Vienas iš paprasčiausių fizikinių reiškinių yra mechaninis kūnų judėjimas. Kas iš jūsų nėra matęs, kaip juda automobilis, skrenda lėktuvas, eina žmonės ir pan.! Tačiau jei jūsų paklaus, ar pastatas, kuriame esate, šiuo metu juda, tikriausiai atsakysite, kad ne. Ir tu būsi neteisus!
Ar lėktuvas, kurį matote danguje, dabar juda? Jei esate tikri, kad jis juda, tada vėl klystate! Bet jei sakote, kad jis ilsisi, tokiu atveju jūsų atsakymas nebus teisingas.
Kaip nustatyti, ar konkretus kūnas juda, ar ne? Norėdami tai padaryti, pirmiausia turite suprasti, kas yra mechaninis judėjimas.
Mechaninis judėjimas kūnas yra procesas, kai keičiama jo padėtis, palyginti su kitu kūnu, pasirinktu kaip atskaitos kūnas.
Nuorodos korpusas- tai kūnas, kurio atžvilgiu atsižvelgiama į kitų kūnų padėtį. Referencinis kūnas pasirenkamas savavališkai. Tai gali būti bet kas: žemė, pastatas, automobilis, laivas ir kt.
Norėdami nuspręsti, ar kūnas (pavyzdžiui, lėktuvas) juda, ar ne, pirmiausia turite pasirinkti atskaitos kūną ir tada pažiūrėti, ar svarstomo kūno padėtis keičiasi, palyginti su pasirinktu atskaitos kūnu.Šiuo atveju kūnas gali judėti vieno etaloninio kūno atžvilgiu ir tuo pačiu nejudėti kito atskaitos kūno atžvilgiu.
Pavyzdžiui, traukinyje sėdintis žmogus juda drobės atžvilgiu geležinkelis, bet yra ramybės būsenoje traukinio vagono atžvilgiu. Ant žemės gulintis akmuo ilsisi Žemės atžvilgiu, bet juda (kartu su Žeme) Saulės atžvilgiu. Lėktuvas danguje juda debesų atžvilgiu, tačiau yra ramybės būsenoje sėdynėje sėdinčio piloto atžvilgiu.
Štai kodėl, nenurodant atskaitos kūno, neįmanoma pasakyti, ar tas kūnas juda, ar ne. Be nuorodos, bet koks jūsų pateiktas atsakymas bus beprasmis.
Ar pastatas, kuriame dabar esate, ilsisi? Atsakymas į šį klausimą priklauso nuo referencinės institucijos pasirinkimo. Jei atskaitos kūnas yra Žemė, tada taip, jis yra ramybės būsenoje. Bet jei atskaitos kėbulas yra automobilis, važiuojantis pro pastatą, pastatas judės jo atžvilgiu.
Kokį vaidmenį kūno dydis vaidina apibūdinant jo judėjimą? Kai kuriais atvejais neįmanoma išsiversti nenurodant kėbulo ir jo dalių matmenų. Pavyzdžiui, kai automobilis įvažiuoja į garažą, garažo ir automobilio matmenys jo savininkui bus pakankamai svarbūs svarbus vaidmuo. Tačiau yra daug situacijų, kai kūno dydis nėra svarbus. Jei, pavyzdžiui, ta pati mašina važiuoja iš Maskvos į Sankt Peterburgą ir reikalaujama skaičiuoti automobilio judėjimo laiką, tai mums nerūpės, kokie jo išmatavimai.
Jei kūno matmenys yra daug mažesni už atstumus, būdingus uždavinyje nagrinėjamam judėjimui, tada kūno matmenys yra nepaisomi ir kūnas vaizduojamas kaip materialus taškas. Žodis „medžiaga“ pabrėžia jos skirtumą nuo geometrinio taško. Geometrinis taškas neturi fizines savybes. Materialus taškas gali turėti masę, elektros krūvis ir kai kurios kitos savybės.
Šiuolaikinėje mechanika(kūnų judėjimo teorija) materialūs taškai vadinami kitaip dalelės. Toliau vartosime abu šiuos terminus. Kartais, kalbėdami apie mechaninį dalelių judėjimą, vartosime terminą „kūnas“, tačiau nereikėtų pamiršti, kad šis kūnas yra laikomas tokiomis sąlygomis, kai jį galima laikyti materialiu tašku.
Judant iš vienos vietos į kitą, dalelė (arba materialus taškas) juda tam tikra linija. Linija, kuria dalelė juda, vadinama trajektorija.
trajektorijos gali būti skirtinga forma. Kartais apie trajektorijos formą galima spręsti pagal matomą pėdsaką, kurį palieka judantis kūnas. Tokius pėdsakus kartais palieka skrendantys lėktuvai ar meteorai, prasiskverbiantys per naktinį dangų (8 pav.). Trajektorijos forma priklauso nuo atskaitos kūno pasirinkimo. Pavyzdžiui, Žemės atžvilgiu Mėnulio trajektorija yra apskritimas, o Saulės atžvilgiu - linija daugiau sudėtinga forma(9 pav.). 
Toliau nagrinėsime visų kūnų (jei nenurodyta kitaip) judėjimą Žemės atžvilgiu.
Skirtingų kūnų judėjimo trajektorijos gali skirtis viena nuo kitos ne tik forma, bet ir ilgiu.
Trajektorijos, kuria judėjo kūnas, ilgis vadinamas nuvažiuotu atstumu. per.
10 paveiksle punktyrinė linija rodo slidininko, šokinėjančio nuo tramplino, trajektoriją. Trajektorijos OA ilgis – slidininko įveiktas kelias leisdamasis nuo kalno.
Matuojant kelią, naudojamas kelio vienetas. Kelio vienetas yra ilgio vienetas - metras(1m). Praktikoje taip pat naudojami kiti ilgio vienetai, pavyzdžiui:
1 km = 1000 m, 1 dm = 0,1 m, 1 cm = 0,01 m, 1 mm = 0,001 m.
1. Kas yra mechaninis judėjimas? 2. Koks kūnas vadinamas atskaitos kūnu? 3. Kodėl reikia nurodyti, kurio atskaitos kūno atžvilgiu vyksta judėjimas? 4. Kokiais atvejais kūnas gali būti laikomas materialiu tašku? 5. Koks kitas materialaus taško pavadinimas? 6. Kas yra trajektorija? 7. Kuo kelias skiriasi nuo trajektorijos? 8. Kas iš tikrųjų juda: Žemė aplink Saulę ar Saulė aplink Žemę? 9. Kas juda: autobuso keleivis ar stotelėje stovintis žmogus? 10. Ar Žemės rutulį galima laikyti materialiu tašku?
Kaip mechanikas, jis tyrinėja kūnų sąveiką ir judėjimą. Pagrindinė judėjimo savybė yra judėjimas erdvėje. Tačiau pats judėjimas skirtingiems stebėtojams skirsis – tai mechaninio judėjimo reliatyvumas. Stovėdami ant kelio ir stebėdami važiuojantį automobilį matome, kad jis arba artėja prie mūsų, arba tolsta, priklausomai nuo važiavimo krypties.
Stebėdami automobilio judėjimą nustatome, kaip keičiasi atstumas tarp stebėtojo ir automobilio. Tuo pačiu metu, jei mes sėdime automobilyje ir priešais mus tuo pačiu greičiu juda kitas automobilis, tada priekinė bus suvokiama kaip stovinti, nes. atstumas tarp automobilių nesikeičia. Kelio pusėje stovinčio stebėtojo požiūriu automobilis juda, keleivio – stovi.
Iš to išplaukia išvada, kad kiekvienas stebėtojas judesį vertina savaip, t.y. reliatyvumą lemia taškas, iš kurio atliekamas stebėjimas. Todėl už tikslus apibrėžimas kūno judėjimas, reikia pasirinkti tašką (kūną), nuo kurio bus vertinamas judesys. Čia nevalingai kyla mintis, kad toks požiūris į judėjimo tyrimą apsunkina jo supratimą. Norėtųsi rasti tašką, nuo kurio judėjimas būtų „absoliutus“, o ne santykinis.
Studijuodami fiziką ir fizikai bandė rasti šios problemos sprendimą. Mokslininkai, vartodami tokias sąvokas kaip "tiesioginis tolygus judėjimas" ir "kūno judėjimo greitis", bandė nustatyti, kaip šis kūnas judės, palyginti su stebėtojais. skirtingas greitis. Dėl to buvo nustatyta, kad stebėjimo rezultatas priklauso nuo kūno ir stebėtojų greičių santykio vienas kito atžvilgiu. Jei kūno greitis didesnis, tai jis tolsta, jei mažesnis, tai artėja.
Visuose skaičiavimuose buvo naudojamos klasikinės mechanikos formulės, susiejančios greitį, nuvažiuotą atstumą ir vienodo judėjimo laiką. Kita akivaizdi išvada yra ta, kad mechaninio judėjimo reliatyvumas yra sąvoka, kuri reiškia tą patį laiko srautą kiekvienam stebėtojui. Mokslininkų gautos formulės vadinamosJis pirmasis klasikinėje mechanikoje suformulavo judėjimo reliatyvumo sampratą.
Galilėjaus transformacijų fizinė prasmė itin gili. Pagal klasikinę mechaniką, jo formulės galioja ne tik Žemėje, bet ir visoje visatoje. Kitas išėjimas nuo to - erdvė visur vienoda (homogeniška). O kadangi judėjimas visomis kryptimis yra vienodas, tai erdvė turi izotropiškumo savybių, t.y. jo savybės visomis kryptimis vienodos.
Taigi paaiškėja, kad iš paprasčiausio tiesinio vienodo judėjimo ir mechaninio judėjimo reliatyvumo sampratos išplaukia nepaprastai svarbi išvada(arba hipotezė): „laiko“ sąvoka visiems vienoda, t.y. tai universalu. Iš to taip pat išplaukia, kad erdvė yra izotropinė ir vienalytė, o Galilėjaus transformacijos galioja visoje visatoje.
Tai kiek neįprastos išvados, gautos stebint pro šalį važiuojančius automobilius iš kelio pusės, taip pat bandant paaiškinti tai, ką jie matė, naudojant klasikinės mechanikos formules, siejančias greitį, atstumą ir laiką. Paprasta „mechaninio judėjimo reliatyvumo“ sąvoka leidžia daryti visuotines išvadas, turinčias įtakos Visatos supratimo pagrindams.
Medžiaga susijusi su klasikinės fizikos klausimais. Nagrinėjami su mechaninio judėjimo reliatyvumu susiję klausimai ir iš šios sampratos išplaukiančios išvados.
2 paskaita. Mechaninio judėjimo reliatyvumas. Atskaitos sistemos. Mechaninio judėjimo charakteristikos: judėjimas, greitis, pagreitis.
Mechanika - fizikos šaka, nagrinėjanti mechaninį judėjimą.
Mechanika skirstoma į kinematiką, dinamiką ir statiką.
Kinematika – mechanikos šaka, kurioje nagrinėjamas kūnų judėjimas nesiaiškinus šio judėjimo priežasčių.Kinematika tiria judėjimo apibūdinimo būdus ir šiuos judesius apibūdinančių dydžių ryšį.
Kinematikos užduotis: judėjimo kinematinių charakteristikų (judėjimo trajektorijos, poslinkio, nuvažiuoto atstumo, koordinačių, kūno greičio ir pagreičio) nustatymas, taip pat šių charakteristikų priklausomybės nuo laiko lygčių gavimas.
mechaninis kūno judėjimas vadinamas jo padėties erdvėje kitų kūnų atžvilgiu pasikeitimas laikui bėgant.
mechaninis judėjimas santykinai , posakis „kūnas juda“ yra beprasmis, kol nėra nustatytas atsižvelgiant į tai, kuo judėjimas laikomas. To paties kūno judėjimas skirtingų kūnų atžvilgiu yra skirtingas. Norint apibūdinti kūno judėjimą, būtina nurodyti, kurio kūno atžvilgiu judėjimas yra svarstomas. Šis kūnas vadinamasatskaitos įstaiga . Poilsis taip pat yra santykinis (pavyzdžiai: traukinio keleivis ramybės būsenoje žiūri į pro šalį važiuojantį traukinį)
pagrindinė užduotis mechanika – gebėti bet kada apskaičiuoti kūno taškų koordinates.
Norint tai išspręsti, reikia turėti kūną, nuo kurio skaičiuojamos koordinatės, susieti su juo koordinačių sistemą ir turėti laiko intervalų matavimo įrenginį.
Formuojasi koordinačių sistema, atskaitos kūnas, su kuriuo ji susieta, ir laiko matavimo prietaisas atskaitos sistema , kurio atžvilgiu atsižvelgiama į kūno judėjimą.
Koordinačių sistemos yra:
1. vienmatis – kūno padėtis tiesėje nustatoma viena koordinate x.
2. dvimatis – taško padėtis plokštumoje nustatoma dviem koordinatėmis x ir y.
3. trimatis – taško padėtis erdvėje nustatoma trimis koordinatėmis x, y ir z.
Kiekvienas kūnas turi tam tikrą dydį. Yra įvairios kūno dalys skirtingos vietos erdvė. Tačiau daugelyje mechanikos problemų nereikia nurodyti atskirų kūno dalių padėties. Jei kūno matmenys yra maži, palyginti su atstumais iki kitų kūnų, tai šis kūnas gali būti laikomas jo materialiuoju tašku. Tai galima padaryti, pavyzdžiui, tiriant planetų judėjimą aplink Saulę.
Jei visos kūno dalys juda vienodai, tai toks judėjimas vadinamas transliaciniu.
Pavyzdžiui, į priekį juda kabinos atrakcione „Giant Wheel“, automobilis tiesioje kelio atkarpoje ir pan.. Kai kėbulas juda į priekį, jį galima laikyti ir materialiu tašku.
materialus taškasvadinamas kūnas, kurio matmenys tam tikromis sąlygomis gali būti nepaisomi .
Materialaus taško sąvoka vaidina svarbų vaidmenį mechanikoje. Kūnas gali būti laikomas materialiu tašku, jei jo matmenys yra maži, palyginti su atstumu, kurį jis nukeliauja, arba palyginti su atstumu nuo jo iki kitų kūnų.
Pavyzdys . Matmenys orbitinė stotis, kuris yra orbitoje šalia Žemės, gali būti nepaisomas, o skaičiuojant erdvėlaivio trajektoriją jungiantis prie stoties, negalima neatsižvelgti į jo dydį.
Mechaninio judėjimo charakteristikos: judėjimas, greitis, pagreitis.
Mechaninis judėjimas apibūdinamas trimis fizikiniais dydžiais:poslinkis, greitis ir pagreitis.
Laikui bėgant iš vieno taško į kitą, kūnas (materialus taškas) apibūdina tam tikrą liniją, kuri vadinama kūno trajektorija.
Linija, kuria juda kūno taškas, vadinama judėjimo trajektorija.
Trajektorijos ilgis vadinamas nuvažiuota būdu.
Žymimal, išmatuotametrų . (trajektorija - pėdsakas, kelias - atstumas)
Nuvažiuotas atstumas l yra lygus kūno įveiktos trajektorijos lanko ilgiui per tam tikrą laiką t.Kelias – skaliarinis .
Judinant kūną vadinamas nukreiptu tiesės atkarpa, jungiančia pradinę kūno padėtį su vėlesne padėtimi. Poslinkis yra vektorinis dydis.
Trajektorijos pradžios ir pabaigos taškus jungiantis vektorius vadinamas judėjimas.
ŽymimaS , matuojamas metrais. (poslinkis yra vektorius, poslinkio modulis yra skaliarinis)
Greitis - vektorius fizinis kiekis charakterizuojantis kūno judėjimo greitį, skaičiais lygus santykiui poslinkis per nedidelį laiko tarpą iki šio intervalo vertės.
Žymima v
Greičio formulė:
arba
Matavimo vienetas SI -m/s .
Praktikoje naudojamas greičio vienetas yra km/h (36 km/h = 10 m/s).
Išmatuokite greitįspidometras .
Pagreitis - vektorinis fizinis dydis, apibūdinantis greičio kitimo greitį, skaitiniu būdu lygus greičio pokyčio ir laikotarpio, per kurį šis pokytis įvyko, santykiui.
Jei greitis keičiasi vienodai per visą judėjimo laiką, pagreitį galima apskaičiuoti pagal formulę:
Matuojamas pagreitisakselerometras
SI vienetasm/s 2
Taigi pagrindiniai fizikiniai dydžiai materialaus taško kinematikoje yra nuvažiuotas atstumasl, poslinkis, greitis ir pagreitis. Keliasl yra skaliarinis dydis. Poslinkis, greitis ir pagreitis yra vektoriniai dydžiai. Norint nurodyti vektorinį dydį, reikia nurodyti jo modulį ir kryptį. Vektoriniai dydžiai paklūsta tam tikroms matematinėms taisyklėms. Vektorius galima projektuoti į koordinačių ašis, juos sudėti, atimti ir pan.
Mechaninio judėjimo reliatyvumas.
Mechaninis judėjimas yra santykinis. To paties kūno judėjimas skirtingų kūnų atžvilgiu yra skirtingas.
Pavyzdžiui, automobilis važiuoja keliu. Automobilyje yra žmonių. Žmonės kelyje juda kartu su automobiliu. Tai yra, žmonės juda erdvėje kelio atžvilgiu. Tačiau, palyginti su pačiu automobiliu, žmonės nejuda. Tai pasireiškia.
Norint apibūdinti kūno judėjimą, būtina nurodyti, kurio kūno atžvilgiu judėjimas yra svarstomas. Šis kūnas vadinamas atskaitos kūnu. Ramybė taip pat yra santykinė. Pavyzdžiui, traukinio keleivis ramybės būsenoje žiūri į pravažiuojantį traukinį ir nesuvokia, kuris traukinys juda, kol nepažiūri į dangų ar žemę.
Visi kūnai visatoje juda, todėl nėra absoliučios ramybės kūnų. Dėl tos pačios priežasties galima nustatyti, ar kūnas juda, ar ne tik kito kūno atžvilgiu.
Pavyzdžiui, automobilis važiuoja keliu. Kelias yra Žemės planetoje. Kelias nejudrus. Todėl galima išmatuoti transporto priemonės greitį stovinčio kelio atžvilgiu. Tačiau kelias yra nejudantis Žemės atžvilgiu. Tačiau pati Žemė sukasi aplink Saulę. Todėl kelias kartu su automobiliu irgi sukasi aplink saulę. Vadinasi, automobilis atlieka ne tik transliacinį judesį, bet ir sukimąsi (santykiškai su Saule). Tačiau Žemės atžvilgiu automobilis atlieka tik transliacinį judėjimą. Tai pasireiškiamechaninio judėjimo reliatyvumas .
To paties kūno judėjimas skirtingų stebėtojų požiūriu gali atrodyti skirtingai. Greitis, judėjimo kryptis ir kūno trajektorijos tipas skirtingiems stebėtojams skirsis. Nenurodant atskaitos kūno, kalbėti apie judėjimą yra beprasmiška. Pavyzdžiui, sėdintis keleivis traukinyje ilsisi vagono atžvilgiu, bet juda kartu su vagonu stoties perono atžvilgiu.
Dabar skirtingiems stebėtojams pavaizduokime judančio kūno trajektorijos formos skirtumą. Būdami Žemėje, naktiniame danguje nesunkiai matote ryškius greitai skraidančius taškus – palydovus. Jie juda žiedinėmis orbitomis aplink Žemę, tai yra aplink mus. Dabar atsisėskime erdvėlaivis skrenda link saulės. Pamatysime, kad dabar kiekvienas palydovas juda ne ratu aplink Žemę, o spirale aplink Saulę:
Mechaninio judėjimo reliatyvumas – tai kūno trajektorijos, nuvažiuoto atstumo, poslinkio ir greičio priklausomybė nuo pasirinkimo atskaitos sistemos .
Kūnų judėjimą galima apibūdinti įvairios sistemos nuoroda. Kinematikos požiūriu visos atskaitos sistemos yra vienodos. Tačiau judėjimo kinematinės charakteristikos, tokios kaip trajektorija, poslinkis, greitis, in skirtingos sistemos ai, pasirodo kitaip. Dydžiai, priklausantys nuo atskaitos rėmo, kuriame jie matuojami, pasirinkimo, vadinami santykiniais.
Galilėjus parodė, kad Žemės sąlygomis tai praktiškai galiojainercijos dėsnis. Pagal šį dėsnį jėgų veikimas kūnui pasireiškia greičio pokyčiais; norint išlaikyti tą patį judėjimą esant pastoviam greičio dydžiui ir kryptimi, nereikia jėgų.Pradėti vadinti atskaitos rėmais, kuriuose tenkinamas inercijos dėsnis inercinės sistemos nuoroda (ISO) .
Sistemos, kurios sukasi arba įsibėgėja, yra neinercinės.
Žemė negali būti laikoma visiškai ISO: ji sukasi, bet daugeliui mūsų tikslųSu Žeme susietos atskaitos sistemos, gana gerai apytiksliai, gali būti laikomos inercinėmis. Tolygiai ir tiesiai IFR atžvilgiu judantis atskaitos rėmas taip pat yra inercinis.
G. Galilėjus ir I. Niutonas puikiai suvokė, ką šiandien vadinamereliatyvumo principas , pagal kurią mechaniniai fizikos dėsniai turi būti vienodi visuose IFR tomis pačiomis pradinėmis sąlygomis.
Iš to išplaukia: joks ISO nesiskiria nuo kitos atskaitos sistemos. Visi ISO yra lygiaverčiai mechaninių reiškinių požiūriu.
„Galileo“ reliatyvumo principas kyla iš kai kurių prielaidų, pagrįstų mūsų kasdiene patirtimi. Klasikinėje mechanikojeerdvė irlaikas laikomasabsoliutus . Daroma prielaida, kad kūnų ilgis yra vienodas bet kurioje atskaitos sistemoje ir laikas teka vienodai skirtingose atskaitos sistemose. Manoma, kadsvorio kūnas ir taip patvisos jėgos pereinant nuo vieno ISO prie kito išlieka nepakitęs.
Reliatyvumo principo pagrįstumu esame įsitikinę kasdiene patirtimi, pavyzdžiui, tolygiai judančiame traukinyje ar lėktuve kūnai juda taip pat, kaip ir Žemėje.
Nėra eksperimento, kuriuo būtų galima nustatyti, kuri atskaitos sistema iš tikrųjų yra ramybės būsenoje, o kuri juda. Absoliučios ramybės būsenoje atskaitos sistemos nėra.
Jei moneta metama vertikaliai aukštyn ant judančio vežimėlio, tada su vežimėliu susietoje atskaitos sistemoje pasikeis tik OS koordinatė.
Su Žeme susietoje atskaitos sistemoje OU ir OX koordinatės keičiasi.
Vadinasi, kūnų padėtis ir jų greičiai skirtingose atskaitos sistemose yra skirtingi.
Apsvarstykite to paties kūno judėjimą dviejų skirtingų atskaitos sistemų atžvilgiu: nejudančio ir judančio.
Valtis kerta upę statmenai upės tėkmei, judėdamas tam tikru greičiu vandens atžvilgiu. Laivo judėjimą stebi 2 stebėtojai: vienas nejudantis krante, kitas ant plausto, plaukiojančio pasroviui. Vandens atžvilgiu plaustas yra nejudantis, o kranto atžvilgiu juda srovės greičiu.
Su kiekvienu stebėtoju susiekite koordinačių sistemą.
X0Y yra fiksuota koordinačių sistema.
X'0'Y' – judanti koordinačių sistema.
S yra valties poslinkis fiksuoto CO atžvilgiu.
S 1 – valties judėjimas mobiliojo CO atžvilgiu
S 2 – judančios atskaitos sistemos judėjimas fiksuotos atskaitos sistemos atžvilgiu.
Pagal vektorių pridėjimo dėsnį
Greitį gauname padalydami S iš t:
v – kūno greitis nejudančio CO atžvilgiu
v 1 - kūno greitis, palyginti su mobiliuoju CO
v 2 yra judančio atskaitos kadro greitis fiksuotos atskaitos sistemos atžvilgiu
Ši formulė išreiškiaKlasikinis greičių pridėjimo dėsnis: kūno greitis nejudančio CO atžvilgiu yra lygus kūno greičio judriojo CO ir judriojo CO greičio nejudančio CO geometrinei sumai.
Skaliarinėje formoje formulė atrodys taip:
Šią formulę pirmą kartą gavo „Galileo“.
Galilėjaus reliatyvumo principas : visos inercinės atskaitos sistemos yra lygios; laiko eiga, masė, pagreitis ir jėga užrašomi taip pat .
« Fizika – 10 klasė
Pagal sprendžiamų uždavinių pobūdį mechanika skirstoma į kinematika ir dinamika.
Kinematikoje kūnų judėjimas aprašomas neišaiškinus šį judėjimą sukeliančių priežasčių.
Pirmas dalykas, kuris krenta į akis stebint mus supantį pasaulį, yra jo kintamumas. Pasaulis nėra sustingęs, statiškas. Pokyčiai joje yra labai įvairūs. Bet jei paklausite, kokius pokyčius pastebite dažniausiai, atsakymas, ko gero, bus nedviprasmiškas: objektų padėties pokyčiai(arba kūnai, kaip sako fizikai) žemės atžvilgiu ir vienas kito atžvilgiu laikui bėgant.
Nesvarbu, ar šuo bėga, ar automobilis lenktyniauja, jiems vyksta tas pats procesas: laikui bėgant keičiasi jų padėtis žemės ir jūsų atžvilgiu. Jie juda. Spyruoklė suspaudžiama, lenta, ant kurios atsisėdote, pasilenkia, keičiasi įvairių kūno dalių padėtis viena kitos atžvilgiu.
Kūno ar kūno dalių padėties erdvėje kitimas kitų kūnų atžvilgiu laikui bėgant vadinamas mechaninis judėjimas .
Mechaninio judėjimo apibrėžimas atrodo paprastas, tačiau šis paprastumas yra apgaulingas. Dar kartą perskaitykite apibrėžimą ir pagalvokite, ar visi žodžiai jums aiškūs: erdvė, laikas, kitų kūnų atžvilgiu. Greičiausiai šie žodžiai reikalauja paaiškinimo.
Erdvė ir laikas.
Erdvė ir laikas yra labiausiai bendrosios sąvokos fizika ir... mažiausiai aišku.
Neturime išsamios informacijos apie erdvę ir laiką. Tačiau net ir šiandien gautų rezultatų negalima teigti pačioje fizikos studijų pradžioje.
Dažniausiai mums užtenka liniuote išmatuoti atstumą tarp dviejų erdvės taškų, o laiko intervalus – laikrodžiu. Liniuotė ir laikrodis yra svarbiausi matavimo prietaisai mechanikoje ir net kasdieniame gyvenime. Tiriant daugelį reiškinių visose mokslo srityse tenka susidurti su atstumais ir laiko intervalais.
"...Dėl kitų kūnų."
Jei ši mechaninio judėjimo apibrėžimo dalis nepastebėjo jūsų dėmesio, tuomet rizikuojate nesuprasti svarbiausio dalyko. Pavyzdžiui, vežimo skyriuje ant stalo yra obuolys. Traukinio išvykimo metu du stebėtojai (keleivis ir gidas) turi atsakyti į klausimą: juda obuolys ar ne?
Kiekvienas stebėtojas įvertina obuolio padėtį jo paties atžvilgiu. Keleivis mato, kad obuolys nuo jo yra 1 m atstumu ir šis atstumas išlaikomas laikui bėgant. Išlipęs ant platformos žmogus mato, kaip laikui bėgant atstumas nuo jo iki obuolio didėja.
Keleivis atsako, kad obuolys nejuda mechaniškai – jis nejuda; gidas sako, kad obuolys juda.
Judėjimo reliatyvumo dėsnis:
Kūno judėjimo pobūdis priklauso nuo kūnų, kurių atžvilgiu mes vertiname šį judėjimą.
Pradėkime nuo mechaninio judėjimo tyrimo. Žmonijai prireikė maždaug dviejų tūkstančių metų, kad nueitų teisingu keliu, kuris baigėsi mechaninio judėjimo dėsnių atradimu.
Senovės filosofų bandymai paaiškinti judėjimo priežastis, įskaitant mechaninį judėjimą, buvo grynos fantazijos produktas. Kaip, samprotavo jie, pavargęs keliautojas greitina žingsnius artėdamas namo, taip ir krentantis akmuo pradeda judėti vis greičiau, artėdamas prie motinos žemės. Gyvų organizmų, tokių kaip katės, judesiai tuo metu atrodė daug paprastesni ir suprantamiau nei akmens kritimas. Tačiau būta puikių įžvalgų. Taigi, graikų filosofas Anaksagoras sakė, kad Mėnulis, jei nejudės, nukris į Žemę, kaip akmuo krenta nuo stropo.
Tačiau tikroji mechaninio judėjimo mokslo raida prasidėjo nuo didžiojo italų fiziko G. Galilėjaus darbų.
Kinematika– Tai mechanikos šaka, tirianti, kaip apibūdinti judesius ir santykius tarp dydžių, apibūdinančių šiuos judesius.
Apibūdinti kūno judėjimą reiškia nurodyti būdą, kaip bet kuriuo metu nustatyti jo padėtį erdvėje.
Iš pirmo žvilgsnio aprašymo užduotis atrodo labai sunki. Iš tiesų, pažiūrėkite į besisukančius debesis, siūbuojančius lapus ant medžio šakos. Įsivaizduok ką sudėtingas judėjimas padaryti greitkeliu lekiančio automobilio stūmoklius. Kaip pereiti prie judesio aprašymo?
Paprasčiausias dalykas (o fizikoje jie visada pereina nuo paprasto iki sudėtingo) yra išmokti apibūdinti taško judėjimą. Tašką galima suprasti, pavyzdžiui, kaip mažą žymę, padarytą ant judančio objekto - futbolo kamuolys, traktoriaus ratas ir tt Jei žinosime, kaip juda kiekvienas toks kūno taškas (kiekviena labai maža dalis), tai žinosime, kaip juda visas kūnas.
Tačiau kai pasakysi, kad slidei 10 km, tuomet niekas nenurodys, kuri tavo kūno dalis įveikė 10 km distanciją, nors esmė anaiptol ne tu. AT Ši byla tai neturi jokios reikšmės.
Pristatykime materialaus taško sąvoką – pirmąjį fizinį realių kūnų modelį.
Materialinis taškas- kūnas, kurio matmenys ir forma nagrinėjamos problemos sąlygomis gali būti nepaisoma.
Atskaitos sistema.
Bet kurio kūno judėjimas, kaip jau žinome, yra santykinis judėjimas. Tai reiškia, kad tam tikro kūno judėjimas gali skirtis kitų kūnų atžvilgiu. Tirdami mus dominančio kūno judėjimą, būtinai turime nurodyti, kurio kūno atžvilgiu šis judėjimas yra svarstomas.
Kūnas, kurio atžvilgiu laikomas judėjimas, vadinamas atskaitos įstaiga.
Norint apskaičiuoti taško (kūno) padėtį pasirinkto atskaitos kūno atžvilgiu priklausomai nuo laiko, reikia ne tik susieti su juo koordinačių sistemą, bet ir mokėti matuoti laiką. Laikas matuojamas laikrodžiu. Modernus laikrodis yra sudėtingi įrenginiai. Jie leidžia matuoti laiką sekundėmis iki tryliktos dešimtosios dalies tikslumu. Natūralu, kad joks mechaninis laikrodis negali užtikrinti tokio tikslumo. Taigi, vienas tiksliausių šalyje mechaninis laikrodis Kremliaus Spasskaya bokšte yra dešimt tūkstančių kartų mažiau tikslūs nei valstybės laiko standartai. Jei atskaitos laikrodis nebus pakoreguotas, jis viena sekunde pabėgs arba atsiliks po trijų šimtų tūkstančių metų. Akivaizdu, kad kasdieniame gyvenime nereikia matuoti laiko labai tiksliai. Tačiau fiziniams tyrimams, astronautikai, geodezijai, radijo astronomijai, oro eismo kontrolei didelis laiko matavimo tikslumas tiesiog būtinas. Tai, kokiu tikslumu galėsime apskaičiuoti kūno padėtį bet kuriuo momentu, priklauso nuo laiko matavimo tikslumo.
Vadinama atskaitos kūno visuma, su juo susijusi koordinačių sistema ir laikrodis atskaitos sistema.
Paveikslėlyje parodyta atskaitos sistema, pasirinkta atsižvelgiant į mesto kamuoliuko skrydį. Šiuo atveju atskaitos kūnas yra namas, koordinačių ašys parenkamos taip, kad rutulys skristų XOY plokštumoje, o laikui nustatyti naudojamas chronometras.
Mechaninis judėjimas kūnas vadinamas jo padėties erdvėje, palyginti su kitais kūnais, pasikeitimas laikui bėgant. Pavyzdžiui, žmogus, važiuojantis eskalatoriumi metro, ilsisi paties eskalatoriaus atžvilgiu ir juda tunelio sienų atžvilgiu.
Mechaninio judėjimo tipai:
- tiesinis ir kreivinis - pagal trajektorijos formą;
- vienodas ir nelygus – pagal judėjimo dėsnį.
mechaninis judėjimas santykinai. Tai pasireiškia tuo, kad nuo atskaitos sistemos pasirinkimo priklauso kūno judėjimo trajektorijos forma, poslinkis, greitis ir kitos charakteristikos.
Kūnas, kurio atžvilgiu laikomas judėjimas, vadinamas atskaitos įstaiga. Formuojasi koordinačių sistema, atskaitos kūnas, su kuriuo ji susieta, ir laiko matavimo prietaisas atskaitos sistema , kurio atžvilgiu atsižvelgiama į kūno judėjimą.
Kartais galima nepaisyti kūno dydžio, palyginti su atstumu iki jo. Tokiais atvejais atsižvelgiama į kūną materialus taškas.
Kūno padėties nustatymas bet kuriuo metu yra pagrindinė mechanikos užduotis.
Svarbios judėjimo savybės yra materialaus taško trajektorija, poslinkis, greitis ir pagreitis. Vadinama linija, kuria juda materialusis taškas trajektorija . Trajektorijos ilgis vadinamas keliu (L). Tako matavimo vienetas yra 1m. Vektorius, jungiantis trajektorijos pradžios ir pabaigos taškus, vadinamas poslinkiu (). Poslinkio vienetas-1 m.
Paprasčiausia judesio forma yra vienoda tiesinis judėjimas. Judėjimas, kurio metu kūnas atlieka tuos pačius poslinkius bet kuriais vienodais laiko intervalais, vadinamas tiesia linija. vienodas judėjimas. Greitis() - vektorinis fizinis dydis, apibūdinantis kūno judėjimo greitį, skaitiniu būdu lygus judėjimo per mažą laikotarpį ir šio periodo reikšmės santykiui. Apibrėžianti greičio formulė turi formą v = s/t. Greičio vienetas - m/s. Išmatuokite greitį spidometru.
Kūno judėjimas, kai jo greitis bet kuriuo laiko intervalu kinta vienodai, vadinamas tolygiai pagreitintas arba vienodai kintamas.
— fizikinis dydis, apibūdinantis greičio kitimo greitį ir skaitiniu požiūriu lygus greičio kitimo per laiko vienetą vektoriaus santykiui. Pagreičio vienetas SI — m/s 2 .
tolygiai pagreitintas, jei greičio modulis didėja.- tolygiai pagreitinto judėjimo sąlyga. Pavyzdžiui, greitėjančios transporto priemonės reiškia – automobiliai, traukiniai ir laisvas kritimas kūnai šalia Žemės paviršiaus ( = ).
Vienodas judėjimas vadinamas vienodai lėtai jei greičio modulis mažėja. yra tolygiai lėto judėjimo sąlyga.
Momentinis greitis
tolygiai pagreitintas tiesinis judėjimas 
