Дәріс тақырыбы: Механикалық қозғалыс.

Жоспары:

1. Механикалық қозғалыс.

2. Кеңістік және уақыт.

3. Жылдамдық,үдеу.

4. Қисық сызықты қозғалыс.

 

Физика материяның жалпы қасиеттері мен қозғалысының заңдары туралы ілім. Бұнда қоршаған ортаның жалпы қасиеттері мен құбылыстары жинақталады.

Қазіргі кезде материяның екі түрі белгілі: заттар және өрістер. Заттар деп – денелерде бөлшектер түрінде жинақталған материяны айтады. өрістер дегеніміз – денелерді бір-бірімен байланыстыратын және олардың арасындағы әсерді іске асыратын материя. Физикалық өрістерге гравитациялық, электромагниттік және ядролық өрістер жатады.

Олай болса физика заттар мен өрістердің қасиеттерін, олардың бір-біріне айналуын және өзара байланысын зерттейді. Материяның әр түрі бір-біріне айнала алады.

Материя үнемі қозғалыста болады. Қозғалыс материяның ажыратылмас қасиеті болып табылады.

Материяның қозғалысы кеңістік пен уақытпен ажырамас байланыста. Сонымен қоса кеңістік пен уақыт материямен бөлінбес байланыста және оның өмір сүруінің формасы болып табылады. Механикалық қозғалыс деп – денелердің кеңістікте уақыт өтуіне қарай бір-біріне қарағанда орындарының өзгеруін айтады.

Механикалық қозғалыстың ең қарапайым түрі материалдық нүкте қозғалысы. Материалдық нүкте деп – массасы бір нүктеге жинақталған және өлшемдерін қарастырылған жағдайда ескермеуге болатын денелерді айтады. Материалдық нүкте деп – тек өлшемдері кіші денелерді ғана қарастыруға болады деген ой тумауға тиіс, кей жағдайда өлшемдері үлкен емес денелерді де материалдық нүкте деп қарастыруға болмайды.

Кез келген дененің өлшемдері оның қозғалыс сипаттамаларынан (жол, орын ауыстыру) көп кіші бағанда ғана, оны материалдық нүкте деп қарастыруға болады. Мысалы, жердің күнді айналуы кезінде оны материалдық нүкте деп қарастыруға болады. Себебі жердің өлшемі оның орбитасынан өлшемдерінен әлдеқайда кіші. Ал жер өз осінен айналған кездегі қозғалысында оны материалдық нүкте деп есептеуге болмайды.

Механиканың негізгі есебі (мақсаты) – қозғалыстағы денелердің кез келген уақыт мезетіндегі кеңестіктегі орнын анықтау. Ал дененің кеңістіктегі орнын таңдап алынған басқа бір кез келген қозғалмайтын денеге (денелер жүйесіне) қатысты ғана анықтауға болады. Таңдап алынған бұл денені санақ денесі деп атайды. Санақ денесімен байланысқан еркін

z

A

z

у

координат жүйесі санақ жүйесін құрайды. Декарттық координат жүйесінде дененің орны үш координатасымен (x,y,z) және радиус – вектор мен (r) анықталады. Радиус – вектор дегеніміз координат басынан қозғалыстағы нүктеге жүргізілген вектор.

Материалдық нүктенің қозғалысы кезінде оның координаталары және радиус – векторы өзгереді. Нүктенің кез келген уақыттағы орнын анықтау үшін, оның координаталарының уақыт бойынша өзгеру заңы белгілі болу керек. Нүктенің қозғалысы үш скаляр теңдеулермен:

X=x(t)

Y=y(t) (1.1)

Z=z(t)

және оларға эквивалент r=r(t) (1.2) векторлық теңдеумен анықталады. (1.1) және (1.2) теңдеулерінен уақытты жойсақ, материалдық нүкте траектория теңдеуі алынады.

Траектория деп – материалдық нүктенің қозғалысы кезінде кеңістікте болып өткен нүктелерін қосатын үздіксіз сызықты айтады. Нүктенің траекториясы таңдап алынған санақ жүйесіне байланысты. Траекторияның түріне қарай қозғалыс түзу сызықты немесе қисық сызықы болуы мүмкін.

Материалдық нүктенің кез келген траектория бойымен қозғалысын қарастырайық.

А

В

х

у

z

r

Уақытты санауда А нүктесінен бастаймыз. Траекторияның АВ бөлігінің ұзындығы ∆S жол деп аталады және уақытқа байланысты скаляр шама: ∆S=∆S(t).

Қозғалыстағы нүктенің бастапқы орны мен келесі қарастырылып отырған уақыт мезетіндегі, орнын қосатын ∆rˉ=rˉ- r0ˉ векторын орын ауыстыру деп атайды.

Уақыттың шекіз аз аралығында (∆t→0) элементар орын ауыстыру векторы траекторияға жанама бойымен бағытталады және оның шамасы жол элементіне тең болады. (dr=ds). Сондықтан элементар орын ауыстыру векторын кейбір жағдайда ds деп белгілейді.

Кеңістік және уақыт. Кеңістік материалдың объектілердің өмір сүруінің жалпы формасы, алуақыт – уақиғалардың ауысуының жалпы формасы. Кез-келген құбылыс кеңістіктің белгілі бір нүктесінде және белгілі бір уақыт мезетінде өтеді.

Кеңістіктің негізгі қасиеті біртектілігі және изотроптылығы. Кеңістіктің біртектілігі оның барлық нүктелерінің, ал изотроптылығы барлық бағытының бірдейлігі. Кеңістіктің тағы бір қасиеті оның үш өлшемділігі. Декарттық координат жүйесінде кез-келген дененің (нүктенің) орны үш координатасымен (x,y,z) анықталады.

Уақыт – қайтымсыз және бір өлшемді. Оның негізгі қасиеті – біртектілігі. Уақыт бойынша кеңістіктің барлық нүктелері бірдей құқылы, яғни барлық нүктелерде уақыт бірдей өтеді.

Физиканың негізгі заңдары – сақталу заңдары кеңістік пен уақыттың қасиеттерінің салдары болып табылады. Энергияның сақталу заңы уақыт біртектілігіне, импульстың сақталу заңы кеңістік біртектілігіне, ал импульс моментінің сақталу заңы кеңістіктің изотроптылығына сәйкес келеді. Олардың бұл қасиеттерінен кеңістік-уақыт аралығының (интервал) барлық санақ жүйелері үшін инварианттылығы және абсолюттілігі шығады.

Механика материя қозғалысының ең жалпы түрі – механикалық қозғалысты зерттейді.

Ілгерілмелі және айналмалы қозғалыс кинематикасы

Қозғалыстың жалпы түрлері

Кез келген қатты дененің қозғалысы ілгерілмелі және айналмалы қозғалыстардан тұрады.

Ілгерілмелі қозғалыс деп – қозғалатын денемен байланысты түзудің өзіне-өзі параллель қозғалуын айтады.

Айналмалы қозғалыс деп – дененің барлық нүктелерінің айналу осі арқылы шеңбер жасай қозғалуын айтады.