Кинематика материальной точки и твердого тела

Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями. – М.: Лань-Пресс, 2006.
Васильева Н.Н., Гарелина С.А., Ивлютин А.И., Тыкоцкий В.В. «Задания по физики для самостоятельной работы курсантов и слушателей: Кинематика материальной точки и твердого тела». – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 1999 г.
Васильева Н.Н., Булгаков В.И., Гарелина С.А. Лабораторный практикум по курсу физики. Механика. – Новогорск: АГЗ, 2000 г.
Тыкоцкий В.В., Васильева Н.Н. Сборник задач по физике: Динамика материальной точки и твердого тела. – Пособие для самостоятельной работы. − Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 2000 г.

Физика — наука о наиболее простых и вместе с тем наиболее общих формах движения материи и их взаимных превращениях.
Изучаемые физикой формы движения материи (механическая, тепловая и др.) присутствуют во всех высших и более сложных формах движения материи (химических, биологических и др.)

МАТЕРИЯ
Вещество
Твердое состояние
Жидкость
Газ
Плазма
Поле
фундаментальные взаимодействия
Гравитационное
Электромагнитное
Сильное
Слабое

Физические законы — устойчивые повторяющиеся объективные закономерности, существующие в природе. Наиболее важные законы устанавливают
связь между физическими величинами.
Измерение физической величины есть действие, выполняемое с помощью средств измерений для нахождения значения физических величин путем сравнения с однородной величиной, принятой за единицу.
В научной, а также в учебной литературе обязательна к применению Система интернациональная (СИ), которая строится на семи основных единицах — метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела;
и двух дополнительных — радиан и стерадиан.

Структура курса «Физика»
Физические основы механики
частиц и твердого тела
Механические колебания и волны
Молекулярная физика и основы термодинамики
Электромагнетизм
Волновая оптика
Квантовая оптика
Атомная физика
Физика твердого тела
Физика атомного ядра
I
II

Физические основы механики частиц и твердого тела
Кинематика материальной точки и твердого тела
Динамика материальной точки
Работа, мощность, энергия. Законы сохранения и изменения полной энергии
Кинематика и динамика вращательного движения абсолютно твердого тела
Элементы релятивистской механики

Тема 1. Кинематика материальной точки и твердого тела
1. Механика. Физические модели. Пространство и время.
2. Система отсчета. Кинематическое описание движения частиц.
3. Кинематические характеристики криволинейного движения материальной точки.

Механика. Физические модели. Пространство и время.
Механика – это раздел физики, изучающий простейшие формы движения тел в пространстве и времени.
Механика - это раздел физики, изучающий механическое движение.
Механическое движение – это изменение положения тел или их частей в пространстве относительно друг друга с течением времени.

Механика
Классическая
v<
Релятивистская
v~c
Кинематика
Динамика
Статика
Классическая механика - раздел механики, рассматривающий механическое движение макроскопических тел со скоростями во много раз меньшими скорости света (v << c).

Сплошная среда — это модель для однородных систем с очень большим числом частиц.
Физическая модель - это образ реального объекта, в котором пренебрегается всеми несущественными для рассматриваемого вопроса свойствами.
Материальная точка – это тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с размерами других тел или по сравнению с масштабами движения.
Абсолютно твердое тело – это система материальных точек, расстояния между которыми не меняются в процессе движения.

Пространство — это совокупность отношений, выражающих взаимное расположение материальных объектов друг относительно друга (расстояния между ними и ориентацию).
Основные свойства пространства: трёхмерность, непрерывность, однородность и изотропность.
Однородность - означает физическое равноправие всех точек в пространстве.
Изотропность - физическое равноправие всех направлений в пространстве.

Под временем понимается свойство материальных процессов иметь определенную длительность, следовать друг за другом в определенной последовательности.
Основные свойства времени: непрерывность, одномерность, однородность, однонаправленность.

2. Система отсчета. Кинематическое описание движения частиц.
Система отсчета (СО) – это совокупность тела отсчета, системы координат и часов (любого прибора ведущего отсчет времени).

Описать движение материальной точки можно двумя способами:
радиус-вектор
r = xi + yj + zk
|i| = |j| = |k| = 1

Путь S – это скалярная величина, равная сумме длин участков траектории.

Средняя
Мгновенная
Проекции скорости: Модуль скорости:

Среднее
Мгновенное
Проекции ускорения:
Модуль ускорения:

Движение с постоянным ускорением называется равноускоренным.
Уравнения движения и скорости равноускоренного движения имеют вид:

3. Кинематические характеристики криволинейного движения материальной точки.
М

Контрольные вопросы
Назовите основные модели в механике и дайте их определение.
2. Дайте определение скорости.
3. Чему равна и как направлена мгновенная скорость?
4. Дайте определение ускорения.
5. Чему равны тангенциальное и нормальное ускорения?

Задача: При падении камня в колодец его удар о поверхность воды доносится через t=5 с. Принимая скорость звука v = 330 м/с, определить глубину колодца. Сопротивлением воздуха пренебречь.