Основные понятия. Глава 1 Кинематика материальной точки и поступательного движения твердого тела

Глава 1 Кинематика материальной точки и поступательного движения твердого тела

Механика есть раздел физики изучающий перемещение одного тела или группы тел относительно другого тела и причины его вызывающие. Классическая механика ограничивается рассмотрением макроскопических тел, движущихся со скоростями V, значительно меньшими скорости света c в вакууме, км/c. Исследование движения тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света в вакууме, является предметом теории относительности. Нерелятивистская квантовая (или волновая) механика рассматривает механику электронов и ядер, движущихся с нерелятивистскими скоростями в вакууме, атомах, молекулах и кристаллах, а также взаимодействие этих частиц с электромагнитными волнами, например, со светом. Элементарные частицы с большими энергиями и релятивистскими скоростями изучаются в релятивистской квантовой механике и квантовой теории поля.

Классическая механика содержит три раздела: статику, или учение о силах, кинематику, или учение о формах движения, и динамику, или учение о влиянии сил на движение тел.

Классическая механика не рассматривает вопросы, связанные с внутренней структурой тел и природой их взаимодействия. Для решения задач, стоящих перед классической механикой, она ограничивается рассмотрением соответствующих модельных тел, таких как материальная точка, абсолютно твердое тело, упругое тело, несжимаемая невязкая жидкость, и т. п.

Материальная точка – тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Введение этого понятия облегчает решение практических задач (например, движущиеся вокруг Солнца планеты при расчетах можно принять за материальные точки).

Система материальных точек или тел – мысленно выделенная совокупность материальных точек или тел, которые взаимодействуют как друг с другом, так и с телами, не включенными в состав системы.

Абсолютно твердое тело – тело, расстояние между любыми точками которого с течением времени не меняется.

Важнейшими единицами механики являются метр, килограмм и секунда. Эти же единицы являются базисными единицами Международной системы единиц (СИ), которая используется в данном пособии. Другие физические величины, являющиеся производными от базисных, приведены в Приложении 1.

Время – под временем t понимается свойство материальных процессов иметь определенную длительность, следовать друг за другом в определенной последовательности.

Начало отсчета – реальное физическое тело или условное абсолютно твердое тело, относительно которого определяется положение изучаемых материальных точек или физических тел в пространстве и времени.

Системе отсчета – начало отсчета, связанная с ним система координат и часы, по отношению к которым определяется пространственное и временное положение других тел механической системы.

Траектория – линия, которую описывает материаль­ная точка М при своем движении. В общем случае тра­ектория представляет собой кривую линию.

Путь – расстояние между двумя заданными точками 1 и 2 траектории, отсчитанное вдоль нее.

Перемещение – вектор, проведенный из начальной точки 1 в заданную точку 2 траектории.