Iš mokyklos suolo turbūt visi prisimena tai, kas vadinama mechaniniu kūno judėjimu. Jei ne, tada šiame straipsnyje mes stengsimės ne tik prisiminti šį terminą, bet ir atnaujinti pagrindines žinias iš fizikos kurso, tiksliau iš skyriaus „Klasikinė mechanika“. Taip pat bus parodyti pavyzdžiai, kad ši sąvoka vartojama ne tik tam tikroje disciplinoje, bet ir kituose moksluose.

Mechanika

Pirmiausia pažiūrėkime, ką reiškia ši sąvoka. Mechanika – fizikos skyrius, kuriame tiriamas įvairių kūnų judėjimas, jų tarpusavio sąveika, taip pat trečiųjų jėgų ir reiškinių įtaka šiems kūnams. Automobilio judėjimas greitkelyje, futbolo kamuolys, įspyręs į vartus, ėjimas į priekį - visa tai tiria būtent ši disciplina. Paprastai vartojant terminą „Mechanika“, jie reiškia „klasikinę mechaniką“. Kas tai yra, mes su jumis aptarsime toliau.

Klasikinė mechanika yra padalinta į tris pagrindines dalis.

1. Kinematika – ji tiria kūnų judėjimą, neatsižvelgdama į klausimą, kodėl jie juda? Čia mus domina tokie dydžiai kaip kelias, trajektorija, poslinkis, greitis.
2. Antrasis skyrius yra dinamika. Jis tiria judėjimo priežastis, kalbant apie tokias sąvokas kaip darbas, jėga, masė, slėgis, impulsas, energija.
3. O trečioji, mažiausia, sekcija tiria tokią būseną kaip pusiausvyra. Jis padalintas į dvi dalis. Vienas apšviečia kietųjų medžiagų pusiausvyrą, o antrasis - skysčius ir dujas.

Labai dažnai klasikinė mechanika vadinama Niutono mechanika, nes ji remiasi trimis Niutono dėsniais.

Trys Niutono dėsniai

Pirmą kartą juos paskelbė Izaokas Niutonas 1687 m.

1. Pirmasis dėsnis sako apie kūno inerciją. Ši savybė, kai išsaugoma materialaus taško judėjimo kryptis ir greitis, jei jo neveikia išorinės jėgos.
2. Antrasis dėsnis teigia, kad kūnas, įgydamas pagreitį, sutampa su šiuo pagreičiu kryptimi, bet tampa priklausomas nuo jo masės.
3. Trečiasis dėsnis teigia, kad veikimo jėga visada lygi reakcijos jėgai.

Visi trys dėsniai yra aksiomos. Kitaip tariant, tai postulatai, kuriems nereikia įrodymų.

Tai, kas vadinama mechaniniu judėjimu

Tai kūno padėties erdvėje pasikeitimas kitų kūnų atžvilgiu laikui bėgant. Šiuo atveju materialūs taškai sąveikauja pagal mechanikos dėsnius.

Jis skirstomas į keletą tipų:

• Materialaus taško judėjimas matuojamas surandant jo koordinates ir stebint koordinačių pokyčius laikui bėgant. Norint rasti šiuos rodiklius, reikia apskaičiuoti reikšmes išilgai abscisių ir ordinačių ašių. Tai tiria taško kinematika, kuri operuoja tokiomis sąvokomis kaip trajektorija, poslinkis, pagreitis, greitis. Objekto judėjimas šiuo atveju gali būti tiesus ir kreivinis.
• Standaus kūno judėjimas susideda iš tam tikro taško, kuris yra pagrindas, poslinkio ir sukamojo judesio aplink jį. Tyrinėjo kietųjų kūnų kinematiką. Judėjimas gali būti transliacinis, tai yra, nevyksta sukimasis aplink tam tikrą tašką, o visas kūnas juda tolygiai, taip pat plokščias – jei visas kūnas juda lygiagrečiai plokštumai.
• Taip pat yra nuolatinės terpės judėjimas. Tai didelio skaičiaus taškų, kuriuos jungia tik koks nors laukas ar sritis, judėjimas. Atsižvelgiant į judančių kūnų (ar materialių taškų) gausą, vienos koordinačių sistemos čia neužtenka. Todėl kiek kūnų, tiek koordinačių sistemų. To pavyzdys yra banga jūroje. Jis yra ištisinis, bet susideda iš daugybės atskirų taškų koordinačių sistemų rinkinyje. Taigi paaiškėja, kad bangos judėjimas yra nuolatinės terpės judėjimas.

Judėjimo reliatyvumas

Taip pat mechanikoje yra tokia sąvoka kaip judėjimo reliatyvumas. Tai yra bet kokios atskaitos sistemos įtaka mechaniniam judėjimui. Ką tai reiškia? Atskaitos sistema yra koordinačių sistema ir valandos, paprastai tariant, tai abscisių ir ordinačių ašys kartu su minutėmis. Tokios sistemos pagalba nustatoma, kiek laiko materialus taškas nukeliavo tam tikrą atstumą. Kitaip tariant, jis pasislinko koordinačių ašies ar kitų kūnų atžvilgiu.

Atskaitos sistemos gali būti: judančios, inercinės ir neinercinės. Paaiškinkime:

• Inercinis CO yra sistema, kurioje kūnai, sukeldami vadinamąjį mechaninį materialaus taško judėjimą, daro tai tiesiškai ir tolygiai arba paprastai yra ramybės būsenoje.
• Atitinkamai, neinercinis CO yra sistema, judanti pagreičiu arba sukant pirmojo CO atžvilgiu.
• Lydintis CO yra sistema, kuri kartu su materialiu tašku atlieka vadinamąjį mechaninį kūno judėjimą. Kitaip tariant, kur ir kokiu greičiu juda objektas, kartu su juo juda ir duotas CO.

Materialinis taškas

Kodėl kartais vartojama sąvoka „kūnas“, o kartais – „materialus taškas“? Antrasis atvejis nurodomas, kai galima nepaisyti paties objekto matmenų. Tai yra, tokie parametrai kaip masė, tūris ir kt., Nesvarbu sprendžiant iškilusią problemą. Pavyzdžiui, jei tikslas yra išsiaiškinti, kaip greitai pėsčiasis juda Žemės planetos atžvilgiu, tada į pėsčiojo ūgį ir svorį galima nepaisyti. Tai materialus taškas. Šio objekto mechaninis judėjimas nepriklauso nuo jo parametrų.

Vartotos mechaninio judėjimo sąvokos ir dydžiai

Mechanikoje jie veikia su įvairiais dydžiais, kurių pagalba nustatomi parametrai, rašoma problemų būklė, randamas sprendimas. Išvardinkime juos.

• Kūno (arba materialaus taško) padėties pokytis erdvės (arba koordinačių sistemos) atžvilgiu laikui bėgant vadinamas poslinkiu. Mechaninis kūno judėjimas (materialus taškas) iš tikrųjų yra „poslinkio“ sąvokos sinonimas. Tiesiog antroji sąvoka naudojama kinematikoje, o pirmoji – dinamikoje. Skirtumas tarp šių poskyrių buvo paaiškintas aukščiau.
• Trajektorija yra linija, kuria išilgai kūnas (medžiaginis taškas) atlieka vadinamąjį mechaninį judėjimą. Jo ilgis vadinamas keliu.
• Greitis - bet kurio materialaus taško (kūno) judėjimas tam tikros ataskaitų sistemos atžvilgiu. Ataskaitų teikimo sistemos apibrėžimas taip pat buvo pateiktas aukščiau.

Nežinomi dydžiai, naudojami mechaniniam judėjimui nustatyti, randami uždaviniuose naudojant formulę: S=U*T, kur "S" yra atstumas, "U" yra greitis, o "T" yra laikas.

Iš istorijos

Pati „klasikinės mechanikos“ sąvoka atsirado senovėje ir paskatino statybas sparčiai vystytis. Archimedas suformulavo ir aprašė teoremą apie lygiagrečių jėgų sudėjimą, įvedė „svorio centro“ sąvoką. Taip prasidėjo statiškumas.

Galilėjaus dėka „Dinamika“ pradėjo vystytis XVII a. Inercijos dėsnis ir reliatyvumo principas yra jo nuopelnas.

Izaokas Niutonas, kaip minėta aukščiau, pristatė tris dėsnius, kurie sudarė Niutono mechanikos pagrindą. Jis taip pat atrado visuotinės gravitacijos dėsnį. Taip buvo padėti klasikinės mechanikos pagrindai.

Neklasikinė mechanika

Plėtojant fiziką kaip mokslą ir atsiradus didelėms galimybėms astronomijos, chemijos, matematikos ir kitose srityse, klasikinė mechanika pamažu tapo ne pagrindine, o vienu iš daugelio paklausių mokslų. Pradėjus aktyviai diegti ir eksploatuoti tokias sąvokas kaip šviesos greitis, kvantinio lauko teorija ir pan., ėmė trūkti dėsnių, kuriais grindžiama „Mechanika“.

Kvantinė mechanika yra fizikos šaka, tirianti itin mažus kūnus (medžiagos taškus) atomų, molekulių, elektronų ir fotonų pavidalu. Ši disciplina labai gerai apibūdina itin mažų dalelių savybes. Be to, jis numato jų elgesį tam tikroje situacijoje, taip pat priklausomai nuo poveikio. Kvantinės mechanikos prognozės gali labai skirtis nuo klasikinės mechanikos prielaidų, nes pastaroji negali apibūdinti visų reiškinių ir procesų, vykstančių molekulių, atomų ir kitų dalykų lygmenyje – labai mažų ir nuogam nematomų. akis.

Reliatyvistinė mechanika yra fizikos šaka, tirianti procesus, reiškinius ir dėsnius greičiu, panašiu į šviesos greitį. Visi šios disciplinos tyrinėjami įvykiai vyksta keturmatėje erdvėje, priešingai nei „klasikinėje“ – trimatėje. Tai yra, prie aukščio, pločio ir ilgio pridedame dar vieną rodiklį - laiką.

Kas yra kitas mechaninio judėjimo apibrėžimas

Mes svarstėme tik pagrindines su fizika susijusias sąvokas. Tačiau pats terminas vartojamas ne tik mechanikoje – klasikinėje ar neklasikinėje.

Moksle, vadinamame „socialine ir ekonomine statistika“, mechaninio gyventojų judėjimo apibrėžimas pateikiamas kaip migracija. Kitaip tariant, tai žmonių judėjimas dideliais atstumais, pavyzdžiui, į kaimynines šalis ar į gretimus žemynus, siekiant pakeisti gyvenamąją vietą. Tokio persikėlimo priežastys gali būti tiek nesugebėjimas toliau gyventi savo teritorijoje dėl stichinių nelaimių, pavyzdžiui, nuolatinių potvynių ar sausros, ekonominės ir socialinės problemos savo valstybėje, arba išorinių jėgų įsikišimas, pavyzdžiui, karas.

Šiame straipsnyje aptariamas tai, kas vadinama mechaniniu judėjimu. Pateikiami pavyzdžiai ne tik iš fizikos, bet ir iš kitų mokslų. Tai rodo, kad terminas yra dviprasmiškas.

1. Mechaninis judėjimas yra vienas iš labiausiai paplitusių ir lengvai stebimų judesių tipų. Mechaninio judėjimo pavyzdžiai gali būti: transporto priemonių judėjimas, mašinų ir mechanizmų dalys, švytuoklės ir laikrodžio rodyklės, dangaus kūnai ir molekulės, gyvūnų judėjimas ir augalų augimas ir kt.

Mechaninis judėjimas yra kūno padėties erdvėje pasikeitimas kitų kūnų atžvilgiu laikui bėgant.

2. Tas pats kūnas, būdamas nejudantis kai kurių kūnų atžvilgiu, gali judėti kitų atžvilgiu. Pavyzdžiui, autobuse sėdintys keleiviai yra nejudantys autobuso kėbulo atžvilgiu ir juda kartu su juo gatvėje, namuose, medžiuose esančių žmonių atžvilgiu (1 pav.). Taigi, kalbant apie kūno judėjimą, būtina nurodyti kūną, kurio atžvilgiu šis judėjimas yra svarstomas.

Kūnas, kurio atžvilgiu laikomas kūnų judėjimas, vadinamas atskaitos kūnu.

3. Kūno padėtį erdvėje galima nustatyti naudojant koordinates. Jei kūnas juda tiesia linija, pavyzdžiui, sprinteris, tada jo padėtis šioje linijoje gali būti apibūdinta tik viena koordinate x. Norėdami tai padaryti, atskaitos kūnas yra susietas su koordinačių sistema, susidedančia iš vienos koordinačių ašies JAUTIS(2 pav.).

Jei kūnas juda tam tikroje plokštumoje, pavyzdžiui, futbolininkas aikštėje, tada jo padėtis jau nustatoma naudojant dvi koordinates x ir y, o koordinačių sistema šiuo atveju susideda iš dviejų viena kitai statmenų ašių: JAUTIS ir OY(3 pav.).

Kai atsižvelgiama į kūno judėjimą erdvėje, pavyzdžiui, skraidančio orlaivio judėjimą, tada su atskaitos kūnu susietą koordinačių sistemą sudarys trys viena kitai statmenos koordinačių ašys: JAUTIS, OY ir oz(4 pav.).

Kai kūnas juda, laikui bėgant kinta jo koordinatės, todėl būtina turėti laiko matavimo prietaisą – laikrodį.

Atskaitos kūnas, su juo susijusi koordinačių sistema ir laiko matavimo prietaisas sudaro atskaitos sistemą.

Bet koks judėjimas laikomas santykinai su pasirinkta atskaitos sistema.

4. Ištirti kūno judėjimą reiškia nustatyti, kaip keičiasi jo padėtis, tai yra jo koordinatė laikui bėgant. Jei žinote, kaip laikui bėgant keičiasi kūno koordinatė, galite bet kada nustatyti jo padėtį (koordinatę).

Pagrindinis mechanikų uždavinys – nustatyti padėtį (koordinates)kūnus bet kuriuo metu.

Norint parodyti, kaip kūno padėtis keičiasi laikui bėgant, būtina nustatyti ryšį tarp dydžių, apibūdinančių šį judėjimą.

Mechanikos šaka, tirianti, kaip apibūdinti kūnų judėjimą, vadinama kinematika.

5. Bet koks kūnas turi tam tikrą dydį. Judant kūno dalys, pavyzdžiui, lifto grindys ir lubos, erdvėje užima skirtingas pozicijas. Kyla klausimas, kaip nustatyti kūno koordinates? Daugeliu atvejų nebūtina nurodyti kiekvieno kūno taško padėties.

Pavyzdžiui, visi lifto taškai (5 pav.) juda progresyviai, t.y. judėdami apibūdina tą patį. trajektorijos. Prisiminkite tai trajektorija yra linija, kuria juda kūnas.

Kadangi transliacinio judėjimo metu visi kūno taškai juda vienodai, nereikia apibūdinti kiekvieno jo taško judėjimo atskirai.

Taip pat galima to nedaryti sprendžiant tokias problemas, kai galima nepaisyti kėbulo matmenų. Pavyzdžiui, norint nustatyti greitį, kuriuo futbolo kamuolys skrieja į vartus, nereikia atsižvelgti į kiekvieno kamuolio taško judėjimą. Jei kamuolys atsitrenkia į vartų virpstą, jo dydžio nebegalima pamiršti. Kitas pavyzdys. Skaičiuojant erdvėlaivio kelionės nuo Žemės iki kosminės stoties laiką, erdvėlaivį galima laikyti materialiu tašku. Jei apskaičiuojamas laivo prijungimo prie stoties režimas, negalima nepaisyti laivo matmenų.

Taigi, norint išspręsti daugybę problemų, susijusių su kūnų judėjimu, pristatoma koncepcija materialus taškas.

Materialus taškas yra kūnas, kurio matmenys šioje užduotyje gali būti nepaisomi.

Aukščiau pateiktuose pavyzdžiuose futbolo kamuolys gali būti laikomas materialiu tašku skaičiuojant greitį, kuriuo jis įskrenda į vartus, erdvėlaivį – nustatant jo judėjimo laiką.

Materialus taškas yra fizinis realių objektų, realių kūnų modelis. Darant prielaidą, kad kūnas yra materialus taškas, mes nepaisome savybių, kurios nėra būtinos sprendžiant konkrečią problemą, ypač kūno dydį ir formą.

6. Kelio sąvoka jums gerai žinoma. Prisiminkite tai kelias – kūno nuvažiuotas atstumas keliu.

Kelias pažymėtas raide l, kelio SI vienetas yra metras (1m).

Kūno padėtį po tam tikro laiko galima nustatyti žinant judėjimo trajektoriją, pradinę padėtį trajektorijoje ir kelią, kurį jis nuėjo per šį laikotarpį.

Jei kūno trajektorija nežinoma, tada jo padėtis tam tikru momentu negali būti nustatyta, nes tuo pačiu keliu kūnas gali eiti skirtingomis kryptimis. Tokiu atveju būtina žinoti kūno judėjimo kryptį ir šia kryptimi nuvažiuotą atstumą.

Leiskite iš pradžių t 0 = 0 kūnas buvo taške A(6 pav.), o laiko momentu t- taške B. Prijunkite šiuos taškus ir atkarpos pabaigoje taške Bįdėti rodyklę. Šiuo atveju rodyklė rodo kūno judėjimo kryptį.

Kūno judėjimas vadinamas nukreiptu segmentu (vektoriu), jungiančiu pradinę kūno padėtį su galutine padėtimi.

Šiuo atveju tai vektorius.

juda - vektorinis kiekis, turi kryptį ir skaitinę reikšmę (modulo). Judėjimas žymimas raide s, o jo modulis yra s. SI poslinkio vienetas, kaip ir takai, yra metras (1m).

Žinant pradinę kūno padėtį ir jo judėjimą per tam tikrą laikotarpį, galima nustatyti kūno padėtį šio laikotarpio pabaigoje.

Reikėtų nepamiršti, kad judėjimas bendru atveju nesutampa su kūno trajektorija, o poslinkio modulis nesutampa su nuvažiuotu keliu. Pavyzdžiui, traukinys važiavo iš Maskvos į Sankt Peterburgą ir grįžo atgal. Atstumas tarp šių miestų yra 650 km. Todėl traukinio nuvažiuojamas atstumas yra 1300 km, o poslinkis lygus nuliui. Poslinkio modulis ir nuvažiuotas atstumas sutampa tik tada, kai kūnas juda tiesia trajektorija viena kryptimi.

Klausimai savityrai

1. Kas yra mechaninis judėjimas?

2. Kas yra atskaitos sistema? Kodėl reikia įdiegti atskaitos sistemą?

3. Kokia yra pagrindinė mechanikos užduotis?

4. Kas vadinama materialiu tašku? Kodėl reikia įvesti materialaus taško modelį?

5. Ar galima žinant pradinę kūno padėtį ir jo nuvažiuotą atstumą tam tikrą laiką, nustatyti kūno padėtį šio laikotarpio pabaigoje?

6. Kas vadinama judėjimu? Kuo skiriasi kūno judėjimas ir nueitas kelias?

1 pratimas

1. Tiesiame kelio ruože važiavęs automobilis sustojo taške A(7 pav.). Kokios taško koordinatės A atskaitos sistemoje, susijusioje: a) su medžiu (taškas O) kelio pusėje; b) su namu (taškas B)?

2. Sprendžiant kurią iš šių problemų, tiriami kūnai gali būti laikomi materialiais taškais:

3. Žmogus eina perimetrą kvadrato ploto, kurio kraštinė yra 10 m. Koks yra žmogaus nueitas kelias ir jo poslinkio modulis?

4. Kamuolys krenta iš 2 m aukščio ir atsitrenkęs į grindis pakyla į 1,5 m aukštį Koks yra rutulio kelias per visą judėjimo laiką ir jo poslinkio modulis?

Iki šiol spręsdami daugybę problemų, susijusių su įvairių kūnų judėjimu, naudojome fizikinį dydį, vadinamą „keliu“. Kelio ilgis buvo suprantamas kaip visų trajektorijos atkarpų, kurias kūnas įveikė per nagrinėjamą laiko intervalą, ilgių suma.

Kelias - skaliarinis(t. y. dydžio, kuris neturi krypties).

Norint išspręsti įvairias praktines problemas įvairiose veiklos srityse (pavyzdžiui, sausumos ir oro transporto dispečerinėje, astronautikoje, astronomijoje ir kt.), reikia mokėti apskaičiuoti, kur tam tikrame taške bus judantis kūnas. laikas.

Parodykime, kad ne visada pavyksta išspręsti tokią problemą, net žinant, kokiu keliu organizmas nuėjo per tam tikrą laikotarpį. Norėdami tai padaryti, kreipiamės į 3 paveikslą, a.

Ryžiai. 3. Kūno nueito kelio žinių nepakanka galutinei kūno padėčiai nustatyti

Tarkime, žinome, kad koks nors kūnas (kuris gali būti laikomas materialiu tašku) pradeda judėti iš taško O ir nukeliauja 20 km atstumą per 1 valandą.

Norėdami atsakyti į klausimą, kur šis kūnas bus praėjus 1 valandai po to, kai paliks tašką O, neturime pakankamai informacijos apie jo judėjimą. Pavyzdžiui, kūnas, judėdamas tiesia linija šiaurės kryptimi, galėtų patekti į tašką A, esantį 20 km atstumu nuo taško O (atstumas tarp taškų matuojamas išilgai šiuos taškus jungiančios tiesės). Tačiau jis taip pat galėtų, pasiekęs tašką B, esantį 10 km atstumu nuo taško O, pasukti į pietus ir grįžti į tašką O, o jo nuvažiuotas atstumas taip pat būtų 20 km. Esant tam tikrai kelio vertei, kūnas taip pat galėtų atsidurti taške C, jei jis judėtų tiesiai į pietryčius, ir taške D, jei judėtų pagal pavaizduotą kreivinę trajektoriją.

Siekiant išvengti tokio neapibrėžtumo, norint rasti kūno padėtį erdvėje tam tikru momentu, buvo įvestas fizikinis dydis, vadinamas poslinkiu.

• Kūno poslinkis (materialus taškas) yra vektorius, jungiantis pradinę kūno padėtį su vėlesne padėtimi.

Pagal apibrėžimą poslinkis yra vektorinis dydis (t.y. dydis, turintis kryptį). Jis žymimas s, t.y. ta pačia raide kaip ir kelias, tik su rodykle virš jos. Kaip ir atstumas, SI 1 judėjimas matuojamas metrais. Judėjimui matuoti taip pat naudojami kiti ilgio vienetai, pvz., kilometrai, mylios ir kt.

3 paveiksle b pavaizduoti poslinkių vektoriai, kuriuos kūnas būtų padaręs, jei būtų nuvažiavęs 20 km taip: tiesine trajektorija OA šiaurės kryptimi (vektorius s OA), tiesine trajektorija OS pietryčių kryptimi (vektorius) s OS) ir išilgai kreivinės trajektorijos OD (vektoriaus s OD). O jei kūnas nukeliautų 20 km, pasiekdamas tašką B ir grįždamas atgal į tašką O, tai šiuo atveju jo poslinkio vektorius būtų lygus nuliui.

Žinodami pradinę kūno padėtį ir poslinkio vektorių, t.y. jo kryptį ir modulį, galite vienareikšmiškai nustatyti, kur yra šis kūnas. Pavyzdžiui, jei žinoma, kad kūno, palikusio tašką O, poslinkio vektorius yra nukreiptas į šiaurę, o jo modulis yra 20 km, tai galime drąsiai teigti, kad kūnas yra taške A (žr. 3 pav. , b).

Taigi brėžinyje, kur judėjimas vaizduojamas tam tikro ilgio ir krypties rodykle, galima rasti galutinę kūno padėtį, atidėjus poslinkio vektorių nuo pradinės padėties.

Klausimai

1. Ar visada galima nustatyti kūno padėtį tam tikru laiku t, žinant šio kūno pradinę padėtį (esant t 0 = 0) ir kelią, kurį jis nuėjo per laikotarpį t? Pagrįskite savo atsakymą pavyzdžiais.
2. Kas vadinama kūno (materialaus taško) poslinkiu?
3. Ar galima vienareikšmiškai nustatyti kūno padėtį tam tikru laiku t, žinant šio kūno pradinę padėtį ir kūno judėjimo vektorių per laikotarpį t? Pagrįskite savo atsakymą pavyzdžiais.

2 pratimas

1. Kokį fizikinį dydį automobilio vairuotojas nustato spidometras – nuvažiuotą atstumą ar judėjimą?
2. Kaip automobilis turėtų judėti tam tikrą laiką, kad spidometru būtų galima nustatyti automobilio judėjimo modulį per šį laikotarpį?

1 Prisiminkite, kad SI (Tarptautinė vienetų sistema) masės vienetas yra kilogramas (kg), ilgio vienetas yra metras (m), o laiko vienetas yra antras (s). Jie vadinami pagrindiniais, nes parenkami nepriklausomai nuo kitų dydžių vienetų. Vienetai, apibrėžti baziniais vienetais, vadinami išvestiniais vienetais. Išvestinių SI vienetų pavyzdžiai yra m / s, kg / m 3 ir daugelis kitų.

mechaninis judėjimas. Atskaitos sistemos vaidmuo. Materialaus taško judėjimo aprašymo metodai. Pagrindiniai kinematiniai dydžiai: poslinkis, greitis, pagreitis.

Mechanika

Bet koks fizinis reiškinys ar procesas mus supančiame materialiame pasaulyje yra natūrali pokyčių seka, vykstanti laike ir erdvėje. Mechaninis judėjimas, tai yra tam tikro kūno (ar jo dalių) padėties pasikeitimas kitų kūnų atžvilgiu, yra paprasčiausias fizinio proceso tipas. Mechaninis kūnų judėjimas tiriamas fizikos šakoje, vadinamoje mechanika. Pagrindinė mechanikos užduotis yra bet kuriuo metu nustatyti kūno padėtį.

Viena iš pagrindinių mechanikos dalių, kuri vadinama kinematika, svarsto kūnų judėjimą nesiaiškindamas šio judėjimo priežasčių. Kinematika atsako į klausimą: kaip juda kūnas? Kita svarbi mechanikos dalis yra dinamika, kuris vienų kūnų veikimą kitiems laiko judėjimo priežastimi. Dinamika atsako į klausimą: kodėl kūnas juda taip, o ne kitaip?

Mechanika yra vienas seniausių mokslų. Tam tikros žinios šioje srityje buvo žinomos dar gerokai prieš naują erą (Aristotelis (IV a. pr. Kr.), Archimedas (III a. pr. Kr.)). Tačiau kokybinis mechanikos dėsnių formulavimas prasidėjo tik XVII a. e., kai G. Galilėjus atrado greičių pridėjimo kinematinį dėsnį ir nustatė laisvojo kūnų kritimo dėsnius. Praėjus keliems dešimtmečiams po Galilėjaus, didysis I. Niutonas (1643–1727) suformulavo pagrindinius dinamikos dėsnius.

Niutono mechanikoje kūnų judėjimas laikomas daug mažesniu greičiu nei šviesos greitis vakuume. Jie jai skambina klasikinis arba Niutono pradžioje, daugiausia dėl A. Einšteino (1879–1956) kūrybos, sukurta mechanika, priešingai nei reliatyvistinė mechanika.

Reliatyvistinėje mechanikoje kūnų judėjimas laikomas greičiu, artimu šviesos greičiui. Klasikinė Niutono mechanika yra ribinis υ reliatyvizmo atvejis<< c.

Kinematika

Pagrindinės kinematikos sąvokos

kinematika vadinama mechanikos šaka, kurioje nagrinėjamas kūnų judėjimas, neišaiškinus jį sukeliančių priežasčių.

Mechaninis judėjimas kūnas vadinamas jo padėties erdvėje, palyginti su kitais kūnais, pasikeitimas laikui bėgant.

mechaninis judėjimas santykinai. To paties kūno judėjimas skirtingų kūnų atžvilgiu yra skirtingas. Norint apibūdinti kūno judėjimą, būtina nurodyti, kurio kūno atžvilgiu judėjimas yra svarstomas. Šis kūnas vadinamas atskaitos įstaiga.

Koordinačių sistema, susieta su atskaitos kūnu ir laikrodžiu laiko formavimui atskaitos sistema , leidžianti bet kuriuo metu nustatyti judančio kūno padėtį.

Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) ilgio vienetas yra metras, o per laiko vienetą - antra.

Kiekvienas kūnas turi tam tikrą dydį. Skirtingos kūno dalys yra skirtingose ​​erdvės vietose. Tačiau daugelyje mechanikos problemų nereikia nurodyti atskirų kūno dalių padėties. Jei kūno matmenys yra maži, palyginti su atstumais iki kitų kūnų, tai šis kūnas gali būti laikomas jo materialus taškas. Tai galima padaryti, pavyzdžiui, tiriant planetų judėjimą aplink Saulę.

Jei visos kūno dalys juda vienodai, tai toks judėjimas vadinamas progresyvus . Pavyzdžiui, į priekį juda kabinos apžvalgos rato atrakcione, automobilis tiesioje trasos atkarpoje ir pan.. Kai kėbulas juda į priekį, tai galima laikyti ir materialiu tašku.

Kūnas, kurio matmenys tam tikromis sąlygomis gali būti nepaisomi, vadinamas materialus taškas .

Materialaus taško sąvoka vaidina svarbų vaidmenį mechanikoje.

Laikui bėgant iš vieno taško į kitą, kūnas (materialus taškas) apibūdina tam tikrą liniją, kuri vadinama kūno trajektorija .

Materialaus taško padėtis erdvėje bet kuriuo metu ( judėjimo dėsnis ) galima nustatyti naudojant koordinačių priklausomybę nuo laiko x = x (t),y = y (t), z = z (t) (koordinačių metodas), arba naudojant spindulio vektoriaus priklausomybę nuo laiko (vektoriaus metodas), nubrėžtą nuo pradžios iki duoto taško (1.1.1 pav.).