Механика. Кинематика материальной точки

Содержание

Слайд 2

Кинематика Ньютоновская (классическая) нерелятивистская механика. Механическое движение. Кинематика точки. Основные понятия

Кинематика

Ньютоновская (классическая) нерелятивистская механика.
Механическое движение. Кинематика точки.
Основные понятия кинематики –

путь, перемещение, скорость, ускорение.
Основная задача кинематики.
Преобразование Галилея и закон сложения скоростей.
Примеры решения задач кинематики.
Слайд 3

Кинематика Основные понятия Кинематика занимается описанием движения без выяснения причин, его

Кинематика Основные понятия

Кинематика занимается описанием движения без выяснения причин, его вызывающих.
Всякое движение

относительно. Тело, по отношению к которому рассматривается движение выбранного тела, называется телом отсчета.
Система отсчёта: тело отсчёта + система координат + часы
Модели:
материальная точка – тело, размерами которого при описании движения можно пренебречь.
абсолютно твёрдое тело – тело, деформациями которого в условиях задачи можно пренебречь.
Слайд 4

Кинематики материальной точки Описать движение материальной точки означает указать её положение

Кинематики материальной точки

Описать движение материальной точки означает указать её положение в

пространстве в любой момент времени, т.е. установить закон движения материальной точки.
координатный способ: x = x(t); y = y(t); z = z(t) – три степени свободы материальной точки
векторный способ: r = r(t) – радиус-вектор
Траектория движения тела – линия, которую описывает тело в процессе движения
Путь – длина траектории s от начального положение точки до конечного.
Перемещение – вектор, соединяющий начальное положение точки с конечным: Δr = r – r0
Для малых перемещений Δr ≈ Δsτ τ – единичный вектор вдоль Δr
Слайд 5

Всякое движение можно разложить на два вида: поступательное и вращательное. Поступательное

Всякое движение можно разложить на два вида: поступательное и вращательное.
Поступательное

движение – это движение, при котором любая прямая связанная с движущимся телом остается параллельной самой себе.
В случае вращательного движения все точки тела движутся по окружностям центры, которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения.
Слайд 6

Скорость и ускорение Скорость характеризует быстроту движения тела: Vср=Δr/Δt – средняя

Скорость и ускорение

Скорость характеризует быстроту движения тела:
Vср=Δr/Δt – средняя скорость движения v

= dr/dt = τ ds/dt = vτ – скорость направлена по касательной к траектории в сторону движения, τ- единичный вектор
Ускорение: a = dv/dt = d(vτ)/dt a = dv/dt τ + v2/R n
aτ = dv/dt – тангенциальная составляющая ускорения
характеризует быстроту изменения величины скорости
an = v2/R – нормальная составляющая ускорения направлена по нормали в сторону вогнутости и характеризует быстроту изменения направления скорости. (R – радиус кривизны траектории).
Полное ускорение a2 = an2 + aτ2
Слайд 7

Скорость и ускорение

Скорость и ускорение

Слайд 8

Уравнение движения с постоянным ускорением a = const ⇨ dv/dt =

Уравнение движения с постоянным ускорением

a = const ⇨
dv/dt = a

⇨ v = v0 + at – закон изменения скорости при равноускоренном движении ⇨
dr/dt = v0 + at ⇨ r = r0 + v0t +at2/2 s = r - r0 = v0t +at2/2 – закон равноускоренного движения
Слайд 9

Кинематика вращательного движения Вращательное движение характеризуется углом поворота, угловой скоростью и

Кинематика вращательного движения

Вращательное движение характеризуется углом поворота, угловой скоростью и угловым

ускорением.
Соответствующий угол поворота будем характеризовать вектором dφ, модуль которого равен углу поворота, а направление совпадает с осью вращения, причем так, что направление поворота отвечает правилу правого винта по отношению к направлению вектора dφ.
Слайд 10

Угловая скорость Угловая скорость характеризует быстроту вращения. ω называется угловой скоростью

Угловая скорость

Угловая скорость характеризует быстроту вращения. ω называется угловой скоростью тела.

Вектор ω направлен вдоль оси, вокруг которой движется материальная точка, в сторону, определяемую правилом правого винта, и представляет собой аксиальный вектор.
Слайд 11

Угловое ускорение Вектор угловой скорости может изменяться, как по величине, так

Угловое ускорение

Вектор угловой скорости может изменяться, как по величине, так и

по направлению. В первом случае изменяется значение вектора линейной скорости материальной точки, тогда как во втором случае изменяется ось вращения. Изменение вектора угловой скорости со временем характеризуют величиной называемой угловым ускорением:
Вектор углового ускорения совпадает с направлением угловой скорости при ускоренном вращении и направлен в противоположную строну при замедленном вращении.
Слайд 12

Движение по окружности Угловая и линейная скорости связаны между собой соотношением

Движение по окружности

Угловая и линейная скорости связаны между собой соотношением v

= [ωr] , где скобки [ ] обозначают векторное произведение
Ускорения связаны соотношениями: aτ = βr – тангенциальное ускорение; an = ω2r = v2/r– нормальное или центростремительное ускорение
T = 2π/ω – период обращения; f = 1/T – частота вращения.