Прямолинейное движение

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра физики

Повторим физику

Методические указания

по курсу физики

Средней школы

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010
УДК 537.2

Повторим физику: Методические указания по курсу физики средней школы.

СПб: Изд-во СПХФА, 2010 – …..с.

В методических указаниях по курсу физики средней школы приведен минимум сведений, который необходим для успешного изучения курса физики в СПХФА.

Для студентов фармацевтического факультета и факультета промышленной технологии лекарств.

Составители

ст. преподаватель, канд. техн. наук Ю.С. Жуковский

доцент, канд. биол. наук А.Ю. Бабенко

доцент, канд. физ.-мат. наук А.Л. Липин

ст. преподаватель Т.И. Прокудина

профессора, доктора физ.-мат. наук Е.Д. Эйдельмана

Под общей редакцией

профессора, доктора физ.-мат. наук Е.Д. Эйдельмана

Санкт-Петербургская государственная

химико-фармацевтическая академия

2010
1. Кинематика

Кинематика изучает движение тел, не рассматривая причин вызывающих это движение.

Простейшим движущимся телом является материальная точка. Материальной точкой называется тело, размерами которого можно пренебречь. Всякое твердое тело можно рассматривать как систему жестко связанных между собой материальных точек.

Линия, описываемая при движении материальной точкой, называется траекторией. Движение разделяются по виду траектории на прямолинейные (траектория – прямая) и криволинейные (траектория – кривая).

По своему характеру движение может быть равномерным или переменным.

Прямолинейное движение

Равномерным движением называется движение, при котором точка в любые равные промежутки времени проходит равные расстояния.

Скоростью равномерного движения (v) называется величина, измеряемая длиной пути (s), проходимого в единицу времени (t):

, (1.1)

Или

s = vt. (1.2)

В случае переменного движения различают мгновенную и среднюю скорости. Если за время от момента t₀ до момента t₀+∆t тело пройдет путь ∆s, то отношение

(1.3)

Называется средней скоростью за промежуток времени ∆t. Мгновенной скоростью или скоростью в данный момент времени t₀ называется предел

(1.4)

равный производной пути по времени (по определению производной).

Скорость - величина векторная. Она характеризуется как величиной, так и направлением в пространстве. Сложение скоростей производится по правилу параллелограмма (векторно). Единица измерения скорости - м/сек.

Движение, в котором за любые равные промежутки времени скорость изменяется на одинаковую величину, называется равнопеременным. Величина, измеряемая изменением скорости за единицу времени, называется ускорением (а):

, (1.5)

где: v – скорость в момент времени t,

v _o –скорость в момент начала отсчета времени.

В общем случае ускорение определяется как производная мгновенной скорости по времени или, что то же самое, вторая производная пути по времени.

Ускорение является также векторной величиной. Единица измерения ускорения – м/с².

Скорость равнопеременного движения в любой момент времени

, (1.6)

где v _o - скорость в момент начала отсчета времени.

Ускорение может быть как положительным (ускоренное движение), так и отрицательным (замедленное движение)

Путь, пройденный за время t при равнопеременном движении:

. (1.7)

В равнопеременном движении скорость в конце пути может определяться также начальной скоростью движения, ускорением и пройденным путем:

(1.8)

Выражение (1.8) получается из совместного решения (1.6) и (1.7).

Частным случаем прямолинейного движения с постоянным ускорением является падение тел с небольшой высоты (много меньше радиуса Земли). Обозначив высоту падения h, а ускорение падающих тел через g, из (1.7) получим

, (1.8)

где t – время падения.