من مقعد المدرسة ، على الأرجح ، يتذكر الجميع ما يسمى بالحركة الميكانيكية للجسم. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فسنحاول في هذه المقالة ليس فقط تذكر هذا المصطلح ، ولكن أيضًا لتحديث المعرفة الأساسية من مسار الفيزياء ، أو بالأحرى من قسم "الميكانيكا الكلاسيكية". سيتم أيضًا عرض أمثلة على أن هذا المفهوم يستخدم ليس فقط في تخصص معين ، ولكن أيضًا في العلوم الأخرى.

علم الميكانيكا

أولاً ، دعونا نلقي نظرة على ما يعنيه هذا المفهوم. الميكانيكا قسم في الفيزياء يدرس حركة الأجسام المختلفة ، والتفاعل بينها ، وكذلك تأثير القوى والظواهر الثالثة على هذه الأجسام. حركة سيارة على طريق سريع ، كرة قدم ركلت في المرمى ، ذاهبة إلى - كل هذا تمت دراسته بدقة من خلال هذا النظام. عادة ، عند استخدام مصطلح "ميكانيكا" ، فإنهم يقصدون "الميكانيكا الكلاسيكية". ما هو ، سنناقش معك أدناه.

تنقسم الميكانيكا الكلاسيكية إلى ثلاثة أقسام رئيسية.

1. الكينماتيكا - تدرس حركة الأجسام دون أن تفكر في السؤال لماذا تتحرك؟ نحن هنا مهتمون بكميات مثل المسار والمسار والإزاحة والسرعة.
2. القسم الثاني هو الديناميات. يدرس أسباب الحركة ، من حيث مفاهيم مثل الشغل ، القوة ، الكتلة ، الضغط ، الزخم ، الطاقة.
3. والقسم الثالث ، الأصغر ، يدرس حالة مثل التوازن. وهي مقسمة إلى جزئين. واحد يضيء توازن المواد الصلبة ، والثاني - السوائل والغازات.

في كثير من الأحيان ، يُطلق على الميكانيكا الكلاسيكية اسم نيوتن ، لأنها تستند إلى قوانين نيوتن الثلاثة.

قوانين نيوتن الثلاثة

تم ذكرها لأول مرة من قبل إسحاق نيوتن في عام 1687.

1. يقول القانون الأول عن قصور الجسد. هذه الخاصية ، التي يتم فيها الحفاظ على اتجاه وسرعة حركة نقطة مادية ، إذا لم تؤثر عليها قوى خارجية.
2. ينص القانون الثاني على أن الجسم ، الذي يكتسب التسارع ، يتزامن مع هذا التسارع في الاتجاه ، ولكنه يصبح معتمدًا على كتلته.
3. ينص القانون الثالث على أن قوة الفعل تساوي دائمًا قوة رد الفعل.

جميع القوانين الثلاثة بديهية. بمعنى آخر ، هذه افتراضات لا تتطلب إثباتًا.

ما يسمى بالحركة الميكانيكية

هذا تغيير في موضع الجسم في الفضاء بالنسبة للأجسام الأخرى بمرور الوقت. في هذه الحالة ، تتفاعل النقاط المادية وفقًا لقوانين الميكانيكا.

وهي مقسمة إلى عدة أنواع:

• يتم قياس حركة نقطة مادية من خلال إيجاد إحداثياتها وتتبع التغييرات في الإحداثيات بمرور الوقت. للعثور على هذه المؤشرات يعني حساب القيم على طول المحاور الإحداثي والإحداثية. تتم دراسة ذلك بواسطة حركيات النقطة ، والتي تعمل بمفاهيم مثل المسار ، والإزاحة ، والتسارع ، والسرعة. يمكن أن تكون حركة الكائن في هذه الحالة مستقيمة ومنحنية.
• تتكون حركة الجسم الصلب من إزاحة نقطة ما ، تؤخذ كأساس ، وحركة دورانية حولها. درس بواسطة حركية المواد الصلبة. يمكن أن تكون الحركة انتقالية ، أي أنه لا يوجد دوران حول نقطة معينة ، ويتحرك الجسم كله بشكل موحد ، وكذلك مسطح - إذا كان الجسم كله يتحرك بشكل موازٍ للمستوى.
• هناك أيضًا حركة وسط مستمر. هذه هي حركة عدد كبير من النقاط المتصلة ببعض الحقول أو المناطق فقط. نظرًا لتعدد الأجسام المتحركة (أو النقاط المادية) ، فإن نظام إحداثيات واحد ليس كافيًا هنا. لذلك ، كم عدد الهيئات ، العديد من أنظمة الإحداثيات. مثال على ذلك موجة على البحر. إنه مستمر ، ولكنه يتكون من عدد كبير من النقاط الفردية على مجموعة من أنظمة الإحداثيات. لذلك اتضح أن حركة الموجة هي حركة وسط مستمر.

نسبية الحركة

يوجد أيضًا مفهوم في الميكانيكا مثل نسبية الحركة. هذا هو تأثير أي إطار مرجعي على الحركة الميكانيكية. ماذا يعني ذلك؟ النظام المرجعي هو نظام الإحداثيات بالإضافة إلى الساعات لـ Simply ، إنه محور الاحداثي والإحداثيات مدمجين مع الدقائق. عن طريق مثل هذا النظام ، يتم تحديد الفترة الزمنية التي قطعتها نقطة جوهرية لمسافة معينة. بمعنى آخر ، لقد تحركت بالنسبة إلى محور الإحداثيات أو الهيئات الأخرى.

يمكن أن تكون الأنظمة المرجعية: comoving ، بالقصور الذاتي وغير بالقصور الذاتي. دعنا نوضح:

• ثاني أكسيد الكربون بالقصور الذاتي هو نظام تقوم فيه الأجسام ، التي تنتج ما يسمى بالحركة الميكانيكية لنقطة ما ، بعمل ذلك بشكل مستقيم وموحد ، أو تكون بشكل عام في حالة راحة.
• وفقًا لذلك ، فإن ثاني أكسيد الكربون غير بالقصور الذاتي هو نظام يتحرك مع التسارع أو الدوران فيما يتعلق بأول CO.
• ثاني أكسيد الكربون المصاحب هو نظام يؤدي ، جنبًا إلى جنب مع نقطة مادية ، ما يسمى بالحركة الميكانيكية للجسم. بمعنى آخر ، أين وبأي سرعة يتحرك الكائن ، يتحرك ثاني أكسيد الكربون أيضًا معه.

نقطة مادية

لماذا يستخدم مفهوم "الجسد" أحيانًا ، وأحيانًا - "النقطة المادية"؟ يشار إلى الحالة الثانية عندما يمكن إهمال أبعاد الكائن نفسه. أي أن معلمات مثل الكتلة والحجم وما إلى ذلك ، لا تهم لحل المشكلة التي نشأت. على سبيل المثال ، إذا كان الهدف هو معرفة مدى سرعة تحرك المشاة بالنسبة لكوكب الأرض ، فيمكن إهمال ارتفاع ووزن المشاة. إنها نقطة مادية. لا تعتمد الحركة الميكانيكية لهذا الكائن على معلماته.

المفاهيم المستخدمة وكميات الحركة الميكانيكية

في الميكانيكا ، تعمل بكميات مختلفة ، بمساعدة المعلمات التي يتم تعيينها ، وكتابة حالة المشكلات ، وإيجاد حل. دعونا نسردهم.

• التغيير في موقع جسم (أو نقطة مادية) بالنسبة إلى الفضاء (أو نظام إحداثيات) بمرور الوقت يسمى الإزاحة. الحركة الميكانيكية للجسم (النقطة المادية) ، في الواقع ، هي مرادف لمفهوم "الإزاحة". إنه فقط المفهوم الثاني يستخدم في علم الحركة ، والأول - في الديناميكيات. تم شرح الفرق بين هذه الأقسام الفرعية أعلاه.
• المسار هو الخط الذي يؤدي فيه الجسم (نقطة المادة) ما يسمى بالحركة الميكانيكية. طوله يسمى المسار.
• السرعة - حركة أي نقطة جوهرية (جسم) ، نسبة إلى نظام إبلاغ معين. كما ورد أعلاه تعريف نظام الإبلاغ.

تم العثور على الكميات غير المعروفة المستخدمة لتحديد الحركة الميكانيكية في مسائل باستخدام الصيغة: S = U * T ، حيث "S" هي المسافة ، و "U" هي السرعة ، و "T" هي الوقت.

من التاريخ

ظهر مفهوم "الميكانيكا الكلاسيكية" في العصور القديمة ، ودفع البناء إلى التطور بوتيرة سريعة. صاغ أرخميدس ووصف نظرية إضافة القوى الموازية ، وقدم مفهوم "مركز الثقل". هذه هي الطريقة التي بدأت بها ساكنة.

بفضل Galileo ، بدأت "Dynamics" في التطور في القرن السابع عشر. قانون القصور الذاتي ومبدأ النسبية هي ميزته.

قدم إسحاق نيوتن ، كما ذكر أعلاه ، ثلاثة قوانين شكلت أساس ميكانيكا نيوتن. اكتشف أيضًا قانون الجاذبية الكونية. وهكذا تم وضع أسس الميكانيكا الكلاسيكية.

ميكانيكا غير كلاسيكية

مع تطور الفيزياء كعلم ، ومع ظهور فرص عظيمة في مجالات علم الفلك والكيمياء والرياضيات وأشياء أخرى ، أصبحت الميكانيكا الكلاسيكية تدريجيًا ليست هي العلوم الرئيسية ، ولكنها واحدة من العديد من العلوم المطلوبة. عندما بدأوا في تقديم مفاهيم مثل سرعة الضوء ، ونظرية المجال الكمومي ، وما إلى ذلك ، بدأوا في تقديم مفاهيم مثل سرعة الضوء ، ونظرية المجال الكمومي ، وما إلى ذلك ، بدأت القوانين التي تقوم عليها "الميكانيكا" مفقودة.

ميكانيكا الكم هي فرع من فروع الفيزياء التي تتعامل مع دراسة الأجسام فائقة الصغر (نقاط المواد) في شكل ذرات وجزيئات وإلكترونات وفوتونات. يصف هذا التخصص جيدًا خصائص الجسيمات فائقة الصغر. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يتنبأ بسلوكهم في موقف معين ، وكذلك اعتمادًا على التأثير. يمكن أن تكون التنبؤات التي قدمتها ميكانيكا الكم مختلفة تمامًا عن افتراضات الميكانيكا الكلاسيكية ، نظرًا لأن الأخيرة غير قادرة على وصف جميع الظواهر والعمليات التي تحدث على مستوى الجزيئات والذرات وأشياء أخرى - صغيرة جدًا وغير مرئية للعراة. عين.

الميكانيكا النسبية هي فرع من فروع الفيزياء يدرس العمليات والظواهر والقوانين بسرعات مماثلة لسرعة الضوء. تحدث جميع الأحداث التي درسها هذا التخصص في فضاء رباعي الأبعاد ، على عكس "الكلاسيكي" - ثلاثي الأبعاد. أي أننا نضيف مؤشرًا آخر إلى الطول والعرض والطول - الوقت.

ما هو تعريف آخر للحركة الميكانيكية

لقد نظرنا فقط في المفاهيم الأساسية المتعلقة بالفيزياء. لكن المصطلح نفسه لا يستخدم فقط في الميكانيكا ، سواء كانت كلاسيكية أو غير كلاسيكية.

في علم يسمى "الإحصاءات الاجتماعية والاقتصادية" ، يتم تعريف الحركة الميكانيكية للسكان على أنها الهجرة. بمعنى آخر ، هذا هو انتقال الأشخاص عبر مسافات طويلة ، على سبيل المثال ، إلى البلدان المجاورة أو إلى القارات المجاورة من أجل تغيير مكان إقامتهم. يمكن أن تكون أسباب هذا النزوح هي عدم القدرة على الاستمرار في العيش في أراضي المرء بسبب الكوارث الطبيعية ، على سبيل المثال ، الفيضانات أو الجفاف المستمر ، والمشاكل الاقتصادية والاجتماعية في حالة الفرد ، أو تدخل القوى الخارجية ، على سبيل المثال ، حرب.

تتناول هذه المقالة ما يسمى بالحركة الميكانيكية. يتم تقديم الأمثلة ليس فقط من الفيزياء ، ولكن أيضًا من العلوم الأخرى. هذا يشير إلى أن المصطلح غامض.

1. الحركة الميكانيكية هي واحدة من أكثر أنواع الحركة شيوعًا ويمكن ملاحظتها بسهولة. يمكن أن تكون أمثلة الحركة الميكانيكية: حركة المركبات ، وأجزاء الآلات والآليات ، وعقرب البندول والساعة ، والأجرام السماوية والجزيئات ، وحركة الحيوانات ونمو النباتات ، إلخ.

الحركة الميكانيكية هي تغيير في موضع الجسم في الفضاء بالنسبة للأجسام الأخرى بمرور الوقت.

2. يمكن للجسم نفسه ، بينما يظل بلا حراك بالنسبة لبعض الأجسام ، أن يتحرك بالنسبة إلى أجسام أخرى. على سبيل المثال ، لا يتحرك الركاب الجالسون في الحافلة بالنسبة لجسم الحافلة ويتحركون معها بالنسبة للأشخاص في الشارع والمنازل والأشجار (الشكل 1). وبالتالي ، عند الحديث عن حركة الجسم ، من الضروري الإشارة إلى الجسم الذي يتم اعتبار هذه الحركة بالنسبة له.

يسمى الجسم المتعلق بحركة الأجسام بالجسم المرجعي.

3. يمكن تحديد موضع الجسم في الفضاء باستخدام الإحداثيات. إذا كان الجسم يتحرك على طول خط مستقيم ، على سبيل المثال ، عداء ، فإن موضعه على هذا الخط يمكن أن يتميز بإحداثيات واحدة فقط x. للقيام بذلك ، يرتبط الجسم المرجعي بنظام إحداثيات يتكون من محور إحداثيات واحد ثور(الصورة 2).

إذا كان الجسم يتحرك داخل مستوى معين ، على سبيل المثال ، لاعب كرة قدم في الملعب ، فسيتم تحديد موقعه بالفعل باستخدام إحداثيين xو ذ، ويتكون نظام الإحداثيات في هذه الحالة من محورين متعامدين بشكل متبادل: ثورو OY(تين. 3).

عندما يتم النظر في حركة جسم في الفضاء ، على سبيل المثال ، حركة طائرة طيران ، فإن نظام الإحداثيات المرتبط بالجسم المرجعي سيتألف من ثلاثة محاور إحداثية متعامدة بشكل متبادل: ثور, OYو أوقية(الشكل 4).

عندما يتحرك الجسم ، تتغير إحداثياته ​​بمرور الوقت ، لذلك من الضروري أن يكون لديك جهاز لقياس الوقت - ساعة.

الجسم المرجعي ونظام الإحداثيات المرتبط به وأداة قياس الوقت من الإطار المرجعي.

تعتبر أي حركة مرتبطة بالإطار المرجعي المختار.

4. تعني دراسة حركة الجسم تحديد كيفية تغير موضعه ، أي تنسيقه بمرور الوقت. إذا كنت تعرف كيف يتغير تنسيق الجسم بمرور الوقت ، يمكنك تحديد موضعه (تنسيق) في أي وقت.

المهمة الرئيسية للميكانيكيين هي تحديد الموقع (إحداثيات)الجثث في أي وقت.

للإشارة إلى كيفية تغير موضع الجسم بمرور الوقت ، من الضروري إنشاء علاقة بين الكميات التي تميز هذه الحركة.

يسمى فرع الميكانيكا الذي يدرس كيفية وصف حركة الأجسام معادلات الحركة.

5. أي جسم له حجم معين. عند الحركة ، تتخذ أجزاء الجسم ، مثل أرضية المصعد وسقفه ، مواقع مختلفة في الفضاء. السؤال الذي يطرح نفسه ، كيف تحدد إحداثيات الجسم؟ في عدد من الحالات ، ليس من الضروري الإشارة إلى موضع كل نقطة من الجسم.

على سبيل المثال ، تتحرك جميع نقاط المصعد (الشكل 5) بشكل تدريجي ، أي عند التحرك ، فإنها تصف نفس الشيء المسارات. أذكر ذلك المسار هو الخط الذي يتحرك على طوله الجسم.

نظرًا لأنه أثناء الحركة الانتقالية ، تتحرك جميع نقاط الجسم بنفس الطريقة ، فلا داعي لوصف حركة كل نقطة من نقاطها على حدة.

من الممكن أيضًا عدم القيام بذلك عند حل مثل هذه المشكلات ، حيث يمكن إهمال أبعاد الجسم. على سبيل المثال ، لتحديد السرعة التي تطير بها كرة القدم نحو المرمى ، لا تحتاج إلى التفكير في حركة كل نقطة على الكرة. إذا اصطدمت الكرة بقائمة المرمى ، فلا يمكن إهمال حجمها بعد الآن. مثال آخر. من خلال حساب وقت سفر مركبة فضائية من الأرض إلى المحطة الفضائية ، يمكن اعتبار المركبة الفضائية كنقطة مادية. إذا تم حساب طريقة إرساء السفينة بالمحطة ، فلا يمكن إهمال أبعاد السفينة.

وبالتالي ، لحل عدد من المشاكل المتعلقة بحركة الأجسام ، يتم تقديم المفهوم نقطة مادية.

النقطة المادية هي الجسم الذي يمكن إهمال أبعاده في هذه المشكلة.

في الأمثلة المذكورة أعلاه ، يمكن اعتبار كرة القدم كنقطة مادية عند حساب السرعة التي تطير بها نحو البوابة ، وهي مركبة فضائية عند تحديد وقت حركتها.

النقطة المادية هي نموذج مادي لأشياء حقيقية ، أجسام حقيقية. بافتراض أن الجسم هو نقطة مادية ، فإننا نتجاهل السمات التي ليست ضرورية لحل مشكلة معينة ، ولا سيما حجم وشكل الجسم.

6. مفهوم المسار معروف لك جيدًا. أذكر ذلك المسار هو المسافة التي يقطعها الجسم على طول المسار.

تم تمييز المسار بحرف ل، وحدة SI للمسار هي متر (1 م).

يمكن تحديد موضع الجسم بعد فترة زمنية معينة من خلال معرفة مسار الحركة ، والموضع الأولي على المسار والمسار الذي سلكه خلال هذه الفترة الزمنية.

إذا كان مسار الجسم غير معروف ، فلا يمكن تحديد موضعه في وقت ما ، لأن نفس المسار يمكن للجسم أن يسير في اتجاهات مختلفة. في هذه الحالة ، من الضروري معرفة اتجاه حركة الجسم والمسافة المقطوعة في هذا الاتجاه.

اسمحوا في الوقت الأولي ر 0 = 0 كان الجسم عند النقطة أ(الشكل 6) ، وفي الوقت الحالي ر- عند النقطة ب. قم بتوصيل هذه النقاط وفي نهاية المقطع عند النقطة بضع سهم. في هذه الحالة ، يشير السهم إلى اتجاه حركة الجسم.

تسمى حركة الجسم مقطعًا موجهًا (متجهًا) يربط الموضع الأولي للجسم بموضعه النهائي.

في هذه الحالة ، يكون متجهًا.

متحرك - كمية ناقلات، له اتجاه وقيمة رقمية (modulo). يتم الإشارة إلى الحركة بالحرف س، ووحدتها هي س. وحدة SI للإزاحة ، مثل المسارات ، هي متر (1 م).

من خلال معرفة الوضع الأولي للجسم وحركته خلال فترة زمنية معينة ، من الممكن تحديد موضع الجسم في نهاية هذه الفترة الزمنية.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الحركة في الحالة العامة لا تتطابق مع مسار الجسم ، وأن وحدة الإزاحة لا تتطابق مع المسار الذي يتم قطعه. على سبيل المثال ، ذهب القطار من موسكو إلى سانت بطرسبرغ وعاد. المسافة بين هذه المدن 650 كم. إذن ، المسافة التي يقطعها القطار هي 1300 كم ، والإزاحة تساوي صفرًا. يتطابق معامل الإزاحة والمسافة المقطوعة فقط عندما يتحرك الجسم على طول مسار مستقيم في اتجاه واحد.

أسئلة للفحص الذاتي

1. ما هي الحركة الميكانيكية؟

2. ما هو النظام المرجعي؟ لماذا إدخال نظام مرجعي؟

3. ما هي المهمة الرئيسية للميكانيكا؟

4. ما يسمى بالنقطة المادية؟ لماذا نقدم نموذج النقطة المادية؟

5. هل من الممكن ، بمعرفة الموضع الأولي للجسم والمسافة التي يقطعها لفترة زمنية معينة ، تحديد موضع الجسم في نهاية هذه الفترة الزمنية؟

6. ما يسمى بالحركة؟ ما الفرق بين حركة الجسم والمسار الذي يسير فيه؟

التمرين 1

1. توقفت سيارة تتحرك على طول جزء مستقيم من الطريق عند نقطة معينة أ(الشكل 7). ما هي إحداثيات النقطة أفي الإطار المرجعي المرتبط: أ) بالشجرة (النقطة ا) على جانب الطريق؛ ب) مع المنزل (النقطة ب)?

2. عند حل أي من المشكلات التالية ، يمكن اعتبار الهيئات قيد الدراسة نقاطًا مادية:

3. شخص يسير حول محيط مساحة مربعة طول ضلعها 10 أمتار ، ما هو المسار الذي يسلكه الشخص ووحدة إزاحته؟

4. تسقط الكرة من ارتفاع 2 م وبعد اصطدامها بالأرض ترتفع إلى ارتفاع 1.5 م ، ما هو مسار الكرة طوال فترة الحركة ومعامل إزاحتها؟

حتى الآن ، عند حل العديد من المشكلات المتعلقة بحركة الأجسام المختلفة ، استخدمنا كمية مادية تسمى "المسار". تم فهم طول المسار على أنه مجموع أطوال جميع أقسام المسار التي يجتازها الجسم خلال الفترة الزمنية المدروسة.

طريق - العددية(أي مقدار ليس له اتجاه).

لحل المشكلات العملية المختلفة في مجالات النشاط المختلفة (على سبيل المثال ، في خدمة إرسال النقل البري والجوي ، والملاحة الفضائية ، وعلم الفلك ، وما إلى ذلك) ، من الضروري أن تكون قادرًا على حساب مكان وجود الجسم المتحرك عند نقطة معينة. وقت.

دعونا نظهر أنه ليس من الممكن دائمًا حل مثل هذه المشكلة ، حتى مع معرفة المسار الذي سلكه الجسم خلال فترة زمنية معينة. للقيام بذلك ، ننتقل إلى الشكل 3 ، أ.

أرز. 3. معرفة المسار الذي يسلكه الجسد لا يكفي لتحديد الوضع النهائي للجسم

لنفترض أننا نعلم أن جسمًا ما (يمكن اعتباره نقطة مادية) يبدأ في التحرك من النقطة O ويقطع مسافة 20 كم في ساعة واحدة.

للإجابة على السؤال حول المكان الذي سيكون فيه هذا الجسم بعد ساعة واحدة من مغادرته النقطة O ، فليس لدينا معلومات كافية عن حركته. يمكن لجسم ، على سبيل المثال ، أن يتحرك في خط مستقيم في اتجاه شمالي ، ويصل إلى النقطة A ، الواقعة على مسافة 20 كم من النقطة O (تُقاس المسافة بين النقطتين على طول خط مستقيم يربط بين هذه النقاط). ولكن يمكن أيضًا ، بعد أن وصلت إلى النقطة B ، الواقعة على مسافة 10 كيلومترات من النقطة O ، أن تنعطف جنوبًا وتعود إلى النقطة O ، في حين أن المسافة التي تقطعها ستكون أيضًا 20 كم. بالنسبة لقيمة معينة للمسار ، يمكن أيضًا أن ينتهي الجسم عند النقطة C إذا تحرك مباشرة إلى الجنوب الشرقي ، وعند النقطة D إذا تحرك على طول المسار المنحني الذي تم تصويره.

لتجنب عدم اليقين هذا ، للعثور على موضع الجسم في الفضاء في نقطة زمنية معينة ، تم إدخال كمية مادية تسمى الإزاحة.

• إن إزاحة الجسم (النقطة المادية) هي ناقل يربط بين الموضع الأولي للجسم وموضعه اللاحق

وفقًا للتعريف ، فإن الإزاحة هي كمية متجهة (أي كمية لها اتجاه). يُشار إليه بالرمز s ، أي نفس الحرف مثل المسار ، فقط مع وجود سهم فوقه. مثل المسافة ، في SI 1 ، تقاس الحركة بالأمتار. تُستخدم وحدات الطول الأخرى أيضًا لقياس الحركة ، مثل الكيلومترات والأميال وما إلى ذلك.

يوضح الشكل 3 ، ب نواقل الإزاحة التي كان من الممكن أن يقوم بها الجسم إذا قطع مسافة 20 كم على النحو التالي: على طول المسار المستقيم OA في الاتجاه الشمالي (المتجه s OA) ، على طول المسار المستقيم OS في الاتجاه الجنوبي الشرقي (المتجه s OS) وعلى طول مسار منحني OD (متجه s OD). وإذا قطع الجسم مسافة 20 كيلومترًا ، ووصل إلى النقطة B وعاد إلى النقطة O ، ففي هذه الحالة سيكون متجه إزاحته مساويًا للصفر.

من خلال معرفة الموضع الأولي ومتجه الإزاحة للجسم ، أي اتجاهه ووحدته ، يمكنك تحديد مكان هذا الجسم بشكل لا لبس فيه. على سبيل المثال ، إذا كان معروفًا أن متجه الإزاحة لجسم لديه النقطة اليسرى O موجه إلى الشمال ، ووحدته 20 كم ، فيمكننا أن نؤكد بثقة أن الجسم يقع عند النقطة A (انظر الشكل 3). ، ب).

وهكذا ، في الرسم ، حيث يتم تمثيل الحركة بسهم بطول واتجاه معينين ، من الممكن إيجاد الموضع النهائي للجسم عن طريق تأجيل متجه الإزاحة من موضعه الأولي.

أسئلة

1. هل من الممكن دائمًا تحديد موضع الجسم في وقت معين t ، مع معرفة الموضع الأولي لهذا الجسم (عند t 0 = 0) والمسار الذي سلكه خلال فترة زمنية t؟ ادعم إجابتك بالأمثلة.
2. ما يسمى إزاحة الجسم (النقطة المادية)؟
3. هل من الممكن تحديد موضع الجسم بشكل لا لبس فيه في وقت معين t ، مع معرفة الموضع الأولي لهذا الجسم ومتجه الحركة التي يقوم بها الجسم خلال فترة زمنية t؟ ادعم إجابتك بالأمثلة.

تمرين 2

1. ما الكمية المادية التي يحددها سائق السيارة بواسطة عداد السرعة - المسافة المقطوعة أم الحركة؟
2. كيف يجب أن تتحرك السيارة لفترة زمنية معينة بحيث يمكن استخدام عداد السرعة لتحديد وحدة الحركة التي تقوم بها السيارة خلال هذه الفترة الزمنية؟

1 تذكر أنه في SI (النظام الدولي للوحدات) ، تكون وحدة الكتلة هي الكيلوجرام (kg) ، ووحدة الطول هي المتر (m) ، ووحدة الوقت هي الثانية (s). يطلق عليهم اسم أساسي ، حيث يتم اختيارهم بشكل مستقل عن وحدات الكميات الأخرى. تسمى الوحدات المحددة من حيث الوحدات الأساسية بالوحدات المشتقة. من أمثلة وحدات النظام الدولي المشتقة م / ث ، كجم / م 3 وغيرها الكثير.

حركة ميكانيكية. دور النظام المرجعي. طرق لوصف حركة نقطة مادية. الكميات الحركية الأساسية: الإزاحة ، السرعة ، التسارع.

علم الميكانيكا

أي ظاهرة أو عملية فيزيائية في العالم المادي من حولنا هي سلسلة طبيعية من التغيرات التي تحدث في الزمان والمكان. الحركة الميكانيكية ، أي التغيير في موضع جسم معين (أو أجزائه) بالنسبة للأجسام الأخرى ، هي أبسط نوع من العمليات الفيزيائية. تتم دراسة الحركة الميكانيكية للأجسام في فرع الفيزياء المسمى علم الميكانيكا. المهمة الرئيسية للميكانيكا هي تحديد موضع الجسم في أي وقت.

أحد الأجزاء الرئيسية للميكانيكا ، وهو ما يسمى معادلات الحركةينظر في حركة الجثث دون توضيح أسباب هذه الحركة. يجيب علم الحركة على السؤال: كيف يتحرك الجسم؟ جزء مهم آخر من الميكانيكا هو ديناميات، الذي يعتبر عمل بعض الهيئات على الآخرين هو سبب الحركة. ديناميكيات تجيب على السؤال: لماذا يتحرك الجسم بهذه الطريقة وليس بطريقة أخرى؟

علم الميكانيكا من أقدم العلوم. كانت بعض المعارف في هذا المجال معروفة قبل العصر الجديد بفترة طويلة (أرسطو (القرن الرابع قبل الميلاد) ، أرخميدس (القرن الثالث قبل الميلاد)). ومع ذلك ، فإن الصياغة النوعية لقوانين الميكانيكا لم تبدأ إلا في القرن السابع عشر الميلادي. هـ ، عندما اكتشف جي جاليليو القانون الحركي لإضافة السرعات ووضع قوانين السقوط الحر للأجسام. بعد عقود قليلة من غاليليو ، صاغ العظيم نيوتن (1643-1727) القوانين الأساسية للديناميكيات.

في ميكانيكا نيوتن ، تعتبر حركة الأجسام بسرعات أقل بكثير من سرعة الضوء في الفراغ. يسمونها كلاسيكيأو نيوتونيالميكانيكا ، على عكس الميكانيكا النسبية ، التي نشأت في بداية القرن العشرين ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أعمال أ. أينشتاين (1879-1956).

في الميكانيكا النسبية ، تعتبر حركة الأجسام بسرعات قريبة من سرعة الضوء. ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية هي الحالة المقيدة للنسبية لـ<< ج.

معادلات الحركة

المفاهيم الأساسية في علم الحركة

معادلات الحركةيسمى فرع الميكانيكا حيث يتم النظر في حركة الأجسام دون توضيح الأسباب التي تسببها.

حركة ميكانيكيةيسمى الجسم التغيير في موضعه في الفضاء بالنسبة للأجسام الأخرى بمرور الوقت.

حركة ميكانيكية نسبياً. تبين أن حركة نفس الجسم بالنسبة للأجسام المختلفة مختلفة. لوصف حركة الجسم ، من الضروري الإشارة فيما يتعلق بالجسم الذي تعتبر الحركة فيه. هذا الجسم يسمى هيئة مرجعية.

نظام الإحداثيات المرتبط بالهيئة المرجعية والساعة لشكل التوقيت نظام مرجعي ، مما يسمح بتحديد موضع الجسم المتحرك في أي وقت.

في النظام الدولي للوحدات (SI) ، وحدة الطول هي متر، ولكل وحدة زمنية - ثانية.

كل جسم له حجم معين. توجد أجزاء مختلفة من الجسم في أماكن مختلفة من الفضاء. ومع ذلك ، في العديد من مشاكل الميكانيكا ليست هناك حاجة للإشارة إلى مواقع الأجزاء الفردية من الجسم. إذا كانت أبعاد الجسم صغيرة مقارنة بالمسافات بين الأجسام الأخرى ، فيمكن اعتبار هذا الجسم ملكًا له نقطة مادية. يمكن القيام بذلك ، على سبيل المثال ، عند دراسة حركة الكواكب حول الشمس.

إذا كانت جميع أجزاء الجسم تتحرك بنفس الطريقة ، فإن هذه الحركة تسمى تدريجي . على سبيل المثال ، الكبائن في جاذبية عجلة فيريس ، سيارة على جزء مستقيم من المسار ، إلخ. تتحرك للأمام. عندما يتحرك الجسم للأمام ، يمكن اعتباره أيضًا نقطة مادية.

يسمى الجسم الذي يمكن إهمال أبعاده في ظل ظروف معينة نقطة مادية .

يلعب مفهوم النقطة المادية دورًا مهمًا في الميكانيكا.

بالانتقال بمرور الوقت من نقطة إلى أخرى ، يصف الجسم (النقطة المادية) خطًا معينًا يسمى مسار الجسم .

موضع نقطة مادية في الفضاء في أي وقت ( قانون الحركة ) يمكن تحديدها إما باستخدام تبعية الإحداثيات في الوقت المحدد x = x (ر),ذ = ذ (ر), ض = ض (ر) (طريقة الإحداثيات) ، أو استخدام الاعتماد الزمني لمتجه نصف القطر (طريقة المتجه) المستمدة من الأصل إلى نقطة معينة (الشكل 1.1.1).