Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве относительно других тел.
Например, автомобиль движется по дороге. В автомобиле находятся люди. Люди движутся вместе с автомобилем по дороге. То есть люди перемещаются в пространстве относительно дороги. Но относительно самого автомобиля люди не движутся. В этом проявляется . Далее кратко рассмотрим основные виды механического движения .
Поступательное движение – это движение тела, при котором все его точки движутся одинаково.
Например, всё тот же автомобиль совершает по дороге поступательное движение. Точнее, поступательное движение совершает только кузов автомобиля, в то время как его колёса совершают вращательное движение.
Вращательное движение – это движение тела вокруг некоторой оси. При таком движении все точки тела совершают движение по окружностям, центром которых является эта ось.
Упоминавшиеся нами колёса совершают вращательное движение вокруг своих осей, и в то же время колёса совершают поступательное движение вместе с кузовом автомобиля. То есть относительно оси колесо совершает вращательное движение, а относительно дороги – поступательное.
Колебательное движение – это периодическое движение, которое совершается поочерёдно в двух противоположных направлениях.
Например, колебательное движение совершает маятник в часах.
Поступательное и вращательное движения – самые простые виды механического движения.
Относительность механического движения
Все тела во Вселенной движутся, поэтому не существует тел, которые находятся в абсолютном покое. По той же причине определить движется тело или нет, можно только относительно какого-либо другого тела.
Например, автомобиль движется по дороге. Дорога находится на планете Земля. Дорога неподвижна. Поэтому можно измерить скорость автомобиля относительно неподвижной дороги. Но дорога неподвижна относительно Земли. Однако сама Земля вращается вокруг Солнца. Следовательно, дорога вместе с автомобилем также вращается вокруг Солнца. Следовательно, автомобиль совершает не только поступательное движение, но и вращательное (относительно Солнца). А вот относительно Земли автомобиль совершает только поступательное движение. В этом проявляется относительность механического движения .
Относительность механического движения – это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта .
Материальная точка
Во многих случаях размером тела можно пренебречь, так как размеры этого тела малы по сравнению с расстоянием, которое походит это тело, или по сравнению с расстоянием между этим телом и другими телами. Такое тело для упрощения расчетов условно можно считать материальной точкой, имеющей массу этого тела.
Материальная точка – это тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.
Многократно упоминавшийся нами автомобиль можно принять за материальную точку относительно Земли. Но если человек перемещается внутри этого автомобиля, то пренебрегать размерами автомобиля уже нельзя.
Как правило, решая задачи по физике, рассматривают движение тела как движение материальной точки , и оперируют такими понятиями, как скорость материальной точки, ускорение материальной точки, импульс материальной точки, инерция материальной точки и т.п.
Система отсчёта
Материальная точка движется относительно других тел. Тело, по отношению к которому рассматривается данное механическое движение, называется телом отсчёта. Тело отсчёта выбирают произвольно в зависимости от решаемых задач.
С телом отсчёта связывается система координат , которая представляет из себя точку отсчёта (начало координат). Система координат имеет 1, 2 или 3 оси в зависимости от условий движения. Положение точки на линии (1 ось), плоскости (2 оси) или в пространстве (3 оси) определяют соответственно одной, двумя или тремя координатами. Для определения положения тела в пространстве в любой момент времени также необходимо задать начало отсчёта времени.
Система отсчёта – это система координат, тело отсчета, с которым связана система координат, и прибор для измерения времени. Относительно системы отсчёта и рассматривается движение тела. У одного и того же тела относительно разных тел отсчёта в разных системах координат могут быть совершенно различные координаты.
Траектория движения также зависит от выбора системы отсчёта.
Виды систем отсчёта могут быть различными, например, неподвижная система отсчёта, подвижная система отсчёта, инерциальная система отсчёта, неинерциальная система отсчёта.
Взаимодействие тел. Сила. Законы Ньютона
Механическое движение Относительность движения, Система отсчета, Материальная точка, Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение
План ответа
1. Определение механического движения. 2. Основные понятия механики. 3. Кинематические характеристики. 4. Основные уравнения. 5. Виды движения. 6. Относительность движения.
Механическим движением называют изменение положения тела (или его частей) относительно других тел. Например, человек, едущий на эскалаторе в метро, находится в покое относительно самого эскалатора и перемещается относительно стен туннеля; гора Эльбрус находится в покое относительно Земли и движется вместе с Землей относительно Солнца.
Из этих примеров видно, что всегда надо указать тело, относительно которого рассматривается движение, его называюттелом отсчета. Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и выбранный способ измерения времени образуютсистему отсчета. Рассмотрим два примера. Размеры орбитальной станции, находящейся на орбите около Земли, можно не учитывать, рассчитывая траекторию движения космического корабля при стыковке со станцией, без учета ее размеров не обойтись. Таким образом, иногда размерами тела по сравнению с расстоянием до него можно пренебречь, в этих случаях тело считают материальной точкой, Линию, вдоль которой движется материальная точка, называют траекторией. Длина части траектории между начальным и конечным положением точки называют путем (L). Единица измерения пути - 1м.
Механическое движение характеризуется тремя физическими величинами: перемещением, скоростью и ускорением.
Направленный отрезок прямой, проведенный из начального положения движущейся точки в ее конечное положение, называетсяперемещением (s), Перемещение - величина векторная Единица измерения перемещения-1м.
Скорость - векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения тела, численно равная отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка. Промежуток, времени считается достаточно малым, если скорость в течении этого промежутка не менялась. Например, при движении автомобиля t ~ 1 с, при движении элементарной частицы t ~ 10 с, при движении небесных тел t ~ 10 с. Определяющая формула скорости имеет вид v = s/t. Единица измерения скорости - м/с. На практике используют единицу измерения скорости км/ч (36 км/ч = 10 м/с). Измеряют скорость спидометром.
Ускорение - векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости, численно равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло. Если скорость изменяется одинаково в течение всего времени движения, то ускорение можно рассчитать по формуле а = (v – v 0)/t. Единица измерения ускорения - м/с 2 .
Характеристики механического движения связаны между собой основными кинематическими уравнениями.
s = v 0 t + at 2 / 2;
v = v 0 + at.
Предположим, что тело движется без ускорения (самолет на маршруте), его скорость в течение продолжительного времени не меняется, а = 0, тогда кинематические уравнения будут иметь вид: v = const, s = vt .
Движение, при котором скорость тела не меняется, т. е. тело за любые равные промежутки времени перемещается на одну и ту же величину, называютравномерным прямолинейным движением.
Во время старта скорость ракеты быстро возрастает, т. е. ускорение а > О, а == const.
В этом случае кинематические уравнения выглядят так: v = v 0 + at, s = V 0 t + at 2 / 2.
При таком движении скорость и ускорение имеют одинаковые направления, причем скорость изменяется одинаково за любые равные промежутки времени. Этот вид движения называютравноускоренным.
При торможении автомобиля скорость уменьшается одинаково за любые равные промежутки времени, ускорение меньше нуля; так как скорость уменьшается, то уравнения принимают вид:v = v 0 + at, s = v 0 t - at 2 / 2 . Такое движение называют равнозамедленным.
Все физические величины, характеризующие движение тела (скорость, ускорение, перемещение), а также вид траектории, могут изменяться при переходе из одной системы к другой, т. е. характер движения зависит от выбора системы отсчета, в этом и проявляется относительность движения. Например, в воздухе происходит дозаправка самолета топливом. В системе отсчета, связанной с самолетом, другой самолет находится в покое, а в системе отсчета, связанной с Землей, оба самолета находятся в движении. При движении велосипедиста точка колеса в системе отсчета, связанной с осью, имеет траекторию, представленную на рисунке 1.
Рис. 1 Рис. 2
В системе отсчета, связанной с Землей, вид траектории оказывается другим (рис. 2).
Билет№3
Взаимодействие тел. Сила. Законы Ньютона
Закон. Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела.
Закон. При взаимодействии тел возникают силы, равные по величине, противоположные по направлению, направленные вдоль одной прямой, одинаковые по природе и приложенные к разным телам.
План ответа
Взаимодействие тел. 2. Виды взаимодействия. 3. Сила. 4. Силы в механике.
|
Простые наблюдения и опыты, например с тележками (рис. 3), приводят к следующим качественным заключениям: а) тело, на которое другие тела не действуют, сохраняет свою скорость неизменной;
б) ускорение тела возникает под действием других тел, но зависит и от самого тела; в) действия тел друг на друга всегда носят характер взаимодействия. Эти выводы подтверждаются при наблюдении явлений в природе, технике, космическом пространстве только в инерциальных системах отсчета.
Взаимодействия отличаются друг от друга и количественно, и качественно. Например, ясно, что чем больше деформируется пружина, тем больше взаимодействие ее витков. Или, чем ближе два одноименных заряда, тем сильнее они будут притягиваться. В простейших случаях взаимодействия количественной характеристикой является сила. Сила - причина ускорения тел по отношению к инерциальной системе отсчета или их деформации. Сила - это
векторная физическая величина, являющаяся мерой ускорения, приобретаемого телами при взаимодействии. Сила характеризуется: а) модулем; б) точкой приложения; в) направлением.
Единица измерения силы - ньютон. 1 ньютон - это сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с в направлении действия этой силы, если другие тела на него не действуют. Равнодействующей нескольких сил называют силу, действие которой эквивалентно действию тех сил, которые она заменяет. Равнодействующая является векторной суммой всех сил, приложенных к телу.
R=F1+F2+...+Fn,.
Качественно по своим свойствам взаимодействия также различны. Например, электрическое и магнитное взаимодействия связаны с наличием зарядов у частиц либо с движением заряженных частиц. Наиболее просто рассчитать силы в электродинамике: сила Ампера - F = IlBsina, сила Лоренца - F=qv Bsin a., кулоновская сила - F = q 1 q 2 /r 2 ; и гравитационные силы: закон всемирного тяготения-F = Gm 1 m 2 /r 2 . Такие механические силы, как
сила упругости и сила трения, возникают в результате электромагнитного взаимодействия. Для их расчета необходимо использовать формулы: .Fynp = -kx (закон Гука), Fтр = MN - сила трения.
На основании опытных данных были сформулированы законы Ньютона. Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, обратно пропорционально его массе и направлено так же, как и равнодействующая сила: а = F/m.
Для решения задач закон часто записывают в виде: F = та.
Билет4
Импульс тела. Закон сохранения импульса в природе и технике
План ответа
1. Импульс тела. 2. Закон сохранения импульса. 3. Применение закона сохранения импульса. 4. Реактивное движение.
Простые наблюдения и опыты доказывают, что покой и движение относительны, скорость тела зависит от выбора системы отсчета; по второму закону Ньютона, независимо от того, находилось ли тело в покое или двигалось, изменение скорости его движения может происходить только при действии силы, т. е. в результате взаимодействия с другими телами. Однако существуют величины, которые могут сохраняться при взаимодействии тел. Такими величинами являются энергия и импульс.
Импульсом тела называют векторную физическую величину, являющуюся количественной характеристикой поступательного движения тел. Импульс обозначается р. Единица измерения импульса Р - кг м/с. Импульс тела равен произведению массы тела на его скорость: р = mv. Направление вектора импульса р совпадает с направлением вектора скорости тела v (рис. 4).
|
Для импульса тел выполняется закон сохранения, который справедлив только для замкнутых физических систем. В общем случае замкнутой называют систему, которая не обменивается энергией и массой с телами и полями, не входящими в нее. В механикезамкнутой называют систему, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано. В этом случае р 1 = р 2 где р 1 - начальный импульс системы, а р 2 - конечный. В случае двух тел, входящих в систему, это выражение имеет вид m 1 v 1 + т 2 v 2 = m 1 v 1 " + т 2 v 2 " где т 1 и т 2 - массы тел, а v 1 и v 2 , - скорости до взаимодействия, v 1 " иv 2 " - скорости после взаимодействия. Эта формула и является математическим выражением закона сохранения импульса:импульс замкнутой физической системы сохраняется при любых взаимодействиях, происходящих внутри этой системы.
Другими словами: в замкнутой физической системе геометрическая сумма импульсов тел до взаимодействия равна геометрической сумме импульсов этих тел после взаимодействия. В случае незамкнутой системы импульс тел системы не сохраняется. Однако, если в системе существует направление, по которому внешние силы не действуют или их действие скомпенсировано, то сохраняется проекция импульса на это направление. Кроме того, если время взаимодействия мало (выстрел, взрыв, удар), то за это время даже в случае незамкнутой системы внешние силы незначительно изменяют импульсы взаимодействующих тел. Поэтому для практических расчетов в этом случае тоже можно применять закон сохранения импульса.
Экспериментальные исследования взаимодействий различных тел - от планет и звезд до атомов и элементарных частиц - показали, что в любой системе взаимодействующих тел при отсутствии действия со стороны других тел, не входящих в систему или равенстве нулю суммы действующих сил, геометрическая сумма импульсов тел действительно остается неизменной.
В механике закон сохранения импульса и законы Ньютона связаны между собой. Если на тело массой т в течение времени t действует сила и скорость его движения изменяется от v 0 до v, то ускорение движения a тела равно a = (v - v 0)/t. На основании второго закона Ньютона для силы F можно записать F = та = m(v - v 0)/t, отсюда следует Ft = mv - mv 0 .
Ft - векторная физическая величина, характеризующая действие на тело силы за некоторый промежуток времени и равная произведению силы на время t ее действия, называетсяимпульсом силы.
Единица импульсав СИ - Н с.
Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения.Реактивное движение - это такое движение тела, которое возникает после отделения от тела его части.
Пусть тело массой т покоилось. От тела отделилась какая-то его часть т 1 со скоростью v 1 . Тогда
оставшаяся часть придет в движение в противоположную сторону со скоростью v 2 , масса оставшейся части т 2 Действительно, сумма импульсов обоих частей тела до отделения была равна нулю и после разделения будет равна нулю:
т 1 v 1 +m 2 v 2 = 0, отсюда v 1 = -m 2 v 2 /m 1 .
Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит К. Э. Циолковскому.
Он разработал теорию полета тела переменной массы (ракеты) в однородном поле тяготения и рассчитал запасы топлива, необходимые для преодоления силы земного притяжения; основы теории жидкостного реактивного двигателя, а так же элементы его конструкции; теорию многоступенчатых ракет, причем предложил два варианта: параллельный (несколько реактивных двигателей работают одновременно) и последовательный (реактивные двигатели работают друг за другом). К. Э. Циолковский строго научно доказал возможность полета в космос с помощью ракет с жидкостным реактивным двигателем, предложил специальные траектории посадки космических аппаратов на Землю, выдвинул идею создания межпланетных орбитальных станций и подробно рассмотрел условия жизни и жизнеобеспечения на них. Технические идеи Циолковского находят применение при создании современной ракетно-космической техники. Движение с помощью реактивной струи, по закону сохранения импульса, лежит в основе гидрореактивного двигателя. В основе движения многих морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактивный принцип.
Механическим движением тела называется изменение положения тела в пространстве.Важными характеристиками движения тела траектория и путь.
Траекторией движения тела называется линия в пространстве, вдоль которой движется тело.
Путь s - это расстояние, пройденное телом вдоль траектории за время t . (Время t можно рассматривать как сумму нескольких произвольных промежутков времени:, а путь s - как сумму отрезков пути, пройденных за эти промежутки времени: .)
Простейшие движения - прямолинейные равномерные.
Движение называется прямолинейным , если траекторией движения тела является прямая линия.
Движение называется равномерным , если за любые одинаковые промежутки времени тело проходит одинаковые отрезки пути.
Различные тела (например, пешеход, велосипедист, мотоциклист), двигаясь с разной бистротою, преодолевают один и тот же путь за разное время.
Для сравнения разных движений за их темпом (при их бистротою) пользуются физической величиной, которая называется скоростью (от англ. velocity ).
Скорость численно равна отношению пути, пройденного телом, ко времени движения: . (То есть скорость - это путь, пройденный телом за единицу времени.)
В интернациональной системе единиц измерения физических величин (СИ) время измеряется в секундах, а путь - в метрах. Следовательно, скорость измеряется в метрах за секунду,.
Очевидно, что в случае равномерного движения . (Эти отношения одинаковы, скорость стала.)
Таким образом, можно привести еще одно определение равномерного движения тела как движения с постоянной скоростью.
МОБУ «Никитинская СОШ»
Саракташского района Оренбургской области
Конспект
повторительно-обобщающего урока
Предмет: физика
Учитель: Омарова Альмира Шигаповна
Учебник: Физика.7 класс. Учебник. Вертикаль.
ФГОС./ А.В.Перышкин.- М.: Дрофа,2017.
Повторительно-обобщающий урок
«Механическое движение и взаимодействие тел»
Цель урока : обобщить и систематизировать учебный материал по теме «Механическое движение и взаимодействие тел »
Планируемые результаты | ||
Предметные результаты | Обобщение и систематизация материала по теме «Движение и взаимодействие тел», выяснение знания и понимания смысла физических величин, формирование умения применять теоретические знания по физике на практике, решать физические задачи на применение полученных знаний; | Личностные: Формируются речевые умения: учатся высказывать суждения с использованием физических терминов и понятий, формулировать вопросы и ответы в ходе выполнения задания. Регулятивные: Ставят учебную задачу на основе соотнесения того, что уже усвоено, и того, что еще неизвестно, создают алгоритм деятельности при решении творческих заданий Познавательные: Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические цепи рассуждений. Коммуникативные: Обмениваются знаниями между членами группы для принятия эффективных совместных решений. |
метапредметные результаты | развитие умения генерировать идеи, выявлять причинно-следственные связи, работать в группе, пользоваться альтернативными источниками информации, формирование умения анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений. |
|
личностные результаты | воспитание умений управлять своей учебной деятельностью, формирование интереса к физике при анализе физических явлений,формирование мотивации постановкой познавательных задач, развитие внимания, памяти, логического и творческого мышления |
Тип урока: урок систематизации и обобщения знаний.
Количество часов по теме: 22
Место урока в данной теме: 12 урок
Формы работы: фронтальная, работа в малых группах, индивидуальная.
Оборудование: банка повидла, стакан, монета, лист картона.
Кроссворд с заданиями.
Карточки для перевода единиц измерения в систему СИ.
Печатные листы для оформления классной работы.
Тексты задач на отдельных листах для дополнительной работы.
ИКТ средства : компьютер, видеопроектор, презентация, мультимедийный опыт, видеоролик с опытом.
Педагогические технологии и методы обучения: ИКТ-технология, исследовательский, проблемный методы обучения, элементы личностно-ориентированного обучения, дифференцированного обучения.
Формы организации познавательной деятельности обучающихся: коллективная, индивидуальная, групповая.
Структура урока:
Этапы урока | |||
Организационный этап. | |||
Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся: Постановка цели и задач урока. Разгадывание кроссворда. | 2-3 слайды |
||
Актуализация знаний: Назови физические приборы. Ответь на вопросы. Физическая величина - прибор | 5-10 слайды |
||
Обобщение и систематизация знаний: Перевод единиц измерения в СИ. Реши задачу. | 12-13 слайды |
||
Применение знаний и умений в новой ситуации: «Своя игра» | 14-36 слайды |
||
Информация о домашнем задании. | |||
Рефлексия. Подведение итогов урока. |
Ход урока:
Организационный момент.
Приветствие обучающихся и создание групп из 4 учащихся.
Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся.
Учитель: Сегодня повторительно-обобщающий урок по теме «Механическое движение и взаимодействие тел». Поставьте цель и задачи к сегодняшнему уроку.
Учитель: А сейчас разгадаем кроссворд. (Работа в группах)
Вопросы кроссворда:
1. Длина траектории, по которой движется тело в течение некоторого промежутка времени.
2. Изменение с течением времени положения тела относительно других тел.
3. Линия, вдоль которой тело движется.
4. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.
Проверка ответов:1. Путь. 2. Движение. 3. Траектория. 4. Инерция.
Ключевое слово: Удачи - напутственное слово учителя для дальнейшей части урока.
Актуализация знаний.
Назови физ.приборы, показанные на слайде (весы, мензурка, термометр, секундомер).
Ответь на вопросы (тестовые задания).(Фронтальная работа):
Какой буквой обозначается скорость?
Какой буквой обозначается плотность?
Назови формулу для расчета массы тела.
Назови единицу измерения времени.
Назови формулу для расчета пройденного пути при равномерном движении?
Тело уравновешено на весах гирями массой 20г, 1г, 500мг, 10мг. Какова масса взвешиваемого тела?(21г 510 мг)
С помощью каких приборов можно измерить физ. величины (задание на соотнесение, фронтальная работа).
4. Обобщение и систематизация знаний. Игра «Знатоки».
Перевод единиц измерения в СИ (задание выполняется в группах)
36 км/ч | ||
360 км | ||
6 км/мин | ||
450 см | ||
7,9 км/с |
Взаимопроверка:
36 км/ч | 10 м/с |
|
360 км | 360 000 м |
|
9 000 с |
||
0,08 м |
||
6 км/мин | 100 м/с |
|
450 см | ||
7,9 км/с | 7 900 м/с |
Реши задачу (текст задачи в индивидуальных печатных карточках, индивидуальная работа).
Картофелина массой 59 г имеет объем 50 , определите плотность картофеля и выразите ее в кг/.
Муха летит со скоростью 18 км/ч, выразите эту скорость в м/с и см/с.
Вычислите среднюю скорость лыжника, прошедшего путь в 20км за 4ч
Как вы думаете, какое расстояние пролетает птица за 1 минуту, если её скорость 144 км/ч?
Найдите объём ледяной глыбы массой 3,6 т, если плотность льда 900 кг/.
Как вы думаете, за какое время африканский страус пробежит стометровку, если его скорость 72 км/ч?
Брусок металла имеет массу 26,7 кг и объём 3 дм3. Из какого металла изготовлен брусок?
Объём свинцовой дроби 0,2 см3. Какова её масса?
Применение знаний и умений в новой ситуации.
А) Практическое задание «Определение плотности повидла». Работа выполняется в группах.
Получите необходимые данные на этикетке изделия.
Б). Игра «Своя игра».
Предлагается учащимся выбрать тему, номер вопроса, Ученик выбирает любой вопрос по любой теме:
Вопросы для игры:
Тема: «Механическое движение»:
Вопросы, задачи | Баллы |
|
Что такое механическое движение? | ||
Относительно каких тел люди, которые едут в лифте, находятся: а) в движении; б) в состоянии покоя? | ||
Группа самолетов одновременно выполняет фигуры высшего пилотажа, сохраняя заданный строй. Что можно сказать о движении самолетов относительно друг друга? | ||
Скорость зайца 15 м/с, а дельфина 72 км/ч. Кто из них имеет большую? | ||
Трамвай первые 50 м двигался со скоростью 5 м/с, а следующие 500 м со скоростью 10 м/с. Определите среднюю скорость трамвая на всем пути. |
Тема «Инерция»:
Вопросы, задачи | Баллы |
|||
Что такое инерция? | ||||
Всадник быстро скачет на лошади. Что будет со всадником, если лошадь споткнется? | ||||
Объясните опыт (показывает учитель ). Описание опыта: положить на стакан игральную карту, а на неё - монету. Резко щелкнуть по карте, чтобы её сбросить. Карта слетает, монета падает в стакан. | ||||
В чем причина разрушений при землетрясении? | ||||
Найдите ошибки на рисунке. |
Тема «Взаимодействие тел»:
Вопросы, задачи | Баллы |
|
Статика.
Структура теоретической механики.
Теоретическую механику принято подразделять на три части: статику, кинематику и динамику .
Статика – это часть теоретической механики, в которой изучаются механические воздействия одних тел на другие тела и определяются условия и уравнения равновесия тел; в статике рассматриваются также эквивалентные преобразования воздействий. Здесь же излагаются методы нахождения центров тяжести тел (центров силового воздействия Земли на рассматриваемое тело) и основы теории сухого внешнего трения.
В кинематике изучается заданное механическое движение тел, которое не увязывается явно с воздействиями на них других тел. Иными словами, в кинематике движение тела предполагается заданным в виде изменения во времени величин, определяющих положение тела. Вопрос о том, чем обеспечивается это движение,
в кинематике не обсуждается.
В динамике движение тел рассматривается с учётом их механического взаимодействия с другими телами.
Так как строгое обоснование основных положений статики может быть выполнено только в динамике, то статику и динамику часто объединяют в один раздел, называемый кинетикой . В этом случае теоретическая механика подразделяется на две части: кинематику и кинетику . В кинетике условия и уравнения равновесия тел получают как частный случай динамических уравнений.
Совокупность величин, определяющих положение выделенного тела по отношению к другим телам, а также скорости изменения этих величин, будем называть состоянием этого тела . Состояние покоя или движения тела может изменяться вследствие механических воздействий на него других тел. Механическим взаимодействием тел будем называть такие воздействия одних тел на другие тела, в результате которых может измениться состояние рассматриваемого тела и могут измениться воздействия на него окружающих тел. Воздействия связей на рассматриваемое тело называют реакциями связей . Эти реакции способны полностью парировать (уравновесить) заданные воздействия. В этом случае состояние тела не изменяется.
Из опыта известно, что механическое взаимодействие тел может возникать как при контакте тел, так и на расстоянии. Количественной мерой механического взаимодействия тел служит воздействие, состоящее из силы и собственно момента , причём собственно момент для наглядности можно представить совокупностью двух равных по модулю и противоположно направленных сил, не лежащих на одной прямой. Такая совокупность двух сил называется парой сил .
Сила , с которой тело В действует на тело А,– это реакция тела В на бесконечно малое поступательное перемещение тела А (или на попытку такого его перемещения) относительно тела В.
Смещение тела А относительно тела В не всегда допускается связями, наложенными на тело А. В этих случаях мы говорим о попытке такого смещения.
При поступательных перемещениях тело не поворачивается.
В системе СИ размерность силы – Ньютон, [Н].
Собственно момент - это реакция тела В на бесконечно малый поворот тела А (или на попытку его поворота) относительно В вокруг некоторой произвольной точки Р, жёстко связанной с телом А и называемой точкой приведения.
Мы говорим о попытке поворота в случаях, когда связи, наложенные на тело А, делают этот поворот невозможным.
Размерность собственно момента - ньютон, умноженный на метр, [Н м].
Материальная точка не может испытывать сопротивление других тел при собственном повороте. Следовательно, материальная точка может воспринимать только силовые воздействия других тел.
В частных случаях механическое взаимодействие тел может определяться только силой или только моментом. Силу и собственно момент, как количественную характеристику механического взаимодействия тел, называют воздействием одного тела на другое. Позже понятие воздействия будет уточнено.
Воздействия будем разделять на заданные или активные, и на реакции связей .
Сила моделируется полярным вектором . Это утверждение - аксиома , которая легализует применение в теоретической механике всех известных действий над векторами, в том числе их сложение и разложение по правилу параллелограмма. И.Ньютон пишет, приведя пример сложения и разложения сил: “Как это сложение, так и разложение беспрестанно подтверждаются в учении о машинах”. (Исаак Ньютон. ‘’Математические начала натуральной философии”. Перевод с латинского и комментарии А.Н. Крылова. М., “Наука”, 1989).
Полярный вектор - обычный вектор, направление которого не зависит от ориентации пространства. Ориентацию пространства выбираем мы сами. Её можно задать путём выбора правой или левой декартовой системы координат.
Другой тип вектора, встречающегося в теоретической механике, называют осевым, аксиальным или псевдовектором. Аксиальный вектор - это вектор в ориентированном пространстве, который при изменении ориентации пространства изменяет своё направление на противоположное. Пример осевого вектора - векторное произведение двух полярных векторов.