Физика /
Билет№1
Механическое движение Относительность движения, Система отсчета, Материальная точка, Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение
План ответа
1. Определение механического движения. 2. Основные понятия механики. 3. Кинематические характеристики. 4. Основные уравнения. 5. Виды движения. 6. Относительность движения.
Механическим движением называют изменение положения тела (или его частей) относительно других тел. На-пример, человек, едущий на эскалаторе в метро, находится в покое относительно самого эскалатора и перемеща-ется относительно стен туннеля; гора Эльбрус находится в покое относительно Земли и движется вместе с Землей относительно Солнца.
Из этих примеров видно, что всегда надо указать тело, относительно которого рассматривается движение, его называют телом отсчета. Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и выбранный способ измере-ния времени образуют систему отсчета. Рассмотрим два примера. Размеры орбитальной станции, находящейся на орбите около Земли, можно не учитывать, рассчитывая траекторию движения космического корабля при сты-ковке со станцией, без учета ее размеров не обойтись. Таким образом, иногда размерами тела по сравнению с расстоянием до него можно пренебречь, в этих случаях тело считают материальной точкой, Линию, вдоль кото-рой движется материальная точка, называют траекторией. Длина части траектории между начальным и конечным положением точки называют путем (L). Единица измерения пути — 1м.
Механическое движение характеризуется тремя физическими величинами: перемещением, скоростью и ускоре-нием.
Направленный отрезок прямой, проведенный из начального положения движущейся точки в ее конечное поло-жение, называется перемещением (s), Перемещение — величина векторная Единица измерения перемещения-1м.
Скорость — векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения тела, численно равная отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка. Промежуток, времени считается достаточно малым, если скорость в течении этого промежутка не менялась. Например, при движении автомобиля t ~ 1 с, при движении элементарной частицы t ~ 10 с, при движении небесных тел t ~ 10 с. Опреде-ляющая формула скорости имеет вид V = s/t. Единица измерения скорости — м/с. На практике используют единицу измерения скорости км/ч (36 км/ч = 10 м/с). Измеряют скорость спидометром.
Ускорение — векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости, численно равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло. Если ско-рость изменяется одинаково в течение всего времени движения, то ускорение можно рассчитать по формуле а = (v – v0)/t. Единица измерения ускорения — м/с2.
Характеристики механического движения связаны между собой основными кинематическими уравнениями.
s = v0t + at2/ 2;
v = v0 + at.
Предположим, что тело движется без ускорения (самолет на маршруте), его скорость в течение продолжительно-го времени не меняется, а = 0, тогда кинематические уравнения будут иметь вид: v = const, s = vt.
Движение, при котором скорость тела не меняется, т. е. тело за любые равные промежутки времени перемещает-ся на одну и ту же величину, называют равномерным прямолинейным движением.
Во время старта скорость ракеты быстро возрастает, т. е. ускорение а > О, а == const.
В этом случае кинематические уравнения выглядят так: v = V0 + at, s = V0t + at2/ 2.
При таком движении скорость и ускорение имеют одинаковые направления, причем скорость изменяется одина-ково за любые равные промежутки времени. Этот вид движения называют равноускоренным.
При торможении автомобиля скорость уменьшается одинаково за любые равные промежутки времени, ускорение меньше нуля; так как скорость уменьшается, то уравнения принимают вид:v = v0 + at, s = v0t - at2/ 2.Такое движе-ние называют равнозамедленным.
Все физические величины, характеризующие движение тела (скорость, ускорение, перемещение), а также вид траектории, могут изменяться при переходе из одной системы к другой, т. е. характер движения зависит от выбо-ра системы отсчета, в этом и проявляется относительность движения. Например, в воздухе происходит доза-правка самолета топливом. В системе отсчета, связанной с самолетом, другой самолет находится в покое, а в сис-теме отсчета, связанной с Землей, оба самолета находятся в движении. При движении велосипедиста точка коле-са в системе отсчета, связанной с осью, имеет траекторию, представленную на рисунке 1.
Рис. 1 Рис. 2
В системе отсчета, связанной с Землей, вид траектории оказывается другим (рис. 2).