Физика – наука о наиболее общих законах природы. Она изучает простейшие формы движения материи и их взаимные превращения.
Физика – наука экспериментальная, и эксперимент является одним из основных методов исследования в физике. Законы устанавливают связь между физическими величинами.
Статика (от греческого statike – равновесие)
изучает условия равновесия тел.
Поскольку равновесие – есть частный случай движения, законы статики являются естественным следствием законов динамики и в данном курсе отдельно не изучается.
Разделы механики
Модели в механике
Траектория – это линия, вдоль которой движется материальная точка.
Движение называется вращательным, если все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения.
Вращательное движение
Угол поворота – это угол, на который поворачивается радиус за время движения.
Вращательное движение
Угловая скорость -
это векторная величина, равная первой производной угла поворота по времени
Вращательное движение
Вектор угловой скорости направлен вдоль оси вращения тела.
Для равномерного вращательного движения
Период – это время одного полного оборота.
Частота – это число оборотов за единицу времени:
Циклическая частота (или угловая скорость) – это число оборотов за 2π секунд
Вращательное движение
Если известна зависимость ω(t) то, проинтегрировав это выражение по времени, получим величину угла поворота:
Вращательное движение
Угловое ускорение - это первая производная угловой скорости по времени или вторая производная угла поворота по времени
Вращательное движение
Вращательное движение
В классической механике состояние системы определяется совокупностью значений координат и импульсов тел системы.
Равнодействующая сила:
[F ] = Н
[MZ ] = Н⋅м
Моментом силы
относительно оси Z называется скалярная величина MZ , равная произведению проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси вращения, на плечо этой силы относительно данной оси:
Точка пересечения линий действия сил, вызывающих поступательное движение тела, называется центром инерции данного тела.
[ m ] = кг
Момент инерции – мера инертности тела во вращательном движении.
Моментом инерции материальной точки называется произведение массы этой точки на квадрат расстояния от точки до оси вращения:
Момент инерции – величина аддитивная:
[ J ] = кг⋅м2
Момент импульса материальной точки равен произведению модуля импульса
на расстояние от точки до оси:
Или
Момент импульса материальной точки равен произведению момента инерции на угловую скорость точки:
[ p ] = кг⋅м/с
[ L ] = кг⋅м2/с
Тело вращается равномерно или покоится, пока результирующий момент сил, действующих на тело относительно оси вращения, равен нулю:
пока
Основное уравнение динамики вращательного движения:
суммарный момент внешних сил равен произведению момента инерции на угловое ускорение тела.
скорость изменения момента импульса равна результирующему моменту силы, действующему на тело.
равнодействующая внешних сил равна произведению массы на ускорение тела.
Закон сохранения импульса
суммарный импульс тел замкнутой системы не изменяется с течением времени:
Закон сохранения импульса является проявлением свойства однородности пространства.
Закон сохранения момента импульса
суммарный момент импульса тел замкнутой системы не изменяется с течением времени:
Закон сохранения момента импульса является проявлением свойства изотропности пространства.
Закон сохранения импульса
суммарный импульс тел замкнутой системы не изменяется с течением времени:
Закон сохранения импульса является проявлением свойства однородности пространства.
Закон сохранения момента импульса
суммарный момент импульса тел замкнутой системы не изменяется с течением времени:
Закон сохранения момента импульса является проявлением свойства изотропности пространства.
Элементарная работа момента силы:
dϕ - угол поворота за малый промежуток времени dt;
Элементарная работа силы:
[A] = Н⋅м = Дж
[Е] = [A] = Дж
Кинетическая энергия
материальной точки
mi – масса материальной точки;
vi – её скорость.
Кинетическая энергия тела
m – масса тела;
v – скорость его центра инерции.
Кинетическая энергия
материальной точки
Ji - момент инерции материальной точки;
ωi – её угловая скорость.
Кинетическая энергия тела
J – момент инерции тела.
При поступательно-вращательном
движении:
Работа консервативных сил по любой замкнутой траектории равна нулю.
Преобразования Галилея.
Все законы механики одинаковы для всех ИСО.
Никакими опытами по механике невозможно определить,
движется ли данная инерциальная система отсчета или покоится.
Опытные факты по определению скорости света противоречат классическому закону сложения скоростей.
Имеется противоречие между классической механикой и уравнениями Максвелла, лежащими в основе понимания света, как электромагнитной волны.
То есть одновременность событий оказывается зависит от выбора системы отсчета.
Одновременность событий относительно разных ИСО нарушается.
Если в одной системе отсчета длительность события равна τ = t2 – t1, то в другой системе отсчета длительность этого же события τ ' = t2' – t1'
Это соотношение выражает релятивистский эффект замедления времени:
Если в одной системе отсчета покоящаяся линейка имеет длину l, то в системе отсчета, в которой линейка движется со скоростью u вдоль своей оси, ее длина
Этот эффект называется релятивистским сокращением продольных размеров тела. Поперечные размеры тела не изменяются.
Если v << c и u << c , то получим классический закон сложения скоростей.
Если v' = c, то , что не противоречит постулату СТО.
- расстояние между двумя точками, в которых произошли эти события.
Инвариантность интервала отражает органическую связь между пространством и временем, как единую форму существования материи.
Решая это уравнение для случая v = 0 при t = 0 и ,
получаем
То есть скорость может быть сколь угодно большой.
Например, если а = 10 м/с2, то скорость достигнет скорости света приблизительно через год.
Основной закон релятивисткой динамки
Вместо получим
- энергия покоя, т.е. энергия тела относительно ИСО, в которой оно покоится.
При ядерных реакциях синтеза выделяется энергия
где Δm - дефект массы, равный разности массы исходного ядра и массы ядер продуктов реакции.
Этой же формуле подчиняется тепловой эффект и обычных химических реакций.
Изменяется также масса тела при нагревании или деформации, но эти изменения незначительны.
Это выражение справедливо для любых скоростей.
Если v << c, то это выражение переходит в привычное
.
Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Email: Нажмите что бы посмотреть