Законы динамики поступательного движения материальной точки

Система отсчета. Радиус вектор. Элементы кинематики материальной точки. Скорость и ускорение точки, как производные радиус-вектора по времени.

Системой отсчета в физике называют совокупность тела отсчета, системы координат, связанной с телом отсчета, и часы или иной прибор для отсчета времени.

Радиус - вектор точки - это вектор, начало которого совпадает с началом системы координат, а конец - с данной точкой. Таким образом, особенностью радиус-вектор а, отличающего его от всех других векторов, является то, что его начало всегда находится в точке начала координат.

Элементами кинематики являются: Перемещение - кратчайшее расстояние от начала до конца пути. Скорость - определяет быстроту движения и направление в данный момент. Ускорение - физ. Величина, характеризует быстроту изменения скорости по модулю и направлению. Радиус-вектор — это вектор, идущий из начала координат к исследуемой точки. Длина радиус-вектора, или его модуль, определяет расстояние, на котором точка находится от начала координат, а стрелка указывает направление на эту точку пространства. Виды движения можно классифицировать по разным признакам:по величине скорости (равномерное, переменное — ускорение, замедленное, равноускоренное).По виду траектории — прямолинейное, криволинейное. Кинематические уравнения- явный вид функциональной зависимости координат или радиус-вектора.

Криволинейное движение. Нормальное и тангенциальное ускорения.

Криволинейное движение – это движение, траектория которого представляет собой кривую линию. Примером криволинейного движения является движение планет, конца стрелки часов по циферблату и т.д.

Изменение величины скорости за единицу времени – это тангенциальное ускорение

Нормальное ускорение - это изменение скорости по направлению за единицу времени.

Элементы кинематики вращательного движения. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейной скоростью и ускорением точек вращающегося тела.

Как уже отмечалось, вращательным движением абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси называется такое его движение, при котором все точки тела движутся в плоскостях, перпендикулярных к неподвижной прямой, называемой осью вращения, и описывают окружности, центры которых лежат на этой оси.
Рассмотрим твердое тело, которое вращается вокруг неподвижной оси (рис. 1.6). Тогда отдельные точки этого тела будут описывать окружности разных радиусов, центры которых лежат на оси вращения. Пусть некоторая точка А движется по окружности радиуса R. Ее положение через промежуток времени Δt зададим углом Δφ.
Угловой скоростью вращения называется вектор, численно равный первой производной угла поворота тела по времени и направленный вдоль оси вращения по правилу правого винта: Единица измерения угловой скорости радиан в секунду (рад/с).

При равномерном вращении его можно охарактеризовать периодом вращения Т.

Число полных оборотов, совершаемых телом при равномерном движении по окружности, в единицу времени называется частотой вращения.

Для характеристики неравномерного вращения тела вводится понятие углового ускорения.

Законы динамики поступательного движения материальной точки.

Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние. Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон Ньютона называют также законом инерции.

Масса тела — физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая ее инерционные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства. В настоящее время можно считать доказанным, что инертная и гравитационная массы равны друг другу (с точностью, не меньшей 10^–12 их значения).

Итак, сила — это векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.

 

Второй закон Ньютона — основной закон динамики поступательного движения — от­вечает на вопрос, как изменяется механическое движение материальной точки (тела) под действием приложенных к ней сил.

В механике большое значение имеет принцип независимости действия сил: если на материальную точку действует одновременно несколько сил, то каждая из этих сил сообщает материальной точке ускорение согласно второму закону Ньютона, как будто других сил не было.

Взаимодействие между материальными точками (телами) определяется третьим зако­ном Ньютона.

Третий закон Ньютона позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек.