Положення точки в просторі. Способи опису руху тіла. Рівномірний рух.
Основне завдання класичної механіки і межі її застосування
Класична механіка Ньютона зіграла і грає до сих пір величезну роль у розвитку природознавства.
В основі класичної механіки лежить концепція Ньютона, яку найкоротше і чітко висловив Ейнштейн:
«Згідно ньютонівської системі, фізична реальність характеризується поняттями простору, часу, матеріальної точки та сили (взаємодії матеріальних точок). У ньютонівської концепції під фізичними подіями слід розуміти рух матеріальних точок в просторі, кероване незмінними законами ».
Відповідно до сучасних уявлень, класична механіка має свою область застосування: її закони виконуються для відносно повільних рухів тіл, швидкість яких багато менше швидкості світла. У той же час практика показує: класична механіка - безумовно істинна теорія і такою залишиться, поки буде існувати наука. Разом з нею залишаться і ті загальні та абстрактні «класичні» образи природи - простір, час, маса, сила і т.д. які лежать в її основі.
Положення точки в пространстве.Способи опису руху тіла
Щоб описати механічний рух тіла (точки), потрібно знати його координати в будь-який момент часу.
Для визначення координат слід вибрати тіло відліку і пов'язати з ним систему координат. Часто тілом відліку служить Земля, з якою пов'язується прямокутна декартова система координат. Для визначення положення точки в будь-який момент часу необхідно також задати початок відліку часу.
Система координат. тіло відліку. з яким вона пов'язана, і прилад для вимірювання часу утворюють СИСТЕМУ ВІДЛІКУ. щодо якої розглядається рух тіла.
Якщо тіло відліку вибрано, то щодо нього положення точки можна задати за допомогою координат або радіус-вектора.
Розглянемо ці два способи завдання положення точки.
1 способ.Заданіе положення точки за допомогою координат. З курсу математики ви знаєте, що положення точки на площині можна задати за допомогою двох чисел, які називаються координатами цієї точки. Для цього, як відомо, можна на площині провести дві пересічні взаємно перпендикулярні осі, наприклад осі ОХ і ОY. Точку перетину осей називають початком координат. а самі осі - координатними осями.
Положення точки М в просторі щодо тіла відліку можна задати за допомогою трьох координат. Щоб це зробити, необхідно через обрану точку тіла відліку провести три взаємно перпендикулярні осі ОХ, ОY, ОZ. В отриманій системі координат положення точки буде визначатися трьома координатами х, у, z.
Якщо число Х позитивно, то відрізок відкладається в позитивному напрямку осі ОХ. Якщо ж число х негативно, то відрізок відкладається в негативному напрямку осі ОХ. З кінця цього відрізка проводять пряму, паралельну осі ОY, і на цій прямій відкладають відрізок від осі ОХ, відповідний числу Y - в позитивному напрямку осі ОY, якщо число у позитивно, і в негативному напрямку осі ОY, якщо число у негативно.
Далі з точки В іншого відрізка проводять пряму, паралельну осі ОZ. На цій прямій від координатної площині ХОY відкладають відрізок, відповідний числу Z. Напрям, в якому відкладають цей відрізок, визначають так само, як і в попередніх випадках.
Кінець третього відрізка і є та точка, положення якої задається координатами х, у, z.)
Прямокутна система координат використовується для опису положення тіла на площині, тривимірна - в просторі, координатний промінь - якщо тіло знаходиться або рухається по прямій.
2 способ.Заданіе положення точки за допомогою радіус-вектора.
Положення точки можна задати не тільки за допомогою координат, але і за допомогою радіус-вектора. Радіус-вектор - це спрямований відрізок, проведений з початку координат в цю точку.
Радіус-вектор прийнято позначати буквою r. Довжина радіус-вектора, або, що одне і те ж, його модуль є відстань від початку координат до точки А.
Положення точки буде визначено за допомогою радіус-вектора тільки в тому випадку, якщо відомі його модуль (довжина) і напрям в просторі. Лише за цієї умови ми будемо знати, в якому напрямку від початку координат слід відкласти відрізок довжиною r, щоб визначити положення точки.
Рівномірний прямолінійний рух.
Рух з постійною швидкістю називається рівномірним прямолінійним рухом. При рівномірному прямолінійному русі тіло рухається по прямій і за будь-які рівні проміжки часу проходить однакові шляхи. Швидкість прямолінійного рівномірного руху показує швидкість руху тіла, точніше-відстань, пройдену тілом за одиницю часу (1с, 1ч).
(Large s = vast t) - розрахунок шляху рівномірного руху; (Large v = frac) - розрахунок швидкості.
Графік швидкості, шляху.
При рівномірному русі:
1. Графік швидкості - пряма (y = b); (Тому що швидкість постійна). Наприклад: (large v = 30) км / год.
2. Графік прискорення - пряма (y = 0); (Тому що прискорення = 0). Наприклад: (large a = 0frac>)
3. Графік переміщення - пряма (y = b + kx). Наприклад: (large s = x_ + vt)