Кинематика

Содержание

Слайд 2

Кинематика Кинематика: Описание движения (но НЕ объяснение!) Материальная точка Координаты (x,

Кинематика
Кинематика: Описание движения (но НЕ объяснение!)
Материальная точка
Координаты (x, y, z)
С.О.= С.К.

+ часы
r = (x, y, z)
ПеремещениеΔr
Пройденное расстояние S
Скорость v
Ускорение a или w
Слайд 3

a Параллельные вектора = равные!. a a Some mathematics! Операции с векторами (1)

a

Параллельные вектора = равные!.

a

a

Some mathematics!
Операции с векторами (1)

Слайд 4

ax > 0 a X Y ay ax = |a|cos(αx) >0

ax > 0

a

X

Y

ay < 0

ax = |a|cos(αx) >0
ay = |a|cos(αy)

< 0;

αx<900

αy>900

Some mathematics!
Операции с векторами (2)

Слайд 5

b = ka => k = |b| / |a| b =

b = ka => k = |b| / |a|
b = ka

=> k = - |b| / |a|

b

a

b

a

Some mathematics!
Операции с векторами (3)

Слайд 6

c = a + b b = c - a =

c = a + b
b = c - a = c

+ (- a)

b

с


b

с

а

Some mathematics!
Операции с векторами (4)

Слайд 7

a = {ax, ay, az}; b = {bx, by, bz}; b

a = {ax, ay, az}; b = {bx, by, bz};

b

а

α

Скалярное

произведение:
(a, b) = ax bx + ay by + az bz = |a||b|cos(α)

Абсолютное значение (модуль):
|a|2 = (a, а) = ax 2 + ay 2 + az 2 =>

Some mathematics!
Операции с векторами (5)

Слайд 8

Система координат. Система отсчета Y X Z z(t) y(t) x(t) 0

Система координат. Система отсчета

Y

X

Z

z(t)

y(t)

x(t)

0

чч:мм:сс

t

r(t) – радиус -вектор

Слайд 9

Y X Z z(t) y(t) x(t) 0 чч:мм:сс r(t) – радиус

Y

X

Z

z(t)

y(t)

x(t)

0

чч:мм:сс

r(t) – радиус - вектор

Orts (ex, ey, ez)

ey

ex

ez

r (t)= {x(t),

y(t), z(t)}.

Система координат. Система отсчета

Слайд 10

Relocation (Δr) X x(t) Δr S Путь S > | Δ

Relocation (Δr)

X

x(t)

Δr

S

Путь S > | Δ r|

Y

X

Z

0

чч:мм:сс

r(t)

Δr = r(t+Δt) -

r(t)

r(t+Δt)

Слайд 11

Среднаяя скорость Δr / Δt = X x(t) Δr S Y

Среднаяя скорость

Δr / Δt =

X

x(t)

Δr

S

Y

X

Z

0

чч:мм:сс

r(t)

r(t+Δt)
Δr = Δr1 + Δr2

S /

Δt = <|V|>
Средний модуль скорости
Слайд 12

Y X Δr S r(t) Δr / Δt = V V

Y

X

Δr

S

r(t)

Δr / Δt = V
V - средняя скорость, но если


Δt->0 – это мгновенная скорость

r(t+Δt)

Z

0

чч:мм:сс

Мгновенная скорость

Слайд 13

Y X z(t) y(t) x(t) x(t+Δt) Δr S r(t) r(t+Δt) Z

Y

X

z(t)

y(t)

x(t) x(t+Δt)

Δr

S

r(t)

r(t+Δt)

Z

0

чч:мм:сс

Vx = dX(t)/dt
Vy = dY(t)/dt
Vz = dZ(t)/dt

z(t+Δt)

y(t+Δt)

0

ey

ex

ez

V(t) = dr(t)/dt =

Vxex + Vyey + Vzez , где Vx,Vy,Vz - численные значения координатных компонент мгновенной скорости, равные производным от соответствующих координат по времени:

V(t) = dr(t)/dt - скорость - это производная от функции r(t) по времени

Скорость, как вектор, раскладывается на координатные компоненты:

Мгновенная скорость

Слайд 14

X Δr S Y X Z 0 чч:мм:сс r(t0) r(t) V(t)

X

Δr

S

Y

X

Z

0

чч:мм:сс

r(t0)

r(t)

V(t)
Δx = x(t0)-x(t) =
t
= Vx(t)dt
t0
то же и

для y(t), z(t)

х(t0) x(t)

V(t) = dr(t)/dt

Мгновенная скорость

Слайд 15

Vх t 0 : Δx = x(t0)-x(t) = t = Vx(t)dt


t

0
:
Δx = x(t0)-x(t) =
t
= Vx(t)dt
t0
The same for

y(t), z(t)

Δx = x(t0)-x(t) численно равна площади под графиком Vх(t) между t0 и t .
Площадь под осью OX учитывается со знаком «минус»

t0

t

Скорость и перемещение

Слайд 16

t 0 t S = |V(t)|dt t0 t0 t dS =

t

0
t
S = |V(t)|dt
t0

t0

t

dS = |V(t)|dt

t

|V|

Пройденный путь

Δx

= x(t0)-x(t) численно равна площади под графиком Vх(t) между t0 и t .
Площадь под осью OX учитывается со знаком «плюс»
Слайд 17

V(t) V(t+Δt) V(t) V(t+Δt) V(t+Δt) - V(t) = ΔV Ускорение

V(t)

V(t+Δt)

V(t)

V(t+Δt)

V(t+Δt) - V(t) = ΔV

Ускорение

Слайд 18

V(t) V(t+Δt) x y W(t) = Wxex + Wyey + Wzez

V(t)

V(t+Δt)

x

y
W(t) = Wxex + Wyey + Wzez

ex

ey

Wx = dVx(t)/dt =

d2X(t)/dt2
Wy = dVy(t)/dt = d2Y(t)/dt2
Wz = dVz(t)/dt = d2Z(t)/dt2
W = Wx2 + Wy2 + Wz2

Ускорение

Слайд 19

V(t) V(t+Δt) W(t) Wt(t) Wn(t) ΔV Нормальное и тангенциальное ускорения :

V(t)

V(t+Δt)

W(t)

Wt(t)

Wn(t)

ΔV

Нормальное и тангенциальное ускорения

:
Wt = d|V(t)|/dt

Wt = (W,V)/V =
W V

cos(α) / V = Wcos(α)

Wn = V2/R

Слайд 20

V(t) W(t) Wt(t) Wn(t) R Wn = V2/R Нормальное и тангенциальное ускорения

V(t)

W(t)

Wt(t)

Wn(t)

R

Wn = V2/R

Нормальное и тангенциальное ускорения

Слайд 21

V(t) W(t) = g Wt(t) Wn(t) V0 x y V =

V(t)

W(t) = g

Wt(t)

Wn(t)

V0

x

y

V = V02 + (gt)2

R = V2/

Wn = (V02 + (gt)2 )3/2/ V0g

Нормальное и тангенциальное ускорения

Слайд 22

Угловая скорость: ω = dφ/dt [rad / s] = [s-1 ]

Угловая скорость:
ω = dφ/dt [rad / s] = [s-1 ]

V

= dr/dt = Rdφ/dt = Rω = ωrsin(α)

Вращение и полярные координаты

V = [ω,r] = ωrsin(α) = Rω

Слайд 23

с = [a, b] a b α c перпендикулярен и a

с = [a, b]

a

b

α

c перпендикулярен и a , и b
с

= absin(α),
cx = aybz - azby
cy = azbx - axbz
cz = axby - aybx
Правило левой руки.

с

b

a

c

Some mathematics!
Векторное произведение

i j k
c = ax ay az = i(aybz - azby) - j(axbz - azbx) +
bx by bz + k(axby - aybx)

Слайд 24

Угловое ускорение: β = dω/dt [rad/s2] = [s-2 ] Wt =

Угловое ускорение:
β = dω/dt [rad/s2] = [s-2 ]

Wt = βR

Wt

= [β, r]

W = Wt2 + Wn2 = (βrsin(α))2 + (V2/R)2 = R β2 + ω4

Вращение и полярные координаты