Инфофиз

1.1. Механическое движение. Материальная точка. Система отсчета. Относительность движения.

1.2. Равномерное и неравномерное движение. Средняя скорость. Формула для вычисления средней скорости.

Теоретическая справка

Механика - это раздел физики, изучающий механическое движение тел.

Кинематика - это раздел механики, в котором изучается механическое движение тел без учета причин, вызывающих это движение.

Механическое движение - это изменение положения тела в пространстве относительно с других тел с течением времени.

Основная задача механики: определить положение тела в пространстве в заданный момент времени.

Материальная точка — тело, обладающее массой, размерами которого в можно пренебречь в условиях данной задачи.

В кинематике рассматривают движение только материальных точек

Для описания механического движения нужно выбрать, относительно какого тела будет рассматриваться движение. Движение одного и того же объекта относительно разных тел неодинаковое. К примеру, идущий человек относительно дерева движется с некоторой скоростью. Но относительно сумки, которую он держит в руках, он находится в состоянии покоя, так как расстояние между ними с течением времени не изменяется.

Решение основной задачи механики — определения положения тела в пространстве в любой момент времени — заключается в вычислении координат его точек. Чтобы вычислить координаты тела, нужно ввести систему координат и связать с ней тело отсчета. Также понадобится прибор для измерения времени. Все это вместе составляет систему отсчета.

Система отсчета (СО) включает в себя тело отсчета, связанную с ним систему координат и прибор для измерения времени — часы.

Тело отсчета - это тело, относительно которого рассматривается движение.

Система координат необходима для указания точного положения тела в заданный момент времени.

В зависимости от характера движения тела для его описания выбирают одну из трех систем координат:

• Одномерную. Используется, когда положение материальной точки можно задать только одной координатой x — M(x) . В этом случае тело движется прямолинейно.
• Двумерную. Используется, когда положение материальной точки можно задать двумя координатами x и y — M(x,y). Тело в этом случае движения по плоскости.
• Трехмерную. Используется, когда положение материальной точки можно задать тремя координатами x, y и z — M(x,y,z). Тело в этом случае изменяет положение в трехмерном пространстве.

Траектория — линия, вдоль которой движется тело. Траектории бывают видимые и невидимые.

По виду траектории движение делится на прямолинейное (траектория - прямая линия) и криволинейное (траектория - кривая линия).

Путь — длина траектории.

Обозначение — l. Единица измерения в системе СИ — метр [м].

Путь является величиной скалярной, он не может принимать отрицательные значения. График пути не может располагаться ниже оси времени, а таже путь не может уменьшаться в процессе движения.

Для решения основной задачи механики знание пути, пройденного телом, недостаточно, поскольку путь не несет информации о направлении движения тела.

Направление в физике задают с помощью вектора. Задать вектор, значит указать его направление и длину (модуль).

Для определения положения тела в пространстве задают вектор перемещения или просто перемещение.

Перемещение - вектор, соединяющий начальное положение тела с его последующим (конечным) положением.

Обозначение - s. Единица измерения в системе СИ — метр [м]. 

Проекцию перемещения можно найти, зная начальную и конечную координату тела: s_x=x-x₀

Координату тела (т.е. положение тела в пространстве) можно определить через проекцию вектора перемещения: x=x₀+s_x

Движение тела может быть равномерным и неравномерным. Движение называется равномерным, если тело за одинаковые промежутки времени проходит одинаковые расстояния. В противном случае, движение называется неравномерным. 

Для характеристики неравномерного движения вводят понятие средней скорости.

Средняя путевая скорость тела - это величина, равная отношению ВСЕГО пути, пройденного телом ко ВСЕМУ времени, за который пройден этот путь.

v_ср=S/t

Т.е., чтобы найти среднюю скорость тела при неравномерном движении надо весть пройденный телом путь разделить на все время пути. Если по условию известны несколько участков пройденного пути и время их прохождения, то весь путь: S=S₁+S₂+...+S_n

А все время пути: t=t₁+t₂+...+t_n.

Тогда среднюю скорость находят по формуле:

Механическое движение относительно. Это проявляется в:

1. Относительности скорости: в разных СО скорость тела может быть разной;

2. Относительности траектории: траектория движения тела зависит от выбора СО;

3. Относительности пройденного пути: так как в разных СО траектория может быть разной, то это означает, что в разных СО тело может проходить разные пути.

Закон сложения скоростей: v - скорость тела в неподвижной системе отсчета равна векторной сумме скорости тела v₁ в подвижной системе отсчета и скорости подвижной системы отсчета v₂ относительно неподвижной системы 

 v=v₁+v₂

Решение заданий Открытого банка заданий ФИПИ