Механическое движение и его относительность.
Всё в мире находится в непрерывном движении, ничего остановившегося, застывшего нет. Даже смерть это движение. Если мы говорим о покое, то только относительном. Рассмотрим, что же такое механическое движение.
Механическим движением тела называется изменение с течение времени его положения по отношению к другим телам.
Примеры механического движения: движение людей, транспорта, течение воды в реке, движение воздуха и т.д.
Примеры относительности механического движения: Ученик находится в классе в покое относительно Земли, он движетесь с ним вокруг Солнца. Поезд движется относительно деревьев, зданий, но пассажиры, находящиеся в нем, находятся в покое относительно поезда.
Основная задача механики - определить положение тела в пространстве в любой момент времени.
Раздел механики, в котором движение изучается без исследования причин называют кинематикой.
Материальной точкой называют тело, размерами которого в рассматриваемом случае можно пренебречь.
Чтобы решить задачу о движении тела, прежде всего надо уметь определять, или, что одно и то же, задавать, положение его в пространстве. Как же определяют положение точки?
Движение можно описать:
-с помощью таблиц;
-графически;
-аналитически.
Положение материальной точки в пространстве и в произвольный момент времени можно определить, если ввести систему отсчета.
Система
отсчёта состоит из тела отсчёта, системы координат и счётчика времени.
Тело отсчёта — это физическое тело, относительно которого задаётся
положение данного тела или точки.
Системы отсчета могут быть:
1. Одномерные (движение автомобиля по прямой линии)
2. Двухмерные (движение шахматной фигуры в плоскости)
3. Трехмерные (полет мухи в пространстве)
Для описания движения тела нужно указать, как меняется положение точек с течением времени.
Выделяют координатный и векторный способы определения положения тела в пространстве
Координатный способ. Это
наиболее универсальный и исчерпывающий способ описания движения. Он предполагает
задание:
а) системы координат;
б) начало отсчета времени t;
в) закона движения точки, т.е. функций х(t),
y(t),z(t)
Векторный способ. Положение точки в пространстве может быть определено
также и радиус-вектором, проведенным из некоторого начала в данную точку. В
этом случае для описания движения необходимо задать:
а) начало отсчета радиус-вектора r;
б) начало отсчета времени t;
в) закон движения точки r(t).
Радиус-вектор
– вектор, соединяющий начало отсчета с положением точки в произвольный момент
времени. (Радиус-вектор – это направленный отрезок, проведенный из начала
координат в данную точку).
Закон (или
уравнение) движения в векторной форме - зависимость радиуса-вектора от времени
r(t). 
При движении
материальной точки М ее координаты x,y,z и радиус-вектор
изменяются
с течением времени t.
Поэтому для задания закона движения материальной точки необходимо указать либо вид функциональной зависимости всех трех ее координат от времени:
x=x(t), y = y(t), z=z(t) (1)
либо зависимость от времени радиус-вектора этой точки
Три скалярных уравнения (1) или эквивалентное им одно векторное уравнение (2) называются кинематическими уравнениями движения материальной точки.
При движении тела каждая его точка описывает некоторую линию-траекторию движения. (рукопись- это траектория пера).
Траектория -это линия вдоль, которой движется тело.
Путь – это дина траектории. Путь - скалярная величина и характеризуется только числовым значением. Обозначается - l [ м ]
Перемещение - это вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела. Перемещение – векторная величина и характеризуется как числовым значением (модулем), так и направлением. Обозначается - S [м ]
При движении тела путь может только увеличиваться, а модуль перемещения может как увеличиваться, так и уменьшаться.
Если тело вернулось в начальную точку, его перемещение равно нулю, а путь нулю не равен.
Если траектория прямая, движение называют прямолинейным, если кривая – криволинейным.
Траектория движения указывает все положения, которые занимала точка, но, зная траекторию, ничего нельзя сказать о том, быстро или медленно проходила точка отдельные участки траектории. Чтобы получить полное описание движения, нужно знать, в какой момент точка занимала то или иное положение на траектории.
Задачи:
1. Мальчик вышел из пункта А в пункт Б в 8.00. Шел по произвольной траектории. В пункт Б пришел в 20.00. На следующий день мальчик вышел из пункта Б в 8.00, опять шел по произвольной траектории. В пункт А вернулся в 20.00. Доказать, что существует точка, в которой человек был в одно и тоже время суток, когда шел из А в Б и обратно.
2. Автомобиль проехал на восток 400 м, затем на запад 300 м. Определите путь и перемещение автомобиля.
Вопросы:
1. Какую систему координат (одномерную, двухмерную, трёхмерную) следует выбрать для определения положения тел:
а) трактор в поле;
б) вертолёт в небе;
в) поезд
г) шахматная фигура на доске.
2. Какую систему координат (одномерную, двухмерную, трёхмерную) следует выбрать для определения положения таких тел:
а) люстра в комнате;
б) лифт;
в) подводная лодка;
г) самолёт на взлётной полосе.
3. В каких случаях поезд можно считать материальной точкой:
- поезд ремонтируют в депо
- поезд движется из Москвы во Владивосток
- осуществляется посадка пассажиров
4. В каких случаях человека можно считать материальной точкой:
- человек прыгает в высоту через перекладину
- человек путешествует
- человек изготавливает деталь?
5. В чем отличия пути и перемещения?
- Могут ли путь и перемещение быть одинаковыми?
- Может ли путь быть меньше перемещения?
- Вам указали величину перемещения космического корабля. Полную информацию вы получили при этом о его перемещении? Сможете ли вы его отыскать?
Составить план обобщенного характера изучения физической величины
План изучения величин
1. Какое явление и свойство тел (веществ) характеризует данная величина.
2. Определение величины.
3. Определительная формула (для производной величины – формула, выражающая связь данной величины с другими).
4. Какая величина – скалярная или векторная.
5. Единица величины в СИ.
6. Способы измерения величины
Домашнее задание:
Контрольные вопросы:
1. Перечислите способы описания механического движения.
2. Какие вы систем координат вы знаете?
3. Что такое траектория?
4. Что такое путь? В чем отличие пути от перемещения?
5. Стратонавты рассказывают, что если не обращать внимания на показания приборов, то невозможно определить, поднимается или опускается и движется ли вообще стратостат. Чем это объясняется?
Задачи:
1.Мяч упал с высоты 10 м и отскочил от пола на высоту 2 м. определите путь, пройденный мячом и величину его перемещение.
2. Длина беговой круговой дорожки на стадионе 400 м. Определите путь и значение перемещения спортсмена, после того, как он пробежал дистанцию 800 м.
3. Автомобиль проехал на восток 400 м, затем на запад 300 м. Определите путь и перемещение автомобиля.