Mekanik hareket ve çeşitleri. Hareketin göreliliği. Referans sistemi. Hız. Hızlanma…. Fizik tanımında mekanik hareket nedir

Birleşik Devlet Sınavı kodlayıcısının konuları: mekanik hareket ve çeşitleri, mekanik hareketin göreliliği, hız, ivme.

Hareket kavramı son derece geneldir ve en geniş kapsamı kapsar. geniş daire fenomen. Fizik okuyorlar Farklı türde hareketler. Bunlardan en basiti mekanik harekettir. İçinde çalışılıyor mekanik.
Mekanik hareket - bu, zaman içinde diğer cisimlere göre bir cismin (veya parçalarının) uzaydaki konumunun değişmesidir.

A cismi B cismine göre konumunu değiştirirse, B cismi A cismine göre konumunu değiştirir. Başka bir deyişle, A cismi B cismine göre hareket ederse, B cismi A cismine göre hareket eder. Mekanik hareket akraba- Bir hareketi tanımlamak için hangi bedene göre değerlendirildiğini belirtmek gerekir.

Yani örneğin bir trenin yere göre hareketinden, bir yolcunun trene göre, bir sineğin yolcuya göre hareketinden vb. bahsedebiliriz. Mutlak hareket ve mutlak dinlenme kavramlarının bir anlamı yoktur: bir yolcu Trene göre hareketsiz durumdayken, yoldaki bir sütuna göre onunla birlikte hareket edecek, Dünya ile birlikte hareket edecek, günlük dönüş yapacak ve Güneş'in etrafında hareket edecektir.
Hareketin kendisine göre değerlendirildiği cisme denir referans gövdesi.

Mekaniğin asıl görevi hareket eden bir cismin herhangi bir zamanda konumunu belirlemektir. Bu sorunu çözmek için, bir cismin hareketini, noktalarının koordinatlarının zaman içinde değişmesi olarak hayal etmek uygundur. Koordinatları ölçmek için bir koordinat sistemine ihtiyacınız vardır. Zamanı ölçmek için bir saate ihtiyacınız var. Bütün bunlar birlikte bir referans çerçevesi oluşturur.

Referans çerçevesi- bu, bir koordinat sistemi ve ona sıkı bir şekilde bağlı (“içinde donmuş”) bir saat ile birlikte bir referans gövdesidir.
Referans sistemi Şekil 2'de gösterilmektedir. 1. Bir noktanın hareketi koordinat sisteminde dikkate alınır. Koordinatların kökeni bir referans gövdesidir.

Resim 1.

vektör denir yarıçap vektörü noktalar Bir noktanın koordinatları aynı zamanda yarıçap vektörünün koordinatlarıdır.
Bir noktanın mekaniğinin ana probleminin çözümü, onun koordinatlarını zamanın fonksiyonu olarak bulmaktır: .
Bazı durumlarda, incelenen nesnenin şeklini ve boyutunu göz ardı edebilir ve onu yalnızca hareketli bir nokta olarak düşünebilirsiniz.

Önemli nokta - bu, bu problem koşullarında boyutları ihmal edilebilecek bir cisimdir.
Bu nedenle, bir tren Moskova'dan Saratov'a hareket ettiğinde maddi bir nokta olarak değerlendirilebilir, ancak yolcular ona bindiğinde bu durum söz konusu olamaz. Dünya, Güneş etrafındaki hareketini tanımlarken maddi bir nokta olarak kabul edilebilir, ancak onun günlük rotasyon kendi ekseni etrafında.

Mekanik hareketin özellikleri yörünge, yol, yer değiştirme, hız ve ivmeyi içerir.

Yörünge, yol, hareket.

Bundan sonra, hareket eden (ya da duran) bir cisimden bahsederken, daima cismin maddi bir nokta olarak alınabileceğini varsayıyoruz. Maddi bir noktanın idealleştirilmesinin kullanılamadığı durumlar özel olarak tartışılacaktır.

Yörünge - bu vücudun hareket ettiği çizgidir. İncirde. Şekil 1'de bir noktanın yörüngesi, yarıçap vektörünün ucunun uzayda tanımladığı mavi bir yaydır.
Yol - Bu, belirli bir süre içinde vücut tarafından kat edilen yörünge bölümünün uzunluğudur.
Hareketli vücudun başlangıç ​​ve son konumunu bağlayan bir vektördür.
Cismin bir noktada hareket etmeye başladığını ve hareketini bir noktada sonlandırdığını varsayalım (Şekil 2). O zaman vücudun kat ettiği yol yörünge uzunluğudur. Bir cismin yer değiştirmesi bir vektördür.

Şekil 2.

Hız ve ivme.

Bir cismin hareketini dikdörtgen koordinat sistemindeki bir tabanla ele alalım (Şekil 3).

Figür 3.

Belirli bir anda cismin yarıçap vektörüne sahip bir noktada olmasına izin verin.

Kısa bir süre sonra vücut kendini bir noktada buldu.
yarıçap vektörü

Vücut hareketi:

(1)

Anlık hız zamanın bir anında - bu, bu aralığın değeri sıfıra yaklaştığında hareketin zaman aralığına oranının sınırıdır; başka bir deyişle, bir noktanın hızı yarıçap vektörünün türevidir:

(2) ve (1)'den şunu elde ederiz:

Limitteki temel vektörlerin katsayıları türevleri verir:

(Zamana göre türev geleneksel olarak harfin üzerinde nokta ile gösterilir.) Yani,

Hız vektörünün koordinat eksenlerine izdüşümlerinin noktanın koordinatlarının türevleri olduğunu görüyoruz:

Sıfıra yaklaştığında nokta noktaya yaklaşır ve yer değiştirme vektörü teğet yönünde döner. Limitte vektörün, noktasındaki yörüngeye tam olarak teğet olarak yönlendirildiği ortaya çıktı. Bu, şekilde gösterilmiştir. 3.

Hızlanma kavramı da benzer şekilde tanıtılmaktadır. Cismin hızı o an eşit olsun, kısa bir süre sonra hız eşitlenir.
Hızlanma - bu, hızdaki değişimin, bu aralığın sıfıra yaklaştığı aralığa oranının sınırıdır; başka bir deyişle ivme hızın türevidir:

İvme bu nedenle “hızın değişim oranıdır”. Sahibiz:

Sonuç olarak, ivme projeksiyonları hız projeksiyonlarının türevleridir (ve dolayısıyla koordinatların ikinci türevleri):

Hızların eklenmesi kanunu.

İki referans sistemi olsun. Bunlardan biri konuyla ilgili hareketsiz vücut geri sayım Bu referans sistemini gösterip adını vereceğiz. hareketsiz.
ile gösterilen ikinci referans sistemi, cisme göre 1 hızıyla hareket eden bir referans cismi ile ilişkilidir. Biz buna referans çerçevesi diyoruz hareketli . Ek olarak, sistemin koordinat eksenlerinin kendilerine paralel hareket ettiğini (koordinat sisteminin dönüşü yoktur) varsayıyoruz, böylece vektör, hareketli sistemin sabit olana göre hızı olarak kabul edilebilir.

Sabit bir referans çerçevesi genellikle dünyayla ilişkilendirilir. Bir tren raylar boyunca düzgün bir hızla hareket ediyorsa, tren vagonuyla ilişkili bu referans çerçevesi hareketli bir referans çerçevesi olacaktır.

Hızın herhangi Arabanın noktaları (dönen tekerlekler hariç!) eşittir. Eğer bir sinek arabanın bir noktasında hareketsiz duruyorsa, o zaman sinek yere göre . Sinek, araba tarafından taşınır ve bu nedenle hareketli sistemin sabit olana göre hızına denir. taşınabilir hız .

Şimdi arabanın üzerinde bir sineğin süründüğünü varsayalım. Sineğin arabaya göre hızı (yani hareketli bir sistemde) belirlenir ve çağrılır. bağıl hız. Bir sineğin yere göre hızı (yani sabit bir çerçevede) gösterilir ve denir mutlak hız .

Bu üç hızın birbiriyle nasıl ilişkili olduğunu bulalım: mutlak, göreceli ve taşınabilir.
İncirde. 4 sinek bir noktayla gösterilir. Sonraki:
- sabit bir sistemdeki bir noktanın yarıçap vektörü;
- hareketli bir sistemdeki bir noktanın yarıçap vektörü;
- sabit bir sistemdeki referans cismin yarıçap vektörü.

Şekil 4.

Şekilden de görülebileceği gibi,

Bu eşitliğin farklılığını alırsak şunu elde ederiz:

(3)

(Bir toplamın türevi, yalnızca skaler fonksiyonlar için değil, aynı zamanda vektörler için de türevlerin toplamına eşittir).
Türev, sistemdeki bir noktanın hızıdır, yani mutlak hızdır:

Benzer şekilde türev, sistemdeki bir noktanın hızıdır, yani bağıl hızdır:

Nedir? Bu, sabit bir sistemdeki bir noktanın hızıdır, yani hareketli bir sistemin sabit bir sisteme göre taşınabilir hızıdır:

Sonuç olarak (3)'ten şunu elde ederiz:

Hızların eklenmesi kanunu. Bir noktanın sabit bir referans çerçevesine göre hızı, hareketli sistemin hızı ile noktanın hareketli sisteme göre hızının vektör toplamına eşittir. Başka bir deyişle mutlak hız, taşınabilir ve bağıl hızların toplamıdır.

Dolayısıyla, eğer bir sinek hareketli bir araba boyunca sürünürse, o zaman sineğin yere göre hızı, arabanın hızı ile sineğin arabaya göre hızının vektör toplamına eşittir. Sezgisel olarak açık sonuç!

Mekanik hareket türleri.

Bir maddi noktanın mekanik hareketinin en basit türleri düzgün ve doğrusal harekettir.
Hareket denir üniforma hız vektörünün büyüklüğü sabit kalırsa (hızın yönü değişebilir).

Hareket denir basit hız vektörünün yönü sabit kalırsa (ve hızın büyüklüğü değişebilir). Doğrusal hareketin yörüngesi, üzerinde hız vektörünün bulunduğu düz bir çizgidir.
Örneğin, dolambaçlı bir yolda sabit hızla ilerleyen bir araba, düzgün (ancak doğrusal olmayan) bir hareket yapar. Otoyolun düz bir kesiminde hızlanan bir araba düz bir çizgide (fakat eşit biçimde değil) hareket eder.

Ancak bir cismi hareket ettirirken hem hız modülü hem de yönü sabit kalırsa, o zaman harekete hareket denir. düzgün doğrusal.

Hız vektörü açısından bu tür hareketler için daha kısa tanımlar verebiliriz:

Düzensiz hareketin en önemli özel durumu düzgün hızlandırılmış hareket, ivme vektörünün büyüklüğü ve yönü sabit kaldığında:

Mekanik, maddi noktanın yanı sıra başka bir idealleştirmeyi de ele alır: katı bir cisim.
Sağlam - Bu, aralarındaki mesafelerin zamanla değişmediği bir maddi nokta sistemidir. Modeli sağlam vücudun büyüklüğünü ihmal edemeyeceğimiz ancak dikkate alamadığımız durumlarda kullanılır değiştirmek hareket sırasında vücudun büyüklüğü ve şekli.

Katı bir cismin mekanik hareketinin en basit türleri öteleme ve dönme hareketi.
Vücudun hareketine denir ilerici, Vücudun herhangi iki noktasını birleştiren herhangi bir düz çizgi, orijinal yönüne paralel hareket ederse. Öteleme hareketi sırasında vücudun tüm noktalarının yörüngeleri aynıdır: paralel bir kayma ile birbirlerinden elde edilirler (Şekil 5).

Şekil 5.

Vücudun hareketine denir rotasyonel , eğer tüm noktaları paralel düzlemlerde bulunan daireleri tanımlıyorsa. Bu durumda, bu dairelerin merkezleri, tüm bu düzlemlere dik olan ve adı verilen tek bir düz çizgi üzerinde bulunur. dönme ekseni.

İncirde. Şekil 6'da dikey bir eksen etrafında dönen bir top gösterilmektedir. Genelde böyle çiziyorlar Toprak ilgili dinamik problemlerde.

Şekil 6.

Mekanik hareket Bir cismin uzaydaki konumunun diğer cisimlere göre değişmesidir.

Örneğin bir araba yol boyunca hareket ediyor. Arabada insanlar var. İnsanlar yol boyunca arabayla birlikte hareket ediyor. Yani insanlar yola göre uzayda hareket ederler. Ancak arabanın kendisine göre insanlar hareket etmiyor. Bu gösterir ki mekanik hareketin göreliliği. Daha sonra kısaca ele alacağız ana mekanik hareket türleri.

İleri hareket- bu, tüm noktalarının eşit şekilde hareket ettiği bir vücudun hareketidir.

Örneğin aynı araba yol boyunca ileri doğru hareket ediyor. Daha doğrusu, arabanın yalnızca gövdesi öteleme hareketi yaparken, tekerlekleri dönme hareketi yapar.

Dönme hareketi bir cismin belirli bir eksen etrafındaki hareketidir. Böyle bir hareketle vücudun tüm noktaları, merkezi bu eksen olan daireler halinde hareket eder.

Bahsettiğimiz tekerlekler kendi eksenleri etrafında dönme hareketi yaparken aynı zamanda tekerlekler araba gövdesi ile birlikte öteleme hareketi de gerçekleştirirler. Yani tekerlek eksene göre dönme hareketi, yola göre öteleme hareketi yapar.

Salınım hareketi- Bu, dönüşümlü olarak iki zıt yönde meydana gelen periyodik bir harekettir.

Örneğin, saatteki bir sarkaç salınım hareketi gerçekleştirir.

Öteleme ve dönme hareketleri en çok basit türler mekanik hareket.

Mekanik hareketin göreliliği

Evrendeki tüm cisimler hareket eder, dolayısıyla mutlak hareketsiz olan hiçbir cisim yoktur. Aynı nedenle bir cismin hareket edip etmediğini sadece başka bir cisme göre belirlemek mümkündür.

Örneğin bir araba yol boyunca hareket ediyor. Yol Dünya gezegeninde bulunmaktadır. Yol hala duruyor. Bu nedenle, bir arabanın sabit bir yola göre hızını ölçmek mümkündür. Ancak yol Dünya'ya göre sabittir. Ancak Dünya'nın kendisi Güneş'in etrafında dönmektedir. Sonuç olarak, araba ile birlikte yol da Güneş'in etrafında dönmektedir. Sonuç olarak, araba sadece öteleme hareketi değil, aynı zamanda (Güneş'e göre) dönme hareketi de yapar. Ancak Dünya'ya göre araba yalnızca öteleme hareketi yapar. Bu gösterir ki mekanik hareketin göreliliği.

Mekanik hareketin göreliliği– bu, vücudun yörüngesinin, kat edilen mesafenin, hareketin ve hızın seçime bağımlılığıdır referans sistemleri.

Önemli nokta

Çoğu durumda, bir cismin boyutu ihmal edilebilir, çünkü bu cismin boyutları, bu cismin hareket ettiği mesafeye veya bu cisim ile diğer cisimler arasındaki mesafeye kıyasla küçüktür. Hesaplamaları basitleştirmek için, böyle bir cisim geleneksel olarak bu cismin kütlesine sahip maddi bir nokta olarak düşünülebilir.

Önemli nokta verilen koşullar altında boyutları ihmal edilebilecek bir cisimdir.

Defalarca bahsettiğimiz araba, Dünya'ya göre maddi bir nokta olarak alınabilir. Ancak bu arabanın içinde bir kişi hareket ederse, arabanın boyutunu ihmal etmek artık mümkün değildir.

Kural olarak fizikteki problemleri çözerken bir cismin hareketini şu şekilde ele alırız: maddi bir noktanın hareketi ve maddi bir noktanın hızı, maddi bir noktanın ivmesi, maddi bir noktanın momentumu, maddi bir noktanın eylemsizliği vb. gibi kavramlarla çalışır.

Referans çerçevesi

Maddi bir nokta diğer cisimlere göre hareket eder. Bu mekanik hareketin ilişkili olduğu cisme referans cismi denir. Referans kuruluşuçözülecek görevlere bağlı olarak keyfi olarak seçilir.

Referans kuruluşuyla bağlantılı koordinat sistemi, referans noktasıdır (köken). Koordinat sistemi sürüş koşullarına bağlı olarak 1, 2 veya 3 eksene sahiptir. Bir noktanın bir çizgi (1 eksen), düzlem (2 eksen) veya uzaydaki (3 eksen) üzerindeki konumu sırasıyla bir, iki veya üç koordinatla belirlenir. Vücudun herhangi bir andaki uzaydaki konumunu belirlemek için zaman sayımının başlangıcını da ayarlamak gerekir.

Referans çerçevesi bir koordinat sistemi, koordinat sisteminin ilişkili olduğu bir referans gövdesi ve zamanı ölçen bir cihazdır. Vücudun hareketi referans sistemine göre değerlendirilir. Farklı koordinat sistemlerindeki farklı referans cisimlerine göre aynı cisim tamamen farklı koordinatlara sahip olabilir.

Hareket yörüngesi aynı zamanda referans sisteminin seçimine de bağlıdır.

Referans sistem türleriörneğin sabit bir referans sistemi, hareketli bir referans sistemi, eylemsiz bir referans sistemi, eylemsiz bir referans sistemi gibi farklı olabilir.

Mekanik hareket Bir cismin (noktanın) zaman içinde diğer cisimlere göre uzaydaki konumunun değişmesidir.

Hareket türleri:

Üniforma düz hareketÖnemli nokta: Başlangıç ​​koşulları

. Başlangıç ​​koşulları

G) Harmonik salınım hareketi. Mekanik hareketin önemli bir durumu, bir noktanın hareketinin parametrelerinin (koordinatlar, hız, ivme) belirli aralıklarla tekrarlandığı salınımlardır.

HAKKINDA hareketin kutsal yazıları . Vücutların hareketini tanımlamanın çeşitli yolları vardır. Koordinat yöntemi ile Kartezyen koordinat sisteminde bir cismin konumunu belirten maddi bir noktanın hareketi, koordinatların zamana bağımlılığını ifade eden üç fonksiyonla belirlenir:

X= X(T), sen=y(T) Ve z= z(T) .

Koordinatların zamana bağımlılığına hareket kanunu denir. (veya hareket denklemi).

Vektör yöntemi ile uzayda bir noktanın konumu herhangi bir zamanda yarıçap vektörü tarafından belirlenir R= R(T) , başlangıç ​​noktasından bir noktaya çizilir.

Belirli bir hareket yörüngesi için uzaydaki maddi bir noktanın konumunu belirlemenin başka bir yolu daha vardır: eğrisel bir koordinat kullanmak ben(T) .

Maddi bir noktanın hareketini tanımlamaya yönelik üç yöntemin tümü eşdeğerdir; bunlardan herhangi birinin seçimi, ortaya çıkan hareket denklemlerinin basitliği ve açıklamanın netliği dikkate alınarak belirlenir.

Altında referans sistemi Geleneksel olarak hareketsiz kabul edilen bir referans cismini, referans cismi ile ilişkili bir koordinat sistemini ve yine referans cismi ile ilişkili bir saati anlayın. Kinematikte referans sistemi, bir cismin hareketini tanımlama probleminin özel koşullarına uygun olarak seçilir.

2. Hareketin yörüngesi. Kat edilen mesafe. Kinematik hareket kanunu.

Vücudun belirli bir noktasının hareket ettiği çizgiye denir Yörüngehareket bu nokta.

Bir noktanın hareketi sırasında kat ettiği yörünge bölümünün uzunluğuna denir. gidilen yol .

Yarıçap vektörünün zaman içindeki değişimine denir kinematik kanun :
Bu durumda noktaların koordinatları zaman içindeki koordinatlar olacaktır: X= X(T), sen= sen(T) Vez= z(T).

Eğrisel harekette, yayın uzunluğu her zaman onu daraltan kirişin uzunluğundan daha büyük olduğundan yol yer değiştirme modülünden daha büyüktür.

Hareketli noktanın başlangıç ​​konumundan belirli bir zamandaki konumuna çizilen vektöre (dikkate alınan zaman dilimi boyunca noktanın yarıçap vektörünün artışına) denir. hareketli. Ortaya çıkan yer değiştirme, ardışık yer değiştirmelerin vektör toplamına eşittir.

Doğrusal hareket sırasında yer değiştirme vektörü yörüngenin karşılık gelen bölümüyle çakışır ve yer değiştirme modülü kat edilen mesafeye eşittir.

3. Hız. Ortalama sürat. Hız projeksiyonları.

Hız - koordinatların değişim hızı. Bir cisim (maddi nokta) hareket ettiğinde, sadece seçilen referans sistemindeki konumuyla değil, aynı zamanda hareket kanunuyla, yani yarıçap vektörünün zamana bağımlılığıyla da ilgileniyoruz. Zamanın anın olmasına izin ver yarıçap vektörüne karşılık gelir hareketli bir nokta ve zamanda yakın bir an - yarıçap vektörü . Daha sonra kısa bir süre içinde
nokta şuna eşit küçük bir yer değiştirme yapacaktır:

Bir vücudun hareketini karakterize etmek için kavram tanıtıldı ortalama sürat hareketleri:
Bu miktar, vektör ile yönü çakışan bir vektör miktarıdır.
. Sınırsız indirimle Δt ortalama hız, anlık hız adı verilen sınırlayıcı bir değere yönelir :

Hız projeksiyonları.

A) Maddi bir noktanın düzgün doğrusal hareketi:
Başlangıç ​​koşulları

B) Maddi bir noktanın düzgün şekilde hızlandırılmış doğrusal hareketi:
. Başlangıç ​​koşulları

B) Bir cismin dairesel bir yay boyunca sabit mutlak hızla hareketi:

Mekanik hareket Bir cismin uzaydaki konumunun diğer cisimlere göre değişmesidir.

Örneğin bir araba yol boyunca hareket ediyor. Arabada insanlar var. İnsanlar yol boyunca arabayla birlikte hareket ediyor. Yani insanlar yola göre uzayda hareket ederler. Ancak arabanın kendisine göre insanlar hareket etmiyor. Bu ortaya çıkıyor. Daha sonra kısaca ele alacağız ana mekanik hareket türleri.

İleri hareket- bu, tüm noktalarının eşit şekilde hareket ettiği bir vücudun hareketidir.

Örneğin aynı araba yol boyunca ileri doğru hareket ediyor. Daha doğrusu, arabanın yalnızca gövdesi öteleme hareketi yaparken, tekerlekleri dönme hareketi yapar.

Dönme hareketi bir cismin belirli bir eksen etrafındaki hareketidir. Böyle bir hareketle vücudun tüm noktaları, merkezi bu eksen olan daireler halinde hareket eder.

Bahsettiğimiz tekerlekler kendi eksenleri etrafında dönme hareketi yaparken aynı zamanda tekerlekler araba gövdesi ile birlikte öteleme hareketi de gerçekleştirirler. Yani tekerlek eksene göre dönme hareketi, yola göre öteleme hareketi yapar.

Salınım hareketi- Bu, dönüşümlü olarak iki zıt yönde meydana gelen periyodik bir harekettir.

Örneğin, saatteki bir sarkaç salınım hareketi gerçekleştirir.

Öteleme ve dönme hareketleri en basit mekanik hareket türleridir.

Mekanik hareketin göreliliği

Evrendeki tüm cisimler hareket eder, dolayısıyla mutlak hareketsiz olan hiçbir cisim yoktur. Aynı nedenle bir cismin hareket edip etmediğini sadece başka bir cisme göre belirlemek mümkündür.

Örneğin bir araba yol boyunca hareket ediyor. Yol Dünya gezegeninde bulunmaktadır. Yol hala duruyor. Bu nedenle, bir arabanın sabit bir yola göre hızını ölçmek mümkündür. Ancak yol Dünya'ya göre sabittir. Ancak Dünya'nın kendisi Güneş'in etrafında dönmektedir. Sonuç olarak, araba ile birlikte yol da Güneş'in etrafında dönmektedir. Sonuç olarak, araba sadece öteleme hareketi değil, aynı zamanda (Güneş'e göre) dönme hareketi de yapar. Ancak Dünya'ya göre araba yalnızca öteleme hareketi yapar. Bu gösterir ki mekanik hareketin göreliliği.

Mekanik hareketin göreliliği– bu, vücudun yörüngesinin, kat edilen mesafenin, hareketin ve hızın seçime bağımlılığıdır referans sistemleri.

Önemli nokta

Çoğu durumda, bir cismin boyutu ihmal edilebilir, çünkü bu cismin boyutları, bu cismin hareket ettiği mesafeye veya bu cisim ile diğer cisimler arasındaki mesafeye kıyasla küçüktür. Hesaplamaları basitleştirmek için, böyle bir cisim geleneksel olarak bu cismin kütlesine sahip maddi bir nokta olarak düşünülebilir.

Önemli nokta verilen koşullar altında boyutları ihmal edilebilecek bir cisimdir.

Defalarca bahsettiğimiz araba, Dünya'ya göre maddi bir nokta olarak alınabilir. Ancak bu arabanın içinde bir kişi hareket ederse, arabanın boyutunu ihmal etmek artık mümkün değildir.

Kural olarak fizikteki problemleri çözerken bir cismin hareketini şu şekilde ele alırız: maddi bir noktanın hareketi ve maddi bir noktanın hızı, maddi bir noktanın ivmesi, maddi bir noktanın momentumu, maddi bir noktanın eylemsizliği vb. gibi kavramlarla çalışır.

Referans çerçevesi

Maddi bir nokta diğer cisimlere göre hareket eder. Bu mekanik hareketin ilişkili olduğu cisme referans cismi denir. Referans kuruluşuçözülecek görevlere bağlı olarak keyfi olarak seçilir.

Referans kuruluşuyla bağlantılı koordinat sistemi, referans noktasıdır (köken). Koordinat sistemi sürüş koşullarına bağlı olarak 1, 2 veya 3 eksene sahiptir. Bir noktanın bir çizgi (1 eksen), düzlem (2 eksen) veya uzaydaki (3 eksen) üzerindeki konumu sırasıyla bir, iki veya üç koordinatla belirlenir. Vücudun herhangi bir andaki uzaydaki konumunu belirlemek için zaman sayımının başlangıcını da ayarlamak gerekir.

Referans çerçevesi bir koordinat sistemi, koordinat sisteminin ilişkili olduğu bir referans gövdesi ve zamanı ölçen bir cihazdır. Vücudun hareketi referans sistemine göre değerlendirilir. Farklı koordinat sistemlerindeki farklı referans cisimlerine göre aynı cisim tamamen farklı koordinatlara sahip olabilir.

Hareket yörüngesi aynı zamanda referans sisteminin seçimine de bağlıdır.

Referans sistem türleriörneğin sabit bir referans sistemi, hareketli bir referans sistemi, eylemsiz bir referans sistemi, eylemsiz bir referans sistemi gibi farklı olabilir.

Mekanik - Mekanik hareketi inceleyen fizik dalı.

Mekanik kinematik, dinamik ve statik olarak üçe ayrılır.

Kinematik cisimlerin hareketinin, bu hareketin nedenleri belirlenmeden ele alındığı mekaniğin bir dalıdır. Kinematik Hareketi ve bu hareketleri karakterize eden nicelikler arasındaki ilişkiyi tanımlamanın yollarını araştırır.

Kinematik problemi: hareketin kinematik özelliklerinin belirlenmesi (hareket yörüngeleri, hareket, kat edilen mesafe, koordinatlar, vücudun hızı ve ivmesi) ve bu özelliklerin zamana bağımlılığı için denklemler elde edilmesi.

Mekanik vücut hareketi zaman içinde diğer cisimlere göre uzaydaki konumunun değişmesine denir.

Mekanik hareket nispeten, "Bir cisim hareket eder" ifadesi, söz konusu hareketin ne olduğu belirleninceye kadar anlamsızdır. Aynı cismin farklı cisimlere göre hareketinin farklı olduğu ortaya çıkar. Bir cismin hareketini tanımlamak için hareketin hangi cisme göre ele alındığını belirtmek gerekir. Bu vücuda denir referans kuruluşu. Dinlenme de görecelidir (örnek: trende hareket eden bir yolcu, geçen trene bakar)

Ana görev mekanik – Vücut noktalarının koordinatlarını istediğiniz zaman hesaplayabilirsiniz.

Bunu çözmek için koordinatların ölçüldüğü bir gövdeye sahip olmanız, onunla bir koordinat sistemi ilişkilendirmeniz ve zaman aralıklarını ölçen bir cihaza sahip olmanız gerekir.

Koordinat sistemi, ilişkili olduğu referans gövdesi ve zaman sayma cihazı referans çerçevesi, vücudun hareketinin dikkate alındığı göreli.

Koordinat sistemleri var:

1. tek boyutlu– Vücudun düz bir çizgi üzerindeki konumu bir x koordinatı ile belirlenir.

2. iki boyutlu– Düzlemdeki bir noktanın konumu iki x ve y koordinatıyla belirlenir.

3. üç boyutlu Uzayda bir noktanın konumu x, y ve z olmak üzere üç koordinatla belirlenir.

Her cismin belirli boyutları vardır. Vücudun farklı kısımları uzayda farklı yerlerde bulunur. Ancak birçok mekanik problemde, gövdenin ayrı ayrı parçalarının konumlarını belirtmeye gerek yoktur. Bir cismin boyutları diğer cisimlere olan mesafelere göre küçükse, o zaman verilen vücutönemli bir nokta olarak değerlendirilebilir. Bu, örneğin gezegenlerin Güneş etrafındaki hareketini incelerken yapılabilir.

Vücudun tüm kısımları eşit şekilde hareket ediyorsa, bu harekete öteleme denir.

Örneğin “Giant Wheel” cazibesindeki kabinler, pistin düz bir bölümündeki bir araba vb. Bir cisim ileri doğru hareket ettiğinde, bu aynı zamanda maddi bir nokta olarak da düşünülebilir.

Önemli nokta verilen koşullar altında boyutları ihmal edilebilecek bir cisimdir.

Maddi nokta kavramı mekanikte önemli bir rol oynar. Bir cismin boyutları kat ettiği mesafeye veya diğer cisimlere olan mesafeye göre küçükse, cisim maddi bir nokta olarak kabul edilebilir.

Örnek. Dünya'ya yakın yörüngede bulunan yörünge istasyonunun boyutları göz ardı edilebilir ve hareketin yörüngesi hesaplanırken uzay gemisi Bir istasyona bağlanırken boyutunu hesaba katmadan yapamazsınız.

Mekanik hareketin özellikleri: hareket, hız, ivme.

Mekanik hareket üç ile karakterize edilir fiziksel özellikler: hareket, hız ve ivme.

Zaman içinde bir noktadan diğerine hareket eden bir cisim (maddi nokta), cismin yörüngesi adı verilen belirli bir çizgiyi tanımlar.

Vücut üzerindeki bir noktanın hareket ettiği çizgiye denir hareket yörüngesi.

Yörüngenin uzunluğuna kat edilen mesafe denir yol.

Belirlenmiş ben,ölçülen metre. (Yörünge – iz, yol – mesafe)

Kat edilen mesafeben uzunluğa eşit Vücudun belirli bir süre boyunca kat ettiği yörüngenin yayı. Yol– skaler miktar.

Bedeni hareket ettirerek Bir cismin başlangıç ​​konumunu sonraki konumuna bağlayan yönlendirilmiş düz çizgi parçasına denir. Yer değiştirme vektörel bir büyüklüktür.

Başlangıcı bağlayan vektör ve bitiş noktası yörüngeler denir hareketli.

Belirlenmiş S, metre cinsinden ölçülür (yer değiştirme bir vektördür, yer değiştirme modülü bir skalerdir)

Hız - bir vücudun hareket hızını karakterize eden, kısa bir süre boyunca hareketin bu aralığın değerine oranına sayısal olarak eşit olan bir vektör fiziksel niceliği.

Belirlenmiş v

Hız formülü: veya

SI ölçü birimi – Hanım.

Pratikte kullanılan hız birimi km/saattir (36 km/saat = 10 m/s).

Hızı ölç hız göstergesi.

Hızlanma- Hızdaki değişimin oranını karakterize eden, sayısal olarak hızdaki değişimin bu değişimin meydana geldiği zaman dilimine oranına eşit olan vektör fiziksel niceliği.

Hız tüm hareket boyunca eşit olarak değişiyorsa, ivme aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

Hızlanma ölçülür ivmeölçer

SI birimi m/sn 2

Dolayısıyla maddi bir noktanın kinematiğindeki ana fiziksel nicelikler kat edilen mesafedir. ben, hareket, hız ve ivme. Yol ben skaler bir miktardır. Yer değiştirme, hız ve ivme vektörel büyüklüklerdir. Bir vektör miktarını ayarlamak için büyüklüğünü ayarlamanız ve yönünü belirtmeniz gerekir. Vektörel büyüklükler belirli matematik kurallarına uyar. Vektörler koordinat eksenlerine yansıtılabilir, toplanabilir, çıkarılabilir vb.