Дополнительный. 1. Физика: Сборник контрольных заданий по механике для студентов инженерно-технических специальностей /Курск

1. Физика: Сборник контрольных заданий по механике для студентов инженерно-технических специальностей /Курск. гос. техн. ун-т; Сост.: П.А. Красных, В.М. Пауков, В.М. Полунин, Г.Т. Сычёв; Под ред. В.М. Полунина. Курск, 1997. 93 с.

2. Физика: Сборник контрольных заданий по молекулярной физике и термодинамике для студентов технических специальностей /Курск. гос. техн. ун-т; Сост.: В.Н. Бурмистров, П.А. Красных, В.М. Полунин, Г.Т. Сычев; Под ред. В.М. Полунина. Курск, 1997. 129 с.

3. Физика: Сборник контрольных заданий по электростатике и постоянному току для студентов инженерно - техническихспециальностей: Учеб. пособие /Курск. гос. техн. ун-т; Сост.: П.А. Красных, В.М. Пауков, В.М. Полунин, Г.Т. Сычев; Под ред. В.М. Полунина. Курск, 1998. 164 с.

4. Физика: Сборник контрольных заданий по электромагнитным явлениям для студентов инженерно - техническихспециальностей: Учеб. пособие /Курск. гос. техн. ун-т; Сост.: П.А. Красных, В.М. Пауков, В.М. Полунин, Г.Т. Сычев; Под ред. В.М. Полунина. Курск, 2000. 115 с.

5. Матвеев А.Н.Механика и теория относительности. М.: Высшая школа, 1986. 208 с.

6. Сивухин Д.В.Общий курс физики. М.: Наука, 1980. Т.1 - 6.

7. Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. М.: Наука, 1977. 452 с.

1. Физические основы классической механики

1.1. Элементы классической кинематики

Механика – раздел физики, в котором изучается механическое движение, причины, вызывающие это движение, и происходящие при этом взаимодействия между телами.

Механическое движение - изменение с течением времени взаимного положения тел или их частей (частиц) в пространстве.

Кинематика – раздел механики, в котором изучают геометрические свойства движения и взаимодействия тел в не связи с причинами их порождающими.

Физические модели (научные абстракции) классической механики:

1) материальная точка – протяженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь, обладающее массой. Понятие применимо при поступательном движении или когда в изучаемом движении можно пренебречь вращением тела вокруг его центра масс;

2) абсолютно твердое тело - тело, расстояние между двумя любыми точками которого в процессе движения остается неизменным. Применимо, когда можно пренебречь деформацией тела;

3) сплошная изменяемая среда - понятие применимо при изучении движения изменяемой среды (деформируемого твердого тела, жидкости, газа), когда можно пренебречь молекулярной структурой среды.

Система единиц измерения физических величин - совокупность основных и производных эталонов. В настоящее время предпочтительной во всех областях науки и техники является система СИ.

В системе СИ единицами измерения являются: 1) основные – единица измерения длины (L) - 1 м; единица измерения массы (M) - 1 кг; единица измерения времени (T) - 1 с; единица измерения температуры (Т) - 1 К; единица измерения силы тока (I) - 1 А; единица измерения силы света (I) - 1 св.; 2) дополнительные - единица измерения плоского угла - 1 рад; единица измерения телесного угла - 1 стерад.

Тело отсчета - произвольно выбранное, условно неподвижное тело, по отношению к которому рассматривается движение данного тела.

Система отсчета - произвольная система координат, связанная с телом отсчета, например: а) прямоугольная, трехмерная система координат, в точке пересечения осей которой помещают тело отсчета; б) полярная система координат, положение материальной точки (тела) в которой задается радиус-вектором r и углами: j; q.

Траектория движения - совокупность последовательных положений материальной точки (тела) в процессе ее движения

Поступательное движение - движение, при котором тело перемещается параллельно самому себе. При этом все точки тела описывают одинаковые траектории, смещенные относительно друг друга.

Положение материальной точки (тела) в прямоугольной системе отсчета, в данный момент времени, может быть определено: с помощью координат x, y, z - M(x, y, z); с помощью радиус-вектора r и естественным (траекторным) способом.

Уравнения движения материальной точки (тела) в кинематике:

x = f₁(t); y = f₂(t); z = f₃(t); (1.1)

r_x = f₁(t); r_y = f₂ (t); r_z = f₃(t), (1.2)

где x, y, z – координаты;

r_x, r_y, r_z – проекции радиуса вектора r на соответствующие оси координат.

Основные понятия и определения кинематики материальной точки и твердого тела, движущегося поступательно:

1) перемещение - вектор r, проведенный из начального положения материальной точки (тела) в положение этой точки в данный момент времени (приращение радиус-вектора за рассматриваемый промежуток времени):

D r = r – r_о; ( 1.3)

2) элементарное перемещение d r - бесконечно малое перемещение, которое с достаточной степенью точности совпадает с соответствующим участком траектории движения. При прямолинейном движении вектор перемещения совпадает с соответствующим участком траектории и модуль перемещения численно равен пройденному пути:

½ D r ½ = DS; (1.4)

3) путь - расстояние, пройденное телом при его движении по траектории. В частных случаях перемещение и путь могут совпадать;

4) мгновенная линейная скорость - векторная физическая величина, характеризующая состояние движения, показывающая, как изменяется перемещение в единицу времени, равная первой производной от перемещения по времени:

; (1.5)

5) средняя скорость неравномерного движения - скалярная физическая величина, численно равная отношению всего пути, пройденного телом (материальной точкой), к тому промежутку времени, в течение которого совершалось движение:

(1.6)

6) линейное ускорение - векторная физическая величина, характеризующая изменение скорости в единицу времени, равная первой производной от скорости или второй производной от перемещения по времени:

; (1.7)

7) тангенциальное ускорение а _t – составляющая ускорения, направленная вдоль касательной к траектории движения. Изменяет линейную скорость только по величине:

; (1.8)

8) нормальное ускорение a _n - составляющая линейного ускорения, направленная по нормали n к вектору линейной скорости, т.е. к касательной в данной точке:

, (1.9)

где R - радиус кривизны траектории движения;

n - единичный вектор нормали к траектории движения;

9) полное ускорение a:

. (1.10)

10) среднее ускорение при неравномерном движении:

; (1.11)

Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси - движение, при котором какие-либо две его точки остаются неподвижнымив процессе движения. Прямая, проходящая через эти точки, - ось вращения; все остальные точки твердого тела описывают окружности в плоскостях, перпендикулярных к оси вращения, центры которых лежат на этой оси.

Основные кинематические характеристики вращательного движения: