Основные понятия и законы механики (стр. 1 из 5)
Краткое содержание школьного курса физики
Основные понятия и законы механики
Содержание
Формулы кинематики
Кинематика. Механическое движение
Относительность движения. Система отсчета
Материальная точка
Траектория, путь, перемещение
Метр и секунда
Мгновенная скорость
Ускорение
Равномерное, равноускоренное прямолинейное движение
Сложение скоростей
Свободное падение тел. Ускорение свободного падения
Равномерное движение по окружности
Основы динамики. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея
Момент силы. Условие равновесия рычага
Виды равновесия
Центр тяжести
Третий закон Ньютона
Сила упругости. Закон Гука
Сила трения. Коэффициент трения скольжения
Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести
Вес тела. Невесомость
Вес тела. Невесомость
Законы сохранения в механике
Реактивное движение
Механическая работа
Кинетическая энергия
Потенциальная энергия
Закон сохранения полной механической энергии
Жидкости и газы
Закон Паскаля для жидкостей и газов
Сообщающиеся сосуды
Принцип устройства гидравлического пресса
Атмосферное давление. Изменение атмосферного давления с высотой
Формулы кинематики
Кинематика. Механическое движение
Механическим движением называется изменение положения тела (в пространстве) относительно других тел (с течением времени).
Относительность движения. Система отсчета
Чтобы описать механическое движение тела (точки), нужно знать его координаты в любой момент времени. Для определения координат следует выбрать тело отсчета и связать с ним систему координат. Часто телом отсчета служит Земля, с которой связывается прямоугольная декартова система координат. Для определения положения точки в любой момент времени необходимо также задать начало отсчета времени.
Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и прибор для измерения времени образуют систему отсчета, относительно которой рассматривается движение тела.
Материальная точка
Тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь, называют материальной точкой. Тело можно рассматривать как материальную точку, если его размеры малы по сравнению с расстоянием, которое оно проходит, или по сравнению с расстояниями от него до других тел.
Траектория, путь, перемещение
Траекторией движения называется линия, вдоль которой движется тело. Длина траектории называется пройденным путем. Путь - скалярная физическая величина, может быть только положительным.
Перемещением называется вектор, соединяющий начальную и конечную точки траектории.
Движение тела, при котором все его точки в данный момент времени движутся одинаково, называется поступательным движением. Для описания поступательного движения тела достаточно выбрать одну точку и описать ее движение.
Движение, при котором траектории всех точек тела являются окружностями с центрами на одной прямой и все плоскости окружностей перпендикулярны этой прямой, называется вращательным движением.
Метр и секунда
Чтобы определить координаты тела, необходимо уметь измерять расстояние на прямой между двумя точками. Любой процесс измерения физической величины заключается в сравнении измеряемой величины с единицей измерения этой величины.
Единицей измерения длины в Международной системе единиц (СИ) является метр. Метр равен примерно 1/40 000 000 части земного меридиана. По современному представлению метр - это расстояние, которое свет проходит в пустоте за 1/299 792 458 долю секунды.
Для измерения времени выбирается какой-нибудь периодически повторяющийся процесс. Единицей измерения времени в СИ принята секунда. Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения атома цезия при переходе между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния.
В СИ длина и время приняты за независимые от других величины. Подобные величины называются основными.
Мгновенная скорость
Для количественной характеристики процесса движения тела вводится понятие скорости движения. Мгновенной скоростью поступательного движения тела в момент времени t называется отношение очень малого перемещения Ds к малому промежутку времени Dt, за который произошло это перемещение:
; 
.Мгновенная скорость - векторная величина. Мгновенная скорость перемещения всегда направлена по касательной к траектории в сторону движения тела. Единицей скорости является 1 м/с. Метр в секунду равен скорости прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой точка за время 1 с перемещается на расстояние 1 м.
Ускорение
Ускорением называется векторная физическая величина, равная отношению очень малого изменения вектора скорости к малому промежутку времени, за которое произошло это изменение, т.е. это мера быстроты изменения скорости:
; 
.Метр в секунду за секунду - это такое ускорение, при котором скорость тела, движущегося прямолинейно и равноускоренно, за время 1 с изменяется на 1 м/с.
Направление вектора ускорения совпадает с направлением вектора изменения скорости (
) при очень малых значениях промежутка времени, за который происходит изменение скорости.Если тело движется по прямой и его скорость возрастает, то направление вектора ускорения совпадает с направлением вектора скорости; при убывании скорости - противоположно направлению вектора скорости.
При движении по криволинейной траектории направление вектора скорости изменяется в процессе движения, вектор ускорения при этом может оказаться направлен под любым углом к вектору скорости.
Равномерное, равноускоренное прямолинейное движение
Движение с постоянной скоростью называется равномерным прямолинейным движением. При равномерном прямолинейном движении тело движется по прямой и за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути.
Движение, при котором тело за равные промежутки времени совершает неодинаковые перемещения, называют неравномерным движением. При таком движении скорость тела изменяется с течением времени.
Равнопеременным называется такое движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется на одинаковую величину, т.е. движение с постоянным ускорением.
Равноускоренным называется равнопеременное движение, при котором величина скорости возрастает. Равнозамедленным - равнопеременное движение, при котором величина скорости уменьшается.
Сложение скоростей
Рассмотрим перемещение тела в подвижной системе координат. Пусть
- перемещение тела в подвижной системе координат, 
- перемещение подвижной системы координат относительно неподвижной, тогда 
- перемещение тела в неподвижной системе координат равно: 
.Если перемещения
и совершаются одновременно, то: 
.Таким образом
.Мы получили, что скорость тела относительно неподвижной системы отсчета равна сумме скорости тела в подвижной системе отсчета и скорости подвижной системы отсчета относительно неподвижной. Это утверждение называется классическим законом сложения скоростей.
Графики зависимости кинематических величин от времени в равномерном и равноускоренном движении
При равномерном движении:
График скорости - прямая y = b;
График ускорения - прямая y = 0;
График перемещения - прямая y = kx+b.
При равноускоренном движении:
График скорости - прямая y = kx+b;
График ускорения - прямая y = b;
График перемещения - парабола:
если a>0, ветви вверх;
чем больше ускорение, тем уже ветви;
вершина совпадает по времени с моментом, когда скорость тела равна нулю;
как правило, проходит через начало отсчета.
Свободное падение тел. Ускорение свободного падения
Свободным падением называется такое движение тела, когда на него действует только сила тяжести.
При свободном падении ускорение тела направлено вертикально вниз и примерно равно 9,8 м/с2. Это ускорение называется ускорением свободного падения и одинаково для всех тел.
Равномерное движение по окружности
При равномерном движении по окружности значение скорости постоянно, а ее направление изменяется в процессе движения. Мгновенная скорость тела всегда направлена по касательной к траектории движения.
Т. к. направление скорости при равномерном движении по окружности постоянно изменяется, то это движение всегда равноускоренное.
Промежуток времени, за который тело совершает полный оборот при движении по окружности, называется периодом: