Механическое движение - изменение положения тела в пространстве с течением времени.
Система отсчёта - совокупность тела отсчёта и связанной с ним системы координат, а так же часов.
Материальная точка - идеальный объект (модель), размером которого можно пренебречь, т.е. в условиях конкретной задачи можно не учитывать размеры тела.
Абсолютно твёрдое тело - тело, форма и размеры которого не меняются под воздействием других тел.
Поступательное движение - движение, при котором все части тела движутся одинаково.
Траектория - это линия, которое как-бы оставляет за собой тело, вследствие своего движения.
Закон движения определяет положение материальной точки в любой момент времени:
, или x = x(t), y = y(t), z = z(t).
Радиус-вектор
- вектор, проведённый из начала координат в ту точку, где находится тело.
Проекции радиус вектора на оси координат совпадают с координатами точки:
Модуль радиуса-вектора:
Вектор, проведённый из точки, где в начальный момент времени находилось тело, в точку, где оно находится в момент времени
t, называется перемещением тела:.
Проекции вектора перемещения s на оси координат:
sx = Δx = x - x0 | sy = Δy = y - y
0 | sz = Δz = z - z0 |
Модуль вектора перемещения: Пройденный путь l - Длинна дуги траектории, пройденной телом за время
t. Вектор средней скорости за интервал времени Δt:
Средняя путевая скорость за интервал времени Δt:
vc = l/Δt. Мгновенная путевая скорость
определяется как предел, к которому стремится средняя скорость за бесконечно малый промежуток времени Δt,
т.е. производная вектора перемещения по времени:
Проекции вектора мгновенной скорости v на оси координат:
vx = dx / dt | vy = dy / dt | vz = dz / dt |
Модуль вектора мгновенной скорости: Единица измерения скорости [v]си =
м/сек Вектор среднего ускорения равен отношению изменения скорости к интервалу времени Δt, за который это изменение произошло:
Мгновенным ускорением (или просто
ускорением) тела называют предел отношения изменения скорости к малому промежутку времени Δt, в течение которого происходило это изменение:
Проекции вектора ускорения на оси координат:
ax = dvx / dt | ay = dvy / dt | az = dvz / dt |
Модуль вектора ускорения:. Единица измерения ускорения [a]си = м/сек2.Равномерное прямолинейное движение
Равномерным прямолинейным называют движение, при котором траектория - прямая линия, а тело за любые равные промежутки проходит равные пути.
Кинематические уравнения равномерно-прямолинейного движения:
(Здесь в момент времени t0 = 0, радиус-вектор равен , а скорость тела равна
Проекции кинематических уравнений на ось OX:
ax = const = 0 | sx = Δx = x - x
0 = vxt | vx = v0x = const | x = x0 + vxt |
При прямолинейном движении пройденный путь l
равен модулю вектора перемещения s: l = s = |x - x0| = |vx|t =vtРавнопеременное прямолинейное движение
Равнопеременным прямолинейным называют движение по прямолинейной траектории с постоянным по модулю и направлению ускорением.
Кинематические уравнения равнопеременного прямолинейного движения:
(Здесь в момент времени t0 = 0, радиус-вектор равен ,
а вектор скорости тела равен и направлен параллельно вектору ускорения ā).
Проекции кинематических уравнений на ось OX:
ax = const |
sx = (vx2 - v0x2) / 2ax |
sx = Δx = x - x0 = vxt + axt2/ 2 |
vx = v0x + axt | x = x0 + vxt+ axt2/ 2 |
Движение тела вблизи поверхности Земли
Свободным падением называют движение тела под действием притяжения Земли в отсутствие сопротивления воздуха.
Ускорение свободного падения - постоянное по модулю
и направлению ускорение, с которым тело движется вблизи поверхности земли. В любой точке вблизи поверхности Земли вектор направлен к центру;
= ||= 9,81 м/сек2
Траектория движения материальной точки с момента времени t0 = 0, когда радиус-вектор равен ,
вектор скорости тела равен и направлен под углом α к горизонту.
Вектор мгновенной скорости | |
Радиус-вектор в произвольный момент времени t | |
Вектор перемещения материальной точки за время t | |
Движение тел, брошенных под углом к горизонту можно рассматривать как
результат наложения двух одновременных движений по горизонтальной и вертикальной осям (OX и OY) произвольной неподвижной системы координат.
Проекции вектора ускорения и
вектора начальной скорости на оси координат:
gx = 0 | gy = -g | v0x
= v0 cos α | v0y = v0 sin α |
Уравнения движения в проекциях на оси координат:
vx = v0x + gx< t = v0 cos α |
x = x0 + v0xt + gxt2/ 2 = v0t cos α | vy
= v0y + gyt =v0 sin α - gt |
y = v0y + v0y + gyt2/ 2 = v0t sin α - gt2/ 2 |
Время подъёма tп на максимальную высоту:
tп = v0 sin α / g
Максимальная высота подъёма hmax:
hmax = v02 sin2 α / 2g
Время движения tд:
tд = 2v0 sin α / g = 2tп
Максимальная дальность полёта smax: smax = v0tдcos α = v02 sin2α / g
Модуль вектора скорости в произвольный момент времени равен:
Направление вектора скорости в произвольный момент времени определяется через угол наклона β к горизонту:
tg β = (v0 sin α - gt) / v0 cos α
Модуль вектора перемещения за произвольный интеграл времени равен:
Направление вектора перемещения в произвольный интеграл времени определяется через угол наклона γ к горизонту:
tg γ = (v0t sin α - gt2/ 2) / v0t cos α
Движение
по окружности с постоянной по модулю скоростью Произвольное движение материальной точки по криволинейной траектории можно представить как движение по дугам окружностей различных радиусов R. |
|