Лекция 1 Основные понятия кинематики ВВЕДЕНИЕ 

Лекция 1


ВВЕДЕНИЕ
Основные понятия кинематики
Учебный план:
Лекции → 26 часов
Практ. занятия →18 часов
Лаб. занятия → 26 часов
ИТОГО: 70 часов
Выравнивающий курс (ВК)→34 часа
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.
Трофимова Т. И., Курс общей физики.
Матвеев А.Н., Молекулярная физика.
Матвеев А.Н., Механика и теория относитльности
Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике.
Волькенштейн В.С., Сборник задач по общему курсу физики.
Айзенцон А. Е., Курс физики
Ю.И. Тюрин, И.П. Чернов, Ю.Ю. Крючков, Физика, ч.1
РЕЙТИНГ-ПЛАН
Вид работы
Количество баллов
Примечание
Лекции
12·0,3 = 3,5
Практические занятия
8·1,5 = 12
Посещ.1пр. – 0.5 балла,
Экспресс-контроль – 1 бал.
Лабораторные занятия
8·3 =24 + 0,5(вводн. зан.)
0,5б –допуск, 1б – выполн.,
1,5б - отчет
Индивидуальное задание
№1
8·1 = 8
1 задача – 1 бал.
(8я неделя)
Индивидуальное задание
№2
8·1 = 8
1 задача – 1 бал.
(15я неделя)
Контрольная работа
№1, №2
3·2 = 6
3·2 = 6
1 задача – 2 балла
(8я неделя, 15я неделя)
Теорет.коллокв.
№1, №2
1·16 = 16
1∙16 = 16
7я неделя
14я неделя
ИТОГО:
Максимум - 100
Допуск к экз. ≥ 60 бал.
Посещ. 1 лк – 0,3балла
(Невыполненные задания в срок снижают рейтинг в 2раза )
В
3
б
И
н
н
н
з
ЗАЧЕМ НУЖНА ФИЗИКА?
ФИЗИКА – это часть общечеловеческой культуры.
Роль физики двоякая:
1. Физика − основа мировоззрения и в этом смысле её
надо знать любому образованному человеку
2. Физика − основа технического прогресса
(наука практическая) и поэтому инженеру она во много раз нужнее
Все человеческие знания можно разделить на две большие части:
Обществоведение − объединяет
науки о законах, управляющих
развитием человеческого общества
Естествознание − объединяет
науки о природе
Физика относится ко второй части и вместе с другими естественными
науками изучает объективные закономерности окружающего нас мира
(«физика» в переводе с греческого означает природа)
Физика как наука изучает наиболее общие формы движения материи
(механические, тепловые, электромагнитные, внутриядерные)
Физические методы исследования широко применяются для
изучения частных вопросов, в результате возникают новые науки, такие как,
например, физическая химия, астрофизика, геофизика, биофизика и т. д.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ
устанавливаются на основе обобщения опытных данных
Для проверки правильности законов устанавливается соответствие выводов из
законов с результатами эксперимента.
Содержание физических законов выражается в математической
форме как зависимость между численными значениями некоторых физических
величин.
Отсюда следует, что для установления и проверки физических законов нужно
производить измерения
Что значит измерить данную физическую величину?
Это значит сравнить её прямо или косвенно с однородной величиной
принятой за единицу.
Результат измерений не может быть абсолютно точным!
Точность измерений определяется, главным образом, совершенством измерительных
приборов, то есть зависит от уровня развития техники на данный момент.
Примеры пространственных и временных масштабов
явлений, изучаемых в физике
Пространственные :
10
17
Размер электрона
 10
27
Временные :

10
М.
Размер Вселенной
25
 1018
Время, за которое свет
пересекает электрон
Диапазон гигантский
10
44
с.
Возраст Вселенной
~
Пока нет единой теории, которая описывала бы и микромир и макромир – это
одна из задач физиков-теоретиков.
Каждая теория имеет ограниченную область применения.
Единицы измерения
Выбор единиц измерения может быть произведен произвольно и это является делом
соглашения. В результате почти столетнего обсуждения пришли к заключению, что
наиболее целесообразной является международная
система единиц (СИ)
Основные единицы системы СИ
• метр (м) − единица длины
• секунда (с) − единица времени
• килограмм (кг) − единица массы
• ампер (А) − единица силы тока
• кандела (Кд) − единица силы света
• кельвин (К) − единица температуры
Остальные единицы выводятся на основе физических
закономерностей, связывающих эти величины с основными
МЕХАНИКА
Классическая механика –
Релятивистская механика – Квантовая механика –
механика Галилея – Ньютона.
Она справедлива для тел,
которые состоят из достаточно
большого количества атомов и
скорость которых мала по
сравнению со скоростью света.
справедлива для тел, скорость
устанавливает законы
которых сравнима со скоростью
движения отдельных атомов
света. Законы движения таких тел или элементарных частиц
устанавливает теория
относительности.
V << C
V~C
Механику принято делить на кинематику и динамику
Кинематика рассматривает перемещение тел во времени без учета причин,
вызывающих это движение. Отвечает на вопрос: «Как движется тело?»
Динамика учитывает взаимодействие тел, которое изменяет состояние их
движения. Отвечает на вопрос: «Почему движется тело?»
Основные понятия кинематики
Материальная точка – это модель, успешно работающая во множестве
задач механики. Под материальной точкой понимается такое тело, размерами и
формой которого можно пренебречь в условиях данной задачи.
Тело отсчета – это тело, относительно которого рассматривается положение
всех других тел.
Положение каждой точки пространства относительно этого тела характеризуется
тремя числами. Правило, по которому каждой точке пространства сопоставляется
3 числа, называют системой координат. Сами числа называются координатами.
Наиболее распространенные системы координат:
• Прямоугольная декартовая система координат, в которой 3мя числами,
характеризующими положение точки в пространстве, являются длины Х, У, Z
• Цилиндрическая – длина ρ, длина Z, угол φ
• Сферическая – длина r, углы θ и φ
Рассмотрим декартовую систему координат
  
lx ,l y ,lz
z

r1
z
1
lz
х1
lу
0
lx



lx  l y  lz  1
S
1

r

r2
2
у
у1
Положение точки в любой момент времени
можно характеризовать
либо радиус
вектором r, либо
 тремя координатами х, у, z
( проекциями r )
Радиус-вектор – это вектор, начало
которого совпадает с началом системы
координат о, а конец – с рассматриваемой
точкой


 
х
Связь между радиус-вектором
− единичные вектора

r и его проекциями имеет вид r  l x x  l y y  l z z
Длина вектора r определятся по формуле

r  x2  y2  z 2
Пусть мат. точка перемещается из положения 1 в положение 2
Изменение радиус-вектора
  
r  r2  r1называют вектором перемещения
Линия, которую описывает конец радиус-вектора
при своем изменении, называют траекторией

r  r22  r12  2r1r2 cos 
Путь S – это длина траектории


r
s
Для прямолинейного движения

r < s
В остальных случаях
Описание движения материальной точки
Описать движение материальной точки это значит указать её
положение в любой момент времени.
Сделать это можно с помощью кинематических уравнений движения.
Уравнения движения – это формулы, которые показывают как физические
величины зависят от времени:
•
в векторной форме – если положение точки характеризуется радиус-вектором
r, то движение задается формулой
 
r  r t 
• в координатной форме – если положение точки задается тремя координатами х,
у, z, которые при движении точки изменяются со временем
Х = Х(t); Y = Y(t); Z = Z(t)
• с помощью параметров траектории – изменение пути от времени S = S(t)
Зная уравнения движения, можно найти траекторию, а также
скорость и ускорение