Основні визначення кінематики

1. Механічний рух - зміна положення тіла в просторі відносно інших тіл з плином часу.

2. Матеріальна точка (МТ) - тіло, розмірами якого можна знехтувати при описі його руху.

3. Траєкторія - лінія в просторі, вздовж якої рухається МТ (сукупність послідовних положень МТ, займаних нею в процесі руху).

4. Система відліку (СО) включає в себе:

· Систему координат, пов'язану з цим тілом;

· Прилад для вимірювання часу, включно з вибором початкової точки відліку часу (при цьому, якщо використовуються кілька годин, то вони повинні бути синхронізовані).

5. Основна (зворотна) завдання кінематики. знайти закон (рівняння) руху тіла в заданій системі відліку.
Наприклад, рівняння руху тіла, кинутого під кутом до горизонту, виглядають так:

При цьому всі інші завдання, знаходження шляху, висоти підйому, дальності, часу є допоміжними і, як правило, легко вирішуються на підставі рівнянь руху. Пряма задача кінематики полягає в обчисленні параметрів руху за заданими рівняннями руху.

6. Поступальний рух однозначно визначається по одному з наступних ознак:

· Всі точки тіла рухаються по траєкторіях однакового виду;

· Будь-який відрізок прямої лінії, проведений усередині тіла, при поступальному русі залишається паралельним самому собі;

· Всі точки тіла рухаються з однаковою швидкістю.

7. Обертальний рух - такий рух, при якому всі точки тіла рухаються по колах, центри яких лежать на одній прямій, званої віссю обертання

Плоске рух твердого тіла можна розкласти на поступальний і обертальний рух.

8. Шлях - це довжина траєкторії (виміряна з урахуванням кратності проходження окремих її ділянок).

9. Середня швидкість - це векторна фізична величина, що дорівнює відношенню переміщення до проміжку часу, за який це переміщення здійснено.

10. Середнє значення модуля швидкості (середня шляхова швидкість) - це скалярна фізична величина, що дорівнює відношенню шляху до проміжку часу, за який пройдено цей шлях.

11. Миттєва швидкість - це векторна фізична величина, що дорівнює першій похідній вектора переміщення (або радіус-вектора) за часом:,

або. в проекціях отримуємо: і т.д.

12. Ускореніе- - це векторна фізична величина, що дорівнює першій похідній вектора швидкості за часом:

. в проекціях отримуємо: і т.д.

Таблиця типів руху:

Перетворення Галілея, формула складання швидкостей:
Нехай є дві системи відліку, К і К '. причому К 'рухається уздовж позитивного напрямку X з постійною швидкістю і в початковий момент часу початку координат збігалися, тоді очевидно. - це і є перетворення координат, часу Галілея. Продифференцировав перетворення Галілея за часом, отримаємо класичну формулу складання швидкостей.
Швидкість МТ щодо умовно нерухомої системи відліку дорівнює векторній сумі швидкостей, щодо рухомого СО і рухомий СО відносно нерухомої.

17. Формула для шляху з виключеним часом:.

Основні визначення кінематики обертального руху:

18. Період - це значення інтервалу часу, за який тіло робить повний оборот по циклічної траєкторії.
Частота - величина зворотна періоду,. .
Число оборотів в секунду одно частоті, але позначається n,.

19. Кутова швидкість - скалярна величина, що дорівнює першій похідній кута повороту за часом,. Далі ми введемо кут і кутову швидкість як векторні величини. При рівномірному русі.

20. Прискорення при криволінійному русі - має дві складові: тангенціальну, що відповідає за зміну швидкості за величиною і нормальну, або доцентрові, що відповідає за викривлення траєкторії

З урахуванням виразу

остаточно отримуємо:. . де -единичная вектор, спрямований до центру кривизни, - одиничний вектор уздовж дотичній до траєкторії. Більш компактний висновок виглядає так:. отже, і.

Завдання №2. Чому дорівнює швидкість точок A, B, C, D на диску, рис.4, катящемся по площині без прослизання (чисте кочення).
Зобразіть геометричне місце точок диска, у яких швидкість по модулю дорівнює швидкості поступального руху диска.

Завдання № 3. Два автомобіля їдуть в попутному напрямку із заданою скоростью.На якою мінімальною дистанції необхідно триматися другого автомобілю, щоб убезпечити себе від потрапляння каменів, що вириваються з-під коліс першого автомобіля. Під яким кутом до горизонту в системі відліку, пов'язаної із землею вилітають найнебезпечніші камені? Опором повітря знехтувати.

Відповідь:. - вперед по ходу руху.

Завдання № 4. Критичне для тіла людини короткочасне прискорення (при якому є шанс уникнути серйозних травм) одно. Яким повинен бути мінімальний гальмівний шлях, якщо початкова швидкість автомобіля дорівнювала 100 км / год?

Завдання № 5. (№1.23 зі збірки завдань [5]). Точка рухається, сповільняться, по прямій з прискоренням, модуль якого залежить від її швидкості за законом. де - позитивна постійна. У початковий момент швидкість точки дорівнює. Який шлях вона пройде до зупинки? За якийсь час цей шлях буде пройдений?

Рішення: записуючи вираз для модуля прискорення і, розділяючи змінні, отримаємо:. Інтегруючи з урахуванням початкової умови. отримаємо:.
Зупинці відповідає момент часу.

Інтегруючи вираз для швидкості, отримуємо. Відповідь:.

Завдання №6 (№ 1.39 зі збірки завдань [5]). Точка рухається по дузі кола радіуса R. Її швидкість залежить від пройденого шляху S згідно із законом. де - постійна. Знайти кут між вектором повного прискорення і вектором швидкості в залежності від S.

Рішення: . Розділивши змінні та проинтегрировав, отримаємо:; ; ; ; .

Питання для контролю:

Ø Чи можна стверджувати, що кожна частка покоїться у власній системі відліку?

Ø Чи можна стверджувати, що прискорення автомобіля дорівнює нулю, якщо спідометр весь час показує одне і теж значення?

Ø У якій точці траєкторії снаряд має найменшу швидкість?

Ø У чому помилковість твердження, що равнопеременное рух - це рух з постійним по величині прискоренням?

Ø Як ви собі уявляєте синхронізацію годин, що знаходяться в різних частинах простору?

Ø Чи можна за рівнянням траєкторії відновити рівняння руху тіла?

Ø Чи можуть вектора швидкості і прискорення складати між собою тупий кут?

Ø Як пов'язані між собою лінійна і кутова швидкість?
Тангенціальне і кутове прискорення?

Ø У яких системах відліку виконується класичне правило складання швидкостей?

Ø У чому суть перетворень Галілея?


Генерація сторінки за: 0.009 сек.

Схожі статті