1. Fizica ca știință. Subiectul și metodele de cercetare în domeniul fizicii.
2. mișcarea mecanică. Frame.
3. mișcare de translație și de caracteristicile sale.
4. Mișcarea de rotație și caracteristicile sale.
5. Comunicarea între vectorii liniare, vitezele unghiulare și accelerațiile.
Fizica - știința care studiază cele mai simple și totuși legile cele mai generale ale fenomenelor naturale, proprietățile și structura materiei și legile mișcării sale.
Legile fizice fundamentale sunt baza legilor chimice și biologice.
Metode fizice de cercetare: observare, experimentare, ipoteze.
Observarea - studiul fenomenelor din mediul natural, natural. Observarea științifică nu este o sarcină simplă, deoarece este nevoie de abilitatea de a grupa o serie de fenomene conexe, observând asemănările lor caracteristice și diferențelor, găsirea factorii care determină fenomenul în studiu, precum și stabilirea efectului fiecărui factor în mod izolat, menținând în același timp neschimbate restul.
Experiment - studiul fenomenului prin reproducerea în laborator () condiții artificiale, de exemplu, observarea fenomenului studiat cont cu exactitate pentru condiții vă permit să monitorizeze progresul procesului și să le joace în mod repetat, prin repetarea acestor condiții.
Ipoteză - o ipoteză științifice prezentate pentru a explica unele fenomene și ar trebui să fie verificate pe experiența și fundamentul teoretic pentru a deveni un fapt științific credibil.
În studiul fenomenelor sau proceselor, în funcție de condițiile unei sarcini specifice, folosind diferite modele fizice. Acest lucru vă permite să vedeți un fenomen fizic într-un mod care poate fi captată dintr-o serie de factori reali, care sunt de o importanță secundară pentru un anumit caz.
Modelele fizice sunt după cum urmează:
- un punct material - punct se caracterizează numai prin masă și poziția în spațiu. Material punct aproximare poate fi orice dimensiuni și forme ale corpului care pot fi neglijabile în aceste condiții (adică mărimea care este neglijabilă în comparație cu amplitudinea mișcării);
- corp rigid - corpul, distanța dintre oricare două puncte care rămâne mereu aceeași;
- corp perfect elastic - un corp a cărui deformare este proporțională cu chemarea puterilor lor, încetarea forței este organismul recupera pe deplin dimensiunea și forma.
Rezumatul faptelor experimentale stabilite de legile fizicii - stabile legi obiective recurente existente în natură. Legile fizice sunt exprimate sub forma unor relații matematice între cantitățile fizice - caracteristicile măsurate ale obiectelor fizice, și parametrii de proces.
cantitățile fizice sunt împărțite în:
- Scalar - complet caracterizat printr-o valoare numerică și o unitate de măsură. De exemplu: timp, masa. La calcularea cantităților scalare sunt exprimate în numere reale și cu ele pot fi făcute, fără acțiuni excepție, care sunt efectuate cu numere reale;
- Ilustrațiile - complet caracterizate printr-o valoare numerică, unitate de măsură și direcția. De exemplu: viteza, puterea. Geometric reprezentat printr-un vector vector cantitate, adică, segment având o anumită lungime și direcție. operații matematice privind cantitățile vectoriale sunt supuse unor legi speciale.
Măsurarea mărimilor fizice - această acțiune trebuie realizată cu ajutorul mijloacelor de măsurare pentru determinarea valorii unei mărimi fizice în unități adoptate. În principiu, unitățile fizice pot fi alese arbitrar, dar au dificultăți atunci când acestea sunt comparate. Prin urmare, sunt introduse unitățile sistemului. acoperind toate unitățile de cantități fizice, și se lasă să se opereze cu ei.
Pentru a construi un sistem de unități selectate aleatoriu unități pentru mai multe independent unul de altul mărimi fizice. Aceste unități sunt numite de bază. Celelalte cantități și unitățile lor derivate din legile privind aceste cantități la bază. Ele sunt numite cantități derivate. În România, în conformitate cu standardul național necesar pentru o utilizare SI Sistemul Internațional de Unități (sistem SI). Ea se bazează pe șapte unități de bază și două suplimentare - radian și steradian (Tabelul 1.).
Mecanica - ramura a fizicii care studiază mișcarea mecanică.
mișcarea mecanică - orice schimbare în poziția relativă a corpurilor, ceea ce se întâmplă în spațiul de-a lungul timpului. De exemplu, circulația vehiculelor, piese de mașini, precum și corpurile de oameni și animale.
sectiunea mecanica in care pentru a studia mișcarea corpurilor, fără a investiga cauzele acestor mișcări - cinematice.
Descrie mișcarea corpului - mijloace pentru a specifica poziția în spațiu la momente diferite, în cadrul selectat.
Un sistem de referință - un corp de referință set (corp fix) și axele de coordonate ore.
Într-un sistem de coordonate cartezian, poziția unei particule într-un moment dat în ceea ce privește acest sistem este determinată de trei coordonate sau vector rază - vector care leagă originea și poziția punctului la un moment dat.
Figura 1.1 Definirea poziției corpului în spațiu pentru mișcarea pe planul
Traiectoria - linia de-a lungul căreia corpul se mișcă.
Cale - o cantitate fizică scalară, care este numeric egală cu distanța parcursă de un punct de pe traiectoria.
Turism - segment care leagă punctele de început și de sfârșit ale traiectoriei.
În cazul în care mișcarea unui punct material de coordonatele schimba în timp. În general, mișcarea sa este definită prin trei ecuații:
sau ecuația vectorială.
Mutarea corpului va fi determinată după cum urmează:
1) Metoda de coordonate;
Figura 1.2 Determinarea cadrului corp de deplasare prin
2) o metodă vector.
Figura 1.3 Determinarea metodei vector corp în mișcare
Excluzând timpul ecuațiile de mișcare, obținem ecuația traiectoriei de mișcare a unui punct material :.
Forma traiectoriei mișcărilor mecanice sunt napryamolineynye și curbe clasificate. Traiectoria mișcării mecanice în diferite cadre de referință pot avea forme diferite.
mișcare translațională - o mișcare a corpului la care orice linie care leagă două puncte de ea rămâne paralelă cu ea însăși. Într-o astfel de circulație, toate punctele ale corpului se deplasează în aceeași cale.
Viteza caracterizează viteza și direcția de deplasare a punctului material.
Luați în considerare mișcarea unui punct material se deplasează de-a lungul unei secțiuni drepte. Să presupunem că, în timp coordonatele punctului de material va fi, dar în acest moment va coordona. Apoi, în timpul calea de interval va indica.
Viteza medie la sol - o cantitate fizică scalară, care este numeric egal cu raportul modul, punctul de material perfect pentru perioada de timp pentru care a fost trecut calea
Viteza medie de mișcare inegale - vector cantitate fizică a cărui modul de elasticitate este numeric egală cu schimbarea raportului vectorului razei la intervalul de timp:
Unitatea de măsurare a vitezei în SI m / s.
direcția vectorului coincide cu direcția vectorului.
În cazul în care mișcarea este uniformă, atunci viteza medie este aceeași pentru orice perioadă de timp. Cu toate acestea, în mișcare neuniformă a corpului pentru intervale de timp identice se extinde pe distanțe inegale. Prin urmare, atunci când o astfel de valoare de mișcare a vitezei medii depinde de alegerea timpului. Pentru a determina viteza instantanee la un moment dat al traiectoriei este necesară pentru a selecta intervalul de timp este atât de mic încât mișcarea corpului în această perioadă de timp poate fi considerată uniformă.
Instantanee vitezei de mișcare neuniforma - vector cantitate fizică, modulul care este numeric egală cu limita spre care viteza medie la sfârșitul perioadei descrescătoare infinit de timp în care se determină:
Astfel, viteza instantanee este prima derivată a mișcării (sau poziția) în raport cu timpul.
Calea traversat de organismul de-a lungul timpului dt, va fi egal. Pentru a determina calea totală parcurse în cursul timpului t, această expresie trebuie să fie integrate:
Accelerare - vector de mărime fizică ce caracterizează viteza de schimbare a vitezei.
accelerare Mean - vector cantitatea fizică, modulul care este numeric egală cu rata de schimbare în ceea ce privește intervalul de timp
Unitatea de accelerare SI - m / s 2.
direcția vectorului coincide cu direcția vectorială a mișcării accelerate și oppositely pentru a încetini mișcarea.
Accelerația instantanee - vector cantitatea fizică, modulul care este numeric egală cu limita spre care scăderea medie de accelerare la infinit perioadă de timp în care se determină:
Astfel, accelerația instantanee este prima derivată a vitezei în raport cu timpul sau un al doilea derivat de deplasare în raport cu timpul.
În cazul vitezei neuniforma mișcare rectilinie a punctului material este determinat prin formula
Dacă punctul de material se deplasează de-a lungul unui traseu curbat, viteza sa variază nu numai în magnitudine, dar direcția și în orice moment este tangentă la traiectoria.
Figura 1.4 Direcția de viteză instantanee mișcare curbiliniu
Accelerația vector paralel cu rata vector de schimbare, și poate fi un vector de viteză a unui unghi arbitrar. Apoi, vectorul accelerație poate fi descompus în două componente dirijate de-a lungul tangentei și perpendicular pe vectorul viteză.
Figura 1.5 Componentele accelerației în mișcare curbiliniu
1) accelerația tangențială - descrie variația vitezei de circulație în magnitudine, coincide cu direcția vectorului de viteză și este definit prin formula;
2) domeniul de accelerație - descrie variația vitezei de circulație în direcția perpendiculară pe vectorul vitezei
unde R - raza de curbură a traiectoriei.
accelerație maximă determinată prin formula
mișcare rotațională a unui corp rigid - o astfel de mișcare, în care toate punctele sale descrie un cerc situată în planuri paralele, dacă centrele cercurilor sunt pe aceeași linie dreaptă, numită axa de rotație.
regulii mâinii drepte. dacă butonul de degetul mare rotit în direcția de mișcare a unui punct de pe circumferință, sfredel mișcarea înainte să coincidă cu direcția de deplasare unghiulară.
Pseudo - vector dirijat perpendicular pe planul de-a lungul căreia punctul de material.
Figura 1.6 Aplicarea normelor de degetul mare
Dacă punctul de material se mișcă într-un cerc, apoi în timp vectorul rază (segment care leagă centrul cercului, și o masă punct la fiecare moment) se rotește. vector modulul egal cu unghiul de rotație exprimat în radiani, și direcția vectorului determinat în conformitate cu regula de degetul mare.
Figura 1.7 puncte de circulație circumferențial
Medie viteză unghiulară - pseudovector mărimea fizică a cărui modul de elasticitate este numeric egal cu unghiul de rotație raportul vectorului razei la perioada de timp în care sa făcut această schimbare:
Unități de măsură a vitezei unghiulare rad / s.
Viteza unghiulară instantanee a mișcării inegale - pseudovector mărimea fizică a cărei coeficient este egal cu limita spre care viteza medie unghiulară la sfârșitul perioadei descrescătoare infinit de timp în care se determină:
Astfel, viteza unghiulară instantanee este deplasarea unghiulară a primei derivate în raport cu timpul.
Figura 1.8 liniare și unghiulare vitezei punctului material
deplasare unghiulară, un corp perfect pentru timpul dt, va fi egal. Pentru a determina calea totală parcurse în cursul timpului t, această expresie trebuie să fie integrate:
Dacă materialul se deplasează de-a lungul unui cerc point cu o viteză unghiulară constantă, folosind caracteristici suplimentare de mișcare: perioada, frecventa, frecventa ciclică.
Perioada - timpul în care organismul realizează o rotație completă.
Frecvența - numărul de rotații pe unitatea de timp.
frecvența ciclica - numărul de rotații efectuate pe secundă.
Valoarea medie de accelerație unghiulară - pseudovector mărimea fizică a cărui modul de elasticitate este raportul dintre variația vitezei unghiulare la intervalul de timp:
Unitate de măsură accelerare în SI - rad / s 2.
Instantanee accelerație unghiulară - pseudovector mărimea fizică a cărei coeficient este egal cu limita spre care accelerația medie unghiulară scade la infinit perioada de timp în care se determină:
Astfel, accelerația unghiulară instantanee este egală cu viteza unghiulară a primului derivata derivat sau al doilea al deplasării unghiulare în raport cu timpul.
Când corpul se rotește în jurul unui vector de accelerație unghiulară axă fixă este direcționată de-a lungul axei de rotație în direcția vitezei unghiulare (Figura 1.9.); mișcare accelerată (Fig. 1.9a), vectorul este orientat în aceeași direcție ca și în direcția opusă (fig. 1.9b) în rotație lentă
Figura 1.9 - Direcția vectorului accelerație unghiulară: a) rotație rapidă; b) în rotație lentă
Deducem formule de conectare măsurătorile liniare și unghiulare.
arc circular legat de raza cercului raportului
Ia prima derivată a ecuației (1.16). Raza cercului cercului este o valoare care are o valoare constantă. Constant poate fi luat ca un semn al derivatului. Obținem. În partea stângă a semnului egal este primul derivat al căii în raport cu timpul, și anume viteza. La dreapta semnului egal este prima derivată a deplasării unghiulare în raport cu timpul, adică, viteza unghiulară. Astfel obținem că viteza unghiulară lineară și sunt legate de
Ia prima derivată a ecuației (1.17). Raza cercului cercului este o valoare care are o valoare constantă. Constant poate fi luat ca un semn al derivatului. Obținem. La stânga semnului egal este prima derivată a vitezei în raport cu timpul, adică accelerarea. La dreapta semnului egal este prima derivată a vitezei unghiulare în raport cu timpul, adică, accelerația unghiulară. Astfel, constatăm că accelerația tangențială datorită relației unghiulare
Noi scriem formula pentru componenta normală a accelerației în mișcarea curbilinie (1.7). Viteza înlocui relația (1.17), obținem.
Se efectuează reducerea și obține că accelerația raportul vitezei unghiulare