Что называется системой отсчета в механике

Механика – это раздеп физики, изучающий движение тел.

Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве с течением времени.

В дальнейшем мы будем опускать прилагательное «механическое» и говорить просто о «движении» тела.

При изучении движения тела необходимо уметь определять его положение в пространстве. Для этого достаточно указать положение всех его точек.

Для определения положения точки можно воспользоваться известными из геометрии системами координат. Но в отличие от геометрии, где любые точки, линии и фигуры никак не связаны с реальными предметами, физика имеет дело с физическими телами и любая рассматриваемая нами точка относится к какому?то определенному телу. Поэтому ее называют еще материальной точкой.

Помимо этого всегда необходимо указывать относительно каких тел мы рассматриваем движение нашего тела. По отношению к разным телам оно будет двигаться по?разному. Возьмем к примеру движущийся вагон поезда, в котором на полке лежит чемодан. Относительно вагона чемодан будет покоиться. а относительно Земли – двигаться вместе с вагоном. Поэтому говорят, что всякое движение (а также и покой ) тела относительны. В механике движение тел рассматривают относительно специально выбранного тела, которое называют телом отсчета. Система координат относительно тела отсчета всегда остается неподвижной.

Поскольку механика изучает изменение положения тел с течением времени. при проведении опытов обязательно потребуется еще прибор для измерения времени. которым могут быть и обыкновенные часы.

Совокупность тела отсчета. системы координат и прибора для измерения времени (часов) называется системой отсчета.

Имея в распоряжении систему отсчета. мы можем описывать любые движения тел.

Кинематика – это раздел механики, занимающийся описанием движения тел.

Причины. по которым движутся тела, в кинематике не рассматриваются.

Для описания движения тела достаточно описать движение всех его точек. которые вообще-то могут двигаться по-разному, особенно, если мы рассматриваем жидкие или газообразные тела. Поэтому поговорим сначала о том, как в механике описывается движение одной точки. В этом разделе мы по-прежнему будем употреблять слово «тело», но понимать под ним будем только одну материальную точку.

Траектория движения – это линия. по которой движется материальная точка.

Движение точки может быть прямолинейным или криволинейным.

Прямолинейное движение – это движение по прямой линии.

Криволинейное движение – это движение по кривой линии.

Физическиевеличины, используемые для описания движения материальной точки.

Предположим, что тело, двигаясь по некоторой траектории, переместилось за промежуток времени D t из точки A в точку B. (Рис.) Говоря о точках A и B. мы имеем ввиду не материальные точки (которые мы называем здесь телами), а точки в пространстве .

Для того, чтобы определить в какую точку пространства переместилось тело за промежуток времени D t . нам совсем не обязательно знать всю траекторию. Достаточно указать, в каком направлении и на какое расстояние переместилось тело за это время. Поэтому в механике ввели специальную физическую величину – перемещение.

Перемещение – это физическая величина,
числовое значение которой равно расстоянию между начальной и конечной точками траектории,
а направление совпадает с направлением от начальной точки траектории к конечной.

Единица измерения в системе СИ – м .

Перемещение изображается на рисунках в виде вектора.

Рассмотрим вначале частный случай прямолинейного равномерного движения.

Словосочетание «равномерное движение» означает, что тело за равные промежутки времени проходит равные расстояния. Иными словами, тело не ускоряет и не замедляет своего движения.

Скорость тела при прямолинейном равномерном движении – это физическая величина, равная отношению перемещенияS к промежутку времени D t . за который это перемещение было совершено.

Единица измерения в системе СИ – м/с .

В виде математической формулы это определение можно записать следующим образом:

Скорость является векторной величиной.

Числовое значение скорости равно отношению модуля перемещения S к промежутку времени D t .
а направление совпадает с направлением перемещения S .

Скорость характеризует быстроту движения тела (как быстро тело перемещается).

При прямолинейном равномерном движении скорость – постоянная величина. Направление скорости не меняется, числовое значение также постоянно. Математически это записывается следующим образом: v=const .

В общем случае движение может быть криволинейным и неравномерным. Тогда скорость не будет постоянной величиной, ее числовое значение и направление будут меняться.

Рассмотрим какую-нибудь криволинейную траекторию.

Если мы рассмотрим очень маленький промежуток времени D t . то за это время тело не успеет сильно изменить направление своего движения и этот маленький участок траектории можно будет считать почти прямым.

При неравномерном движении может меняться не только направление, но и само числовое значение скорости. Но если мы рассмотрим очень маленький промежуток времени D t . то за это время значение скорости не успеет сильно измениться, поэтому движение в течение этого времени можно будет считать
почти равномерным.

Эти рассуждения приводят нас к выводу, что если выбирать промежуток времени D t очень маленьким. то движение тела в течение этого времени можно считать прямолинейным и равномерным. А значит, подходит определение скорости, которое мы давали ранее. Разделяя мысленно время движения тела на такие маленькие промежутки D t . мы сможем определить скорость тела в течение всего времени.

Таким образом, в общем случае определение скорости будет следующим.

Скорость тела – это физическая величина, равная отношению перемещенияS к промежутку времени D t . за который это перемещение было совершено.

Промежуток времени D t выбирается настолько малым. чтобы движение в течение этого времени можно было считать прямолинейным и равномерным.

Для скорости остается также справедливой формула (1).

Рассмотрим вначале частный случай равноускоренного движения.

Словосочетание «равноускоренное движение» означает, что за равные промежутки времени скорость тела меняется на одну и ту же величину.

Ускорение тела при равноускоренном движении – это физическая величина, равная отношению изменения скорости D v к промежутку времени D t . за который это изменение произошло.

Единица измерения в системе СИ – м/с 2 .

В виде математической формулы это определение можно записать следующим образом:

Ускорение является векторной величиной, т. е. характеризуется как числовым значением. так и направлением.

Ускорение характеризует быстроту измененияскорости.

В общем случае движение может быть неравноускоренным. Тогда ускорение не будет постоянной величиной, его числовое значение и направление будут меняться.

Но если мы рассмотрим очень маленький промежуток времени D t . то за это время ускорение тела не успеет сильно измениться, поэтому движение в течение этого промежутка времени можно считать почти равноускоренным.

А значит, подходит определение ускорения, которое мы давали ранее. Разделяя мысленно время движения тела на такие маленькие промежутки D t . мы сможем определить ускорение тела в течение всего времени движения.

Таким образом, в общем случае определение ускорения будет следующим.

Ускорение тела – это физическая величина, равная отношению изменения скорости D v к промежутку времени D t . за который это изменение произошло.

Промежуток времени D t выбирается настолько малым. чтобы движение в течение этого времени можно было считать равноускоренным .

Для ускорения остается также справедливой формула (2).

§3. Поступательное и вращательное движение твердого тела.

До сих пор мы говорили только о движении одной материальной точки. Теперь же рассмотрим движение всего тела в целом.

В нашем рассмотрении мы ограничимся только твердымителами. Отличительным свойством любого твердого тела является то, что оно всегда имеет определенную форму и объем. Движение твердого тела может быть довольно своеобразным и сложным. Но существует два простых типа движения, которые играют в механике важную роль, – поступательное и вращательное.

Любое сколь угодно сложное движение твердого тела можно представить как сочетаниепоступательного и вращательного движений. Поэтому, если мы умеем описывать поступательное и вращательное движения, мы сможем описать и любое другое движение твердого тела.

Поступательное движение – это движение, при котором все точки тела движутся одинаково.

Примеры поступательного движения

Пунктиром обозначены траектории точек тела. Обратите внимание, что траектории всех точек тела одинаковы.

При поступательном движении все точки тела движутся одинаково, поэтому описание движения сводится к описанию движения одной произвольной точки тела. В этом случае мы можем говорить о скорости и ускорении всего тела целиком. поскольку эти величины будут одинаковы для всех его точек.

Вращательное движение – это движение, при котором все точки тела движутся по окружностям. центры которых лежат на одной прямой.
Эту прямую называют осью вращения.

Плоскости окружностей перпендикулярны оси вращения.

Примеры вращательного движения.

Траектории всех точек являются окружностями с разными радиусами.

Ось вращения направлена перпендикулярно плоскости рисунка

Траектории всех точек являются окружностями с разными радиусами.

MN – ось вращения.

При вращательном движении все точки тела движутся по-разному – с разной скоростью, с разным ускорением, и говорить о скорости и ускорении тела как единого целого мы уже неможем. Поэтому для описания вращательного движения используются свои физические величины – угловая скорость и угловое ускорение . Мы коснемся только первой из них.

Угловая скорость – это физическая величина, равная отношению угла a поворота тела при вращательном движении к промежутку времени D t . за который это поворот был совершен.

Промежуток времени D t выбирается настолько малым. чтобы вращательное движение в течение этого времени можно было считать равномерным.

Единица измерения в системе СИ – радиан / с .

В виде математической формулы это определение можно записать следующим образом:



что называется системой отсчета в механике:Механика – это раздеп физики, изучающий движение тел. Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве с течением времени . В дальнейшем мы будем опускать прилагательное