Механика/Основные определения

Предупреждение. Здесь приведены определения некоторых терминов в школьной, элементарной формулировке. При этом некоторыми более сложными эффектами может быть пренебрежено.

Кинематика

Кинематика — изучает геометрические свойства движения тел без учета их масс и действующих на них сил. Рассматривает движение тел без выяснения причин этого движения.

• Материальная точка — тело, размерами и формой которого в данных условиях можно пренебречь.
• Система отсчёта — совокупность тела отсчёта, связанной с ним системы координат и часов.
• Часы — устройство, в котором протекает периодический процесс, положенный в основу отсчета времени.
• Траектория движения материальной точки — линия, описываемая этой точкой в пространстве. В зависимости от формы траектории движение может быть прямолинейным или криволинейным.
• Вектор перемещения — вектор, начальная точка которого совпадает с начальной точкой движения, конец вектора — с конечной.
• Путь — сумма длин всех участков траектории, пройденных точкой за определенное время.
• Средняя скорость — отношение модуля вектора перемещения к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло.
• Мгновенная скорость (скорость) — предел отношения вектора перемещения к промежутку времени, за который это перемещение произошло, при стремлении длительности промежутка времени к нулю.
• Ускорение — характеристика степени неравномерности движения. Определяет быстроту изменения скорости по модулю и направлению.
• Закон сложения скоростей: абсолютная скорость материальной точки равна векторной сумме переносной и относительной скоростей.
• Среднепутевая скорость — отношение пройденного пути к соответствующему промежутку времени.

Вращательное движение тела вокруг неподвижной направленной оси

Вращательное движение тела вокруг неподвижной направленной оси — движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой хх, называемой осью вращения.

• Угловое перемещение — векторная величина, характеризующая изменение угловой координаты в процессе её движения.
• Угловая скорость — векторная величина, характеризующая быстроту вращения материальной точки. Вектор направлен вдоль оси вращения таким образом, чтобы, смотря с его конца, вращение казалось происходящим против часовой стрелки.
• Период вращения (Т) — время, за которое вращающееся тело совершает один полный оборот.
• Частота вращения — число полных оборотов, совершаемых при равномерном движении, в единицу времени.
• Плоское движение — движение плоского тела, при котором все точки тела движутся в некоторой фиксированной плоскости пространства, условно считаемой неподвижной.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона:В мире существуют такие системы отсчета, в которых изолированная материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерно-прямолинейно движется. Такие системы отсчета называются инерциальными.

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона: в инерциальных системах отсчета ускорение материальной точки прямо пропорционально векторной сумме сил, действующих на материальную точку, и обратно пропорционально её массе.

Третий закон Ньютона

Третий закон Ньютона: в инерциальных системах отсчета всякое действие одной (первой) материальной точки на другую (вторую), сопровождается воздействием второй материальной точки на первую, т.е имеет характер взаимодействия; силы, с которыми взаимодействуют материальные точки, всегда равны по модулю, противоположно направлены, действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки, являются силами одной природы и приложены к разным материальным точкам.

Принцип относительности Галилея

Принцип относительности Галилея: никакими механическими опытами, проводимыми внутри данной инерциальной системы, нельзя установить, покоится эта система или находится в равномерном и прямолинейном движении. Во всех инерциальных системах отсчета законы механики одинаковы.

• Вес тела — сила, с которой тело давит на опору.

Закон Гука

Закон Гука: при достаточно малых деформациях сила упругости пропорциональна величине деформации тела и направлена в сторону, противоположную деформации.

Импульс

• Импульс тела (материальной точки) — векторная величина, равная произведению массы тела (материальной точки) на её скорость.
• Импульс системы тел (материальных точек) — векторная сумма импульсов всех точек.
• Импульс силы — произведение силы на время её действия (или интеграл по времени, если сила изменяется со временем).
• Закон сохранения импульса: в инерциальной системе отсчета импульс замкнутой системы сохраняется.

$\sum_{i=1}^N m_i\, \mathbf{v}_i = const$

• Изменение импульса системы материальных точек — в инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса механической системы равна векторной сумме внешних сил, действующих на материальные точки системы.

Центр масс

Центр масс — воображаемая точка С, положение которой характеризует распределение масс этой системы.

• Закон движения центра масс — в инерциальных системах отсчёта центр масс системы движется как материальная точка, в которой находится масса всей системы и на которую действует сила, равная геометрической сумме всех внешних сил, действующих на систему.

$X_c = { \sum_{i=1}^N \left( m_i \cdot x_i \right) \over \sum_{i=1}^N m_i }$; $Y_c = { \sum_{i=1}^N \left( m_i \cdot y_i \right) \over \sum_{i=1}^N m_i }$; $Z_c = { \sum_{i=1}^N \left( m_i \cdot z_i \right) \over \sum_{i=1}^N m_i }$

• Система центра масс — система отсчёта, поступательно перемещающаяся в некоторой инерциальной системе, относительно которой центр масс механической системы неподвижен.

Работа, мощность, энергия

• Работа силы равна произведению модуля силы на перемещение и на косинус угла между ними.
• Мощность — отношение работы ко времени, за которое эта работа была совершена.
• Кинетическая энергия — величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости.
• Величину, равную произведению масы тела на g на высоту тела над поверхностью Земли, называют потенциальной энергией тела в поле силы тяжести.
• Консервативные силы — силы, работа которых не зависит от пути, пройденного материальной точкой. Зависит только от перемещения.
• Механическая энергия системы — величина, равная сумме кинетической и потенциальной энергий системы.
• В замкнутой системе, в которой действуют только консервативные силы, механическая энергия сохраняется.
• Вторая космическая скорость — скорость, необходимая материальной точке, чтобы покинуть поле тяготения Земли и стать спутником Солнца.

Разделы физики
Экспериментальная физика | Теоретическая физика
Механика | Специальная теория относительности | Общая теория относительности | Космология | Молекулярная физика | Термодинамика | Статистическая физика | Физическая кинетика | Электродинамика | Оптика | Акустика | Физика плазмы | Физика конденсированного состояния | Атомная физика | Квантовая физика | Квантовая механика | Квантовая теория поля | Ядерная физика | Физика элементарных частиц | Теория колебаний | Нелинейная динамика | Метрология | Астрофизика | Геофизика | Биофизика | Радиофизика | Материаловедение | Физика атмосферы | Химическая физика | Физическая химия | Математическая физика