybu je meter.

Rýchlosť - vektor fyzikálne množstvo, charakterizujúce rýchlosť pohybu telesa, číselne rovnajúcu sa pomeru pohybu za krátky časový úsek k hodnote tohto časového úseku.
Vzorec rýchlosti je v = s/t. Jednotkou rýchlosti je m/s. V praxi sa používa jednotka rýchlosti km/h (36 km/h = 10 m/s).

Zrýchlenie je vektorová fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje rýchlosť zmeny rýchlosti, ktorá sa číselne rovná pomeru zmeny rýchlosti k časovému úseku, počas ktorého k tejto zmene došlo. Vzorec na výpočet zrýchlenia: a=(v-v0)/t; Jednotka zrýchlenia je meter/(druhá sekunda).

Mechanický pohyb je zmena polohy telesa v priestore voči iným telesám.

Hlavné typy mechanického pohybu:

Pohyb vpred- ide o pohyb telesa, pri ktorom sa všetky jeho body pohybujú rovnako.

Napríklad to isté auto sa pohybuje vpred po ceste. Presnejšie povedané, iba karoséria automobilu vykonáva translačný pohyb, zatiaľ čo jeho kolesá vykonávajú rotačný pohyb.

Rotačný pohyb je pohyb telesa okolo určitej osi. Pri takomto pohybe sa všetky body tela pohybujú v kruhoch, ktorých stredom je táto os.

Oscilačný pohyb- Ide o periodický pohyb, ktorý sa vyskytuje striedavo v dvoch opačných smeroch.

Napríklad kyvadlo v hodinách vykonáva kmitavý pohyb.

Translačné a rotačné pohyby sú najjednoduchšie typy mechanického pohybu.

Relativita mechanického pohybu– ide o závislosť trajektórie telesa, prejdenej vzdialenosti, pohybu a rýchlosti od voľby referenčné systémy.

Materiálny bod

Materiálny bod je teleso, ktorého rozmery možno za daných podmienok zanedbať.

Auto, ktoré sme už mnohokrát spomínali, môžeme brať ako hmotný bod vzhľadom na Zem. Ale ak sa v tomto aute pohybuje človek, tak už nie je možné zanedbať veľkosť auta.

Referenčný rámec

Trajektória pohybu závisí aj od výberu referenčného systému.

Typy referenčných systémov môžu byť rôzne, napríklad pevný referenčný systém, pohyblivý referenčný systém, inerciálny referenčný systém, neinerciálny referenčný systém.