КИНЕМАТИ
Минимальный курс физики.
Составлен доц. Юнусовым Н.Б.
ОГЛАВЛЕНИЕ. Стр.
Физика, ч.1.
(Физические основы механики. Механические колебания и волны.
Молекулярная физика и термодинамика. Электростатика. Электрический ток).
1.1. Основы кинематики. 1
1.2. Основы динамики. 3
1.3. Законы сохранения в механике. 5
1.4. Механика твердого тела. 8
1.5. Релятивистская динамика. 10
1.6. Механические колебания. 12
1.7. Механические волны. 15
1.8. Основы молекулярно-кинетической теории. 17
1.9. Функции распределения Максвелла и Больцмана. 19
1.10. Основы термодинамики. 21
1.11. Электрическое поле в вакууме. 28
1.12. Электрическое поле в веществе. 33
1.13. Электрический ток. 37
ФИЗИКА. Часть 1.
ОСНОВЫ КИНЕМАТИКИ.
Кинематика поступательного движения.
Простейшая форма движения материи – механическое движение, т.е. изменение положения материальных тел в пространстве и во времени. Кинематика изучает движение тел без рассмотрения причин, его вызывающих. Простейшей физической моделью тела является материальная точка – тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Для описания движения материальной точки необходима система отсчета: часы для отсчета времени и система координат (обычно выбирают прямоугольную декартову систему координат). Положение материальной точки в момент времени t определяется координатами х, у, z или радиус-вектором . Модуль и направление радиус-вектора определяются тремя его проекциями на оси координат: , , где , , – единичные векторы направлений (орты). В процессе своего движения точка описывает некоторую линию, называемую траекторией. Расстояние, пройденное материальной точкой по траектории, представляет собой путь s. Вектор , соединяющий начальную и конечную точки траектории, называется перемещением. Зависимости координат материальной частицы x = x(t), y = y(t), z = z(t) или ее радиус-вектора от времени называются кинематическими уравнениями движения.
|
|
Мгновенная скорость материальной точки в момент времени t есть первая производная по времени от радиус-вектора движущейся материальной точки:
.
Вектор скорости в каждой точке траектории направлен по касательной к траектории в этой точке. Проекции вектора скорости на координатные оси х, у и z равны , , , а вектор и модуль скорости определяются выражениями: и .
Характеристикой изменения скорости является ускорение . В общем случае произвольного движения ускорение материальной точки в данный момент времени определяется как первая производная от вектора скорости (или вторая производная от радиус-вектора) по времени: .
|
|
В каждой точке траектории вектор ускорения можно разложить на две составляющие: одна из них направлена по касательной к траектории в данной точке и называется тангенциальным ускорением , другая – по нормали к траектории и называется нормальным, или центростремительным, ускорением . Тангенциальное ускорение определяет изменение величины вектора скорости, а центростремительное ускорение – изменение его направления в данной точке траектории. Тангенциальное и нормальное ускорения определяются выражениями:
; . R – радиус кривизны.
Модуль полного ускорения равен , так как .
Путь, пройденный за промежуток времени от момента t1 до t2,:
, где υ – модуль скорости.