2. قوانين نيوتن. قوى المرونة والاحتكاك.

3. العمل والقوة.

4. الطاقات الحركية والطاقات الكامنة. قوانين حفظ الطاقة والزخم.

يمكن تسمية الفيزياء بعلم الخصائص والقوانين الأكثر عمومية لحركة المادة.

"الفيزياء" - من "الفيزياء" اليونانية - الطبيعة.

يرتبط تطور الفيزياء ارتباطًا وثيقًا بتطور المجتمع البشري ، مع احتياجات الممارسة ، مع تطور القوى المنتجة. أدت الاكتشافات الفيزيائية إلى تطوير العلوم التقنية ، إلى إنشاء فروع جديدة للتكنولوجيا (الليزر وتكنولوجيا أشباه الموصلات). بدوره ، يؤدي تطوير التكنولوجيا إلى تطوير الفيزياء ، مما يتطلب حل المشكلات المادية المرتبطة بمزيد من التقدم التقني. تزود التكنولوجيا الفيزياء بأدوات جديدة أكثر تقدمًا ، مما يهيئ الظروف لتطور العلوم.

يتم التعبير عن القوانين الفيزيائية في شكل علاقات رياضية بين الكميات المادية. تعني الكميات المادية خصائص (خصائص) قابلة للقياس للأشياء المادية: الأشياء ، الحالات ، العمليات. في الفيزياء ، يتم استخدام 7 كميات أساسية: الطول ، والوقت ، والكتلة ، ودرجة الحرارة ، وقوة التيار ، وكمية المادة ، وشدة الإضاءة ، وباقي الكميات مشتقات.

من الضروري التمييز بين الكميات العددية والكميات المتجهة. تتميز القيم العددية بشكل كامل بالقيم والوحدات العددية ؛ يمكن أن يكون لها قيمة عددية موجبة أو سالبة (باستثناء درجة الحرارة على مقياس كلفن).

تتميز الكمية المتجهة بالكامل بقيمتها العددية ووحدة القياس والاتجاهات.

1. المفاهيم والخصائص الحركية الأساسية.

تدرس الميكانيكا الحركة الميكانيكية ، وهي أبسط أشكال حركة المادة. تتمثل المهمة الرئيسية للميكانيكا في تحديد موضع الجسم في أي لحظة زمنية ، إذا كان موضعه الأولي معروفًا. اعتمادًا على طرق حل هذه المشكلة ، يتم تقسيم الميكانيكا إلى 3 أجزاء:

1) الإحصائيات - عقيدة التوازن الميكانيكي ؛

علم الحركة - دراسة الحركة الميكانيكية دون مراعاة الأسباب التي تسبب هذه الحركة ؛

الديناميات - عقيدة الحركة الميكانيكية مع مراعاة الأسباب التي تسببها.

حركة ميكانيكية هو تغيير في وضع الأجسام أو أجزائها في الفضاء بمرور الوقت. الموضوع الرئيسي للدراسة في علم الحركة

هي النقطة المادية. إن مفهوم "النقطة المادية" هو تجريد مادي ، نموذج يتم تقديمه لتبسيط وصف الحركة.

نقطة مادية يسمى الجسم ، يمكن إهمال حجمه وشكله في ظروف هذه المشكلة.

استبدل الجسم الحقيقي بنقطة مادية ، أي إن الشيء الذي له كتلة ، ولكن ليس له أبعاد هندسية ، ممكن فقط لتلك الحركات عندما يكون من العدل إهمال الحجم والشكل والعمليات التي تحدث داخل الجسم. إذا كان لا يمكن استبدال الجسم الحقيقي بنقطة مادية ، فسيتم استخدام نموذج مادي آخر - جسم صلب تمامًا.

صلبة تماما يسمى الجسم ، يمكن إهمال تشوهاته في ظل ظروف هذه المشكلة.

في الواقع ، تتشوه كل الأجسام الحقيقية عند تعرضها لها.

يمكن اختزال جميع أنواع الحركات الميكانيكية إلى حركات انتقالية ودورانية. لا يمكن للنقطة المادية أن تشارك إلا في حركة متعدية ، مستقيمة أو منحنية ، لأن الحديث عن دوران نقطة ليس لها أبعاد لا معنى له.

متعديةتسمى هذه الحركة حيث يظل أي خط مستقيم مرسوم في الجسم موازيًا لنفسه (الشكل 1).

التناوبتسمى هذه الحركة التي تصف فيها جميع نقاط الجسم دوائر متحدة المركز ، تقع مراكزها على خط مستقيم واحد ، يسمى محور الدوران (الشكل 2). يمكن أن يكون محور الدوران خارج الجسم.

يمكن النظر إلى حركة الجسم التعسفية على أنها مزيج من الحركات الترجمية والحركات الدورانية. لوصف موقع وحركة الجسم ، من الضروري اختيار إطار مرجعي.

الإطار المرجعي يسمى نظام إحداثيات مرتبط بالساعة مرتبط ارتباطًا وثيقًا ببعض الجسم المادي ، يسمى الجسم المرجعي

د لوصف الحركة ، يتم استخدام المفاهيم التالية: المسار ، المسار ، الإزاحة ، السرعة ، التسارع.

مسار- خط موصوف بنقطة في الفراغ (مستقيم أو منحني).

إذا كان المسار يقع في مستوى واحد ، فإن الحركة تسمى مسطحة.

طريقة ( س) - طول المسار ، [ق] \u003d 1 م.

S قيمة عددية.

متحرك
- ناقل يربط بين موضع البداية والنهاية للنقطة ويوجه إلى موضع النهاية ؛ [
] \u003d 1 م.

متوسط \u200b\u200bسرعة السفر يساوي نسبة السفر
إلى الفترة الزمنية t التي حدثت خلالها هذه الحركة:

المتجه
يتزامن مع ناقل الإزاحة. في t ، الفرق بين
و S ، يتطابق متجه الإزاحة مع مماس المسار عند هذه النقطة.

- سرعة فورية.

السرعة اللحظية هي كمية متجهة تساوي المشتق الأول لمتجه نصف القطر لنقطة متحركة فيما يتعلق بالوقت 

لـ t S
,

سرعة فورية- السرعة في لحظة معينة من الزمن عند نقطة معينة من المسار.

=

تساوي القيمة العددية للسرعة اللحظية مشتق المسار الأول.

العجلة اللحظية هي كمية متجهة تساوي مشتق السرعة لأول مرة.

أنواع الحركة المستقيمة.

أ) متغير - حركة تتغير فيها السرعة والتسارع.

ب) حركة متساوية - حركة مع تسارع ثابت.

 - متسارع بشكل موحد ،   - بطيئة بنفس القدر

;
;

;
.

ج) حركة موحدة - حركة بسرعة ثابتة.

.

دع نقطة المادة تتحرك على طول مسار منحني مسطح مع متغير في الحجم وسرعة الاتجاه (الشكل 4).

نسبية الحركة. الحركة والسرعة

موضوعي: دراسة المفاهيم الأساسية للكينماتيكا ، نسبية الحركة ، النماذج.

نظرية موجزة

معادلات الحركة يسمى قسم الميكانيكا حيث يتم النظر في حركة الأجسام دون توضيح أسباب هذه الحركة.

حركة ميكانيكية يسمى الجسم التغيير في موضعه في الفضاء بالنسبة للأجسام الأخرى بمرور الوقت.

الحركة الميكانيكية نسبية. تختلف حركة نفس الجسم بالنسبة للأجسام المختلفة. لوصف حركة الجسم ، من الضروري الإشارة فيما يتعلق بالجسم الذي تعتبر الحركة فيه. هذا الجسم يسمى هيئة مرجعية .

نظام الإحداثيات المرتبط بالهيئة المرجعية والساعة لشكل حساب الوقت الإطار المرجعي مما يسمح لك بتحديد موضع الجسم المتحرك في أي وقت.

في النظام الدولي للوحدات (SI) ، وحدة الطول هي متر، ولكل وحدة زمنية - ثانيا.

كل جسم له حجم معين. توجد أجزاء مختلفة من الجسم في أماكن مختلفة من الفضاء. ومع ذلك ، في العديد من مشاكل الميكانيكا ، ليست هناك حاجة للإشارة إلى مواقع أجزاء الجسم الفردية. إذا كانت أبعاد الجسم صغيرة مقارنة بالمسافات إلى الأجسام الأخرى ، فيمكن اعتبار هذا الجسم كذلك نقطة مادية ... يمكن القيام بذلك ، على سبيل المثال ، عند دراسة حركة الكواكب حول الشمس.

إذا كانت جميع أجزاء الجسم تتحرك بنفس الطريقة ، فإن هذه الحركة تسمى تدريجي ... على سبيل المثال ، تتحرك الكبائن في جاذبية "العجلة العملاقة" ، أو سيارة على جزء مستقيم من المسار ، وما إلى ذلك بشكل تدريجي. مع الحركة متعدية الجسد ، يمكن اعتبارها أيضًا نقطة مادية.

يسمى الجسم الذي يمكن إهمال أبعاده في ظل هذه الظروف نقطة مادية .

يلعب مفهوم النقطة المادية دور مهم في الميكانيكا.

بالانتقال بمرور الوقت من نقطة إلى أخرى ، يصف الجسم (النقطة المادية) بعض الخطوط ، وهو ما يسمى مسار الجسم .

موضع نقطة مادية في الفضاء في أي وقت ( قانون الحركة ) يمكن تحديدها إما باستخدام تبعية الإحداثيات في الوقت المحدد x=x(ر), ذ=ذ(ر), ض=ض(ر) (طريقة الإحداثيات) ، أو استخدام الاعتماد الزمني لمتجه نصف القطر (طريقة المتجه) ، المستمدة من أصل الإحداثيات إلى نقطة معينة (الشكل 1.1).

عن طريق تحريك الجسم يسمى مقطعًا موجهًا من خط مستقيم يربط الموضع الأولي للجسم بموضعه اللاحق. الإزاحة كمية متجهة.

المسافة المقطوعةل يساوي طول قوس المسار الذي اجتازه الجسم في وقت ما ر... المسار - عددي .

إذا تم اعتبار حركة الجسم لفترة زمنية قصيرة بدرجة كافية ، فسيتم توجيه متجه الإزاحة بشكل عرضي إلى المسار عند نقطة معينة ، وسيكون طوله مساويًا للمسافة المقطوعة.

في حالة الفاصل الزمني القصير بدرجة كافية Δ ر مسار الجسم Δ ل يتطابق تقريبًا مع معامل متجه الإزاحة.عندما يتحرك جسم على طول مسار منحني ، يكون معامل متجه الإزاحة دائمًا أقل من المسافة المقطوعة (الشكل 1.2).

الشكل: 1.2 المسافة المقطوعة ل وناقل الإزاحة للحركة المنحنية للجسم. أ و ب - نقاط البداية والنهاية للمسار.

لوصف الحركة ، يتم تقديم المفهوم متوسط \u200b\u200bالسرعة:. (1.1) في الفيزياء ، الاهتمام الأكبر ليس المتوسط \u200b\u200b، ولكن سرعة فورية، والتي يتم تعريفها على أنها الحد الذي تميل إليه السرعة المتوسطة خلال فترة زمنية صغيرة غير محدودة Δ ر: ... (1.2) في الرياضيات ، يسمى هذا الحد بالمشتق ويشار إليه بواسطة أو. في هذا الطريق، سرعة فورية النقطة المادية (الجسم) هي الأولى

مشتق من السفر عبر الزمن.

يتم توجيه السرعة اللحظية للجسم في أي نقطة من المسار المنحني بشكل عرضي إلى المسار عند هذه النقطة. يظهر الفرق بين السرعات المتوسطة واللحظية في الشكل. 1.3

المكونات: المماس (المماس) الموجه على طول المتجه ، والمكون الطبيعي الموجه عموديًا على المتجه.

لا تتطابق الحركة المنحنية مع اتجاه متجه السرعة. تسمى مكونات متجه التسارع ظل (تماسي ) و عادي التسارع (الشكل 1.5).

الشكل: 1.5 تسارع ظل وطبيعي.	يشير التسارع العرضي إلى مدى سرعة تغير سرعة الجسم للوضع :. (1.4) يتم توجيه المتجه بشكل عرضي إلى المسار. تسارع طبيعي يشير إلى مدى سرعة تغير اتجاه الجسم.
الشكل: 1.6 الحركة على طول أقواس الدوائر.	يمكن تمثيل الحركة المنحنية كحركة على طول أقواس الدوائر (الشكل 1.6). يعتمد التسارع الطبيعي على معامل السرعة υ وعلى نصف القطر ر الدائرة على طول القوس التي يتحرك الجسم منها في الوقت الحالي:. (1.5)

يتم توجيه المتجه دائمًا نحو مركز الدائرة.

تين. 1.5 يمكن ملاحظة أن معامل التسارع الكامل هو:

وبالتالي ، فإن الكميات الفيزيائية الرئيسية في حركيات نقطة مادية هي المسافة المقطوعة لوالإزاحة والسرعة والتسارع. طريقة ل هو عدد. الإزاحة والسرعة والتسارع كميات متجهة. لتعيين قيمة متجهة ، تحتاج إلى ضبط معاملها والإشارة إلى الاتجاه.

كميات المتجهات تخضع لقواعد رياضية معينة. يمكن إسقاط المتجهات على محاور إحداثيات ، ويمكن إضافتها ، وطرحها ، وما إلى ذلك. استكشف نماذج "Vector وإسقاطاتها على محاور الإحداثيات" ، "إضافة وطرح المتجهات".

	يوضح النموذج تحلل المتجه إلى مكوناته عن طريق إسقاط المتجه على محوري X و Y. تغيير الوحدة النمطية واتجاه المتجه على الرسم البياني باستخدام الماوس ، واتبع التغيير في إسقاطاته و. قم بتغيير الإسقاطات واتبع معامل واتجاه المتجه
نموذج. المتجه وإسقاطاته على محاور الإحداثيات.

d: \\ Program Files \\ Physicon \\ Open Physics 2.5 part 1 \\ design \\ images \\ buttonModel_h.gif

	يسمح لك النموذج بتغيير الوحدات النمطية واتجاهات المتجهات وبناء متجه - نتيجة إضافة أو طرح المتجه. يمكنك أيضًا تغيير إسقاطات المتجهات والتأكد من أن إسقاطات المتجه على محاور الإحداثيات متساوية ، على التوالي ، مع مجموع أو اختلاف إسقاطات المتجهات و
نموذج. جمع وطرح المتجهات.

يمكن وصف حركة الجثث في أطر مرجعية مختلفة. من وجهة نظر الكينماتيكا ، جميع الأطر المرجعية متساوية. ومع ذلك ، تختلف الخصائص الحركية للحركة ، مثل المسار والإزاحة والسرعة في أنظمة مختلفة. يتم استدعاء الكميات التي تعتمد على اختيار الإطار المرجعي الذي يتم قياسها فيه نسبيا .

يجب ألا يكون هناك إطاران مرجعيان. النظام XOY يعتبر تقليديًا ثابتًا والنظام X "O" Y " يتحرك متعدية بالنسبة للنظام XOY بسرعة . النظام XOY يمكن أن يكون ، على سبيل المثال ، متصلاً بالأرض والنظام X "O" Y " - مع منصة تتحرك على طول القضبان (شكل 1.7).

بالنسبة للأرض سوف تتوافق مع متجه يمثل مجموع المتجهات و:

في حالة تحرك أحد الإطارات المرجعية بالنسبة إلى الآخر تدريجيا (كما في الشكل 1.7) بسرعة ثابتة ، يأخذ هذا التعبير الشكل:

إذا اعتبرنا الحركة في فترة زمنية صغيرة Δ ر، ثم قسمة طرفي هذه المعادلة على ر ثم تجاوز الحد عند the ر→ 0 نحصل على:

هذه هي سرعة الجسم في الإطار المرجعي "الثابت" XOY، هي سرعة الجسم في الإطار المرجعي "المتحرك" X "O" Y "... تسمى السرعات في بعض الأحيان بالسرعات المطلقة والنسبية ؛ السرعة تسمى السرعة المحمولة.

تعبر العلاقة (1.9) عن القانون الكلاسيكي لإضافة السرعات : السرعة المطلقة للجسم تساوي مجموع المتجه لسرعته النسبية والسرعة المحمولة للإطار المرجعي المتحرك.

ينبغي إيلاء الاهتمام لمسألة تسارع الجسم في أطر مرجعية مختلفة. من (1.9) يتبع ذلك بالنسبة للحركة المنتظمة والمستقيمة للأطر المرجعية بالنسبة لبعضها البعض ، فإن تسارع الجسم في هذين الإطارين هو نفسه ، أي ... في الواقع ، إذا كان متجهًا ، حيث ظل معامله واتجاهه دون تغيير بمرور الوقت ، فإن أي تغيير في السرعة النسبية للجسم سيتزامن مع التغيير في سرعته المطلقة. بالتالي،

افحص نموذج نسبية الحركة.

التمرير للحد الأقصى (Δ ر→ 0) ، نحصل عليه. في الحالة العامة ، عندما تتحرك الأطر المرجعية مع التسارع بالنسبة لبعضها البعض ، تختلف تسارع الجسم في إطارات مرجعية مختلفة.

في حالة موازية متجهات السرعة النسبية وسرعة النقل مع بعضها البعض ، يمكن كتابة قانون إضافة السرعات في شكل قياسي:

υ = υ 0 + υ " . (1.11)

في هذه الحالة ، تحدث جميع الحركات على طول خط مستقيم واحد (على سبيل المثال ، المحور ثور). السرعات υ و υ о و υ " يجب اعتبارها إسقاطات للسرعات المطلقة والمحمولة والنسبية على المحور ثور... إنها كميات جبرية ، وبالتالي ، يجب تخصيص علامات معينة لها (زائد أو ناقص) حسب اتجاه الحركة.

إن أبسط أنواع الحركة الميكانيكية هي حركة الجسم على طول خط مستقيم بسرعة ثابتة في القيمة والاتجاه المطلقين. هذه الحركة تسمى زى موحد ... مع الحركة المنتظمة ، يمر الجسم بمسارات متساوية لأي فترات زمنية متساوية. للوصف الحركي للحركة المستقيمة المنتظمة ، محور الإحداثيات ثور وضعها بشكل ملائم على طول خط الحركة. يتم تحديد موضع الجسم أثناء الحركة المنتظمة بتحديد إحداثي واحد x... يتم دائمًا توجيه متجه الإزاحة ومتجه السرعة بالتوازي مع محور الإحداثيات ثور... لذلك ، يمكن إسقاط الإزاحة والسرعة في الحركة الخطية على محور ثور والنظر في توقعاتهم على أنها كميات جبرية.

إذا في وقت ما ر 1 كان الجسد في نقطة مع إحداثيات x 1 ، وفي وقت لاحق ر 2 - عند نقطة ذات إحداثي x 2 ، ثم إسقاط الإزاحة Δ س لكل محور ثور في الوقت المناسب Δ ر= ر 2 – ر 1 يساوي Δ س= x 2 – x 1 .

يمكن أن تكون هذه القيمة موجبة وسالبة ، حسب الاتجاه الذي يتحرك فيه الجسم. مع الحركة المنتظمة على طول خط مستقيم ، يتزامن معامل الحركة مع المسار الذي يتم قطعه. سرعة تسمى الحركة المستقيمة المنتظمة النسبة

. (1.12)

إذا كانت\u003e 0 ، يتحرك الجسم باتجاه الاتجاه الإيجابي للمحور ثور؛ في υ<0 тело движется в противоположном направлении.

تبعية التنسيق x من وقت ر (قانون الحركة) يتم التعبير عنها بحركة مستقيمة منتظمة معادلة رياضية خطية :

x(ر) = x 0 + υ ر. (1.13)

في هذه المعادلة υ \u003d const هي سرعة الجسم ، x o - تنسيق النقطة التي كان عندها الجسم في هذه اللحظة ر\u003d 0. على الرسم البياني قانون الحركة x(ر) يمثله خط مستقيم. أمثلة على هذه الرسوم البيانية موضحة في الشكل. 1.8

.

تبين أن قيمة السرعة إيجابية. هذا يعني أن الجسم يتحرك في الاتجاه الإيجابي للمحور ثور... لاحظ أنه على الرسم البياني للحركة ، يمكن تحديد سرعة الجسم هندسيًا على أنها نسبة الأضلاع قبل الميلاد و AC مثلث ABC (الشكل 1.9) .

أكبر الزاوية α ، والتي تشكل خطًا مستقيمًا مع محور الوقت ، أي كلما زاد ميل الرسم البياني ( الانحدار) ، زادت سرعة الجسم. يقال أحيانًا أن سرعة الجسم تساوي ظل الزاوية α منحدر مستقيم x(ر). من وجهة نظر الرياضيات ، فإن هذا البيان ليس صحيحًا تمامًا ، منذ الجانبين قبل الميلاد و AC مثلث ABC يكون مختلفا أبعاد: جانب قبل الميلاد تقاس بالمتر والجانب AC - في ثوان.

وبالمثل بالنسبة للحركة الموضحة في الشكل. 1.9 الخط المستقيم II ، نجد x 0 \u003d 4 م ، υ \u003d –1 م / ث.

على الرسم البياني (الشكل 1.9) يحدث هذا في ذلك الوقت ر 1 \u003d -3 ث ، ر 2 \u003d 4 ق ، ر 3 \u003d 7 ثوانٍ و ر 4 \u003d 9 ث. من السهل أن تجد من جدول الحركة ذلك في الفترة الزمنية ( ر 2 ; ر 1) تحرك الجسم بسرعة υ 12 \u003d 1 م / ث على الفترة ( ر 3 ; ر 2) - بسرعة υ 23 \u003d –4/3 م / ث وعلى الفاصل الزمني ( ر 4 ; ر 3) - بسرعة υ 34 \u003d 4 م / ث.

وتجدر الإشارة إلى أنه مع القانون الخطي متعدد التعريف الخاص بالحركة المستقيمة للجسم ، فإن المسافة المقطوعة ل لا يتطابق مع الحركة س... على سبيل المثال ، لقانون الحركة الموضح في الشكل. 1.10 ، حركة الجسم في الفترة الزمنية من 0 ثانية إلى 7 ثوانٍ تساوي صفرًا ( س\u003d 0). خلال هذا الوقت ، اجتاز الجسد الطريق ل\u003d 8 م.

استكشف نموذج الحركة والسرعة. D: \\ Program Files \\ Physicon \\ Open Physics 2.5 part 1 \\ design \\ images \\ buttonModel_h.gif

حيث تدرس الحركة الميكانيكية للأجسام دون مراعاة جماهيرها وأسباب هذه الحركة.

بمعنى آخر ، يتم وصف حركة الجسم في علم الحركة ( مسار الحركة والسرعةو التسريع) دون معرفة أسباب تحركه على هذا النحو.

حركةتشير إلى أي تغيير في العالم المادي المحيط. حركة ميكانيكية - تغير في موضع الجسم في الفضاء ، يحدث بمرور الوقت ، ويتم ملاحظته بالنسبة لجسم آخر ، ويُعتبر تقليديًا بلا حراك. الجسم الثابت تقليديًا يسمى هيئة مرجعية. يحدد نظام الإحداثيات المرتبط بالهيئة المرجعية المساحة التي تحدث فيها الحركة.

الفضاء المادي ثلاثي الأبعاد وإقليدي ، أي أن جميع القياسات تتم على أساس الهندسة المدرسية. الوحدة الأساسية لقياس المسافات هي 1 متر (م) ، ووحدة قياس الزوايا هي 1 راديان (راديان).

يعتبر الوقت في الكينماتيكا كمية قياسية متغيرة باستمرار ر... تعتبر جميع الكميات الحركية الأخرى معتمدة على الوقت (وظائف الوقت). الوحدة الأساسية للوقت هي 1 ثانية.

معادلات الحركة حركة الدراسات:

• نقاط الجسم الصلب (غير القابل للتشوه) ،
• جسم صلب ، قابل للتشوه المرن أو البلاستيك ،
• سوائل
• غاز.

المهام الرئيسية للكينماتيكا.

1. وصف حركة الجسم باستخدام المعادلات الحركية والجداول والرسوم البيانية. وصف حركة الجسم - تحديد موقعه في أي وقت.

2. تحديد الخصائص الحركية للحركة - السرعة والتسارع.

3. دراسة الحركات المعقدة (المركبة) وتحديد العلاقة بين خصائصها. الحركة المعقدة هي حركة الجسم بالنسبة إلى نظام الإحداثيات ، والذي يتحرك في حد ذاته بالنسبة إلى نظام إحداثيات ثابت آخر.

الكينماتيكا تتعامل مع المفاهيم والحركات التالية.

معادلات الحركة - قسم الميكانيكا الذي يدرس حركة الأجسام دون مراعاة الأسباب التي تسببت في هذه الحركة.

تتمثل المهمة الرئيسية للكينماتيكا في إيجاد موضع الجسم في أي لحظة زمنية ، إذا كان موضعه وسرعته وتسارعه معروفين في اللحظة الأولى من الزمن.

حركة ميكانيكية هو تغيير في موضع الأجسام (أو أجزاء الجسم) بالنسبة لبعضها البعض في الفضاء بمرور الوقت.

لوصف الحركة الميكانيكية ، من الضروري اختيار إطار مرجعي.

هيئة مرجعية - جسم (أو مجموعة من الأجسام) ، في هذه الحالة لا يتحرك ، بالنسبة لحركة الأجسام الأخرى.

هذا هو نظام الإحداثيات المرتبط بالجسم المرجعي والطريقة المختارة لقياس الوقت (الشكل 1).

يمكن تحديد موضع الجسم باستخدام متجه نصف قطر أو باستخدام الإحداثيات.

النقاط - مقطع موجه من خط مستقيم يربط نقطة الأصل O بنقطة (الشكل 2).

النقطة X هي إسقاط نهاية متجه نصف قطر النقطة على محور الثور. عادة ما يتم استخدام نظام إحداثيات مستطيل. في هذه الحالة ، يتم تحديد موضع النقطة على الخط والمستوى وفي الفضاء ، على التوالي ، بأرقام (س) ، واثنين (س ، ص) وثلاثة (س ، ص ، ض) - إحداثيات (الشكل 3).

في الدورة الابتدائية ، يدرس الفيزيائيون حركية حركة نقطة مادية.

نقطة مادية - جسم يمكن إهمال أبعاده في ظل هذه الظروف.

يتم استخدام هذا النموذج في الحالات التي تكون فيها الأبعاد الخطية للأجسام قيد النظر أقل بكثير من جميع المسافات الأخرى في مشكلة معينة ، أو عندما يتحرك الجسم بشكل انتقالي.

متعدية هي حركة الجسم التي يتحرك فيها خط مستقيم يمر عبر أي نقطتين من الجسم ، ويبقى موازيًا له. أثناء الحركة الانتقالية ، تصف جميع نقاط الجسم نفس المسارات ولها نفس السرعات والتسارع في أي وقت. لذلك ، لوصف مثل هذه الحركة لجسم ما ، يكفي وصف الحركة لنقطة واحدة اعتباطية.

فيما يلي ، ستُفهم كلمة "جسم" على أنها "نقطة مادية".

يُطلق على الخط الذي يصف جسمًا متحركًا في إطار مرجعي معين اسم المسار. في الممارسة العملية ، يتم تعيين شكل المسار باستخدام الصيغ الرياضية (y \u003d f (x) هي معادلة المسار) أو يظهر في الشكل. يعتمد نوع المسار على اختيار النظام المرجعي. على سبيل المثال ، مسار جسم يسقط بحرية في عربة تتحرك بشكل موحد ومستقيم هو خط عمودي مستقيم في الإطار المرجعي المرتبط بالسيارة والقطع المكافئ في الإطار المرجعي المتعلق بالأرض.

اعتمادًا على نوع المسار ، يتم تمييز الحركة المستقيمة والمنحنية.

طريقة s هي كمية مادية قياسية يتم تحديدها بواسطة طول المسار الذي يصفه الجسم خلال فترة زمنية معينة. المسار دائمًا إيجابي: s\u003e 0.

متحرك الجسم لفترة زمنية معينة - مقطع موجه من خط مستقيم يربط بين الموضع الأولي (النقطة) والنهائي (النقطة M) للجسم (انظر الشكل 2):

,

أين نواقل نصف قطر الجسم في هذه الأوقات.

إسقاط النزوح على محور الثور

أين إحداثيات الجسم في اللحظات الأولى والأخيرة من الوقت.

لا يمكن أن تكون وحدة الحركة أطول من المسار.

تشير علامة المساواة إلى حالة الحركة بخط مستقيم إذا لم يتغير اتجاه الحركة.

بمعرفة حركة الجسم وموضعه المبدئي يمكنك معرفة موضعه في الوقت t:

سرعة - مقياس للحالة الميكانيكية للجسم. يميز معدل التغيير في موضع الجسم بالنسبة لإطار مرجعي معين وهو كمية مادية متجهة.

- الكمية المادية المتجهة ، التي تساوي عدديًا نسبة الإزاحة إلى الفترة الزمنية التي حدثت فيها ، والموجهة على طول الإزاحة (الشكل 4):

وحدة سرعة النظام الدولي للوحدات هي المتر في الثانية (م / ث).

متوسط \u200b\u200bالسرعة ، الذي وجدته هذه الصيغة ، يميز الحركة فقط في ذلك الجزء من المسار الذي تم تحديده من أجله. في جزء آخر من المسار ، قد يكون مختلفًا.

في بعض الأحيان يستخدمون متوسط \u200b\u200bالسرعة.

أين s هو المسار الذي تم قطعه خلال فترة زمنية. متوسط \u200b\u200bسرعة المسار قيمة عددية.

سرعة فورية الجسم - سرعة الجسم في لحظة معينة من الزمن (أو في نقطة معينة من المسار). إنها تساوي الحد الذي تميل إليه السرعة المتوسطة لفترة زمنية قصيرة غير محدودة ... هنا المشتق الزمني لمتجه نصف القطر.

عرضت على محور الثور:

يتم توجيه السرعة اللحظية للجسم بشكل عرضي إلى المسار عند كل نقطة في اتجاه الحركة (انظر الشكل 4).

التسريع هي كمية مادية متجهة تحدد معدل التغير في السرعة. يوضح مقدار تغير سرعة الجسم لكل وحدة زمنية.

متوسط \u200b\u200bالتسارع - الكمية المادية ، التي تساوي عدديًا نسبة تغير السرعة إلى الوقت الذي حدث خلاله:

يتم توجيه المتجه بالتوازي مع متجه تغيير السرعة نحو تقعر المسار (الشكل 5).

1. حركة ميكانيكية - تغير وضع الجسم في الفضاء بالنسبة للأجسام الأخرى بمرور الوقت.

2. النقطة المادية (MT) - جسم يمكن إهمال أبعاده عند وصف حركته.

3. المسار -خط في الفضاء يتحرك على طوله MT (مجموعة من المواضع المتتالية من MT التي يشغلها في عملية الحركة).

4. النظام المرجعي (CO) يشمل:

· هيئة مرجعية ؛

· نظام التنسيق المرتبط بهذه الهيئة.

· جهاز لقياس الوقت ، بما في ذلك اختيار نقطة البداية للمرجع الزمني (في هذه الحالة ، إذا تم استخدام عدة ساعات ، فيجب مزامنتها).

5. المشكلة الرئيسية (العكسية) في علم الحركة: أوجد قانون (معادلات) حركة الجسم في إطار مرجعي معين.
على سبيل المثال ، تبدو معادلات حركة جسم مُلقى بزاوية مع الأفق كما يلي:

في الوقت نفسه ، تعد جميع المهام الأخرى ، مثل العثور على المسار ، وارتفاع الرفع ، والمدى ، والوقت ، مساعدة ، وكقاعدة عامة ، يمكن حلها بسهولة بناءً على معادلات الحركة. تتمثل المشكلة المباشرة في علم الحركة في حساب معلمات الحركة وفقًا لمعادلات الحركة المعطاة.

6. حركة متعدية يتم تحديده بشكل فريد من خلال إحدى الميزات التالية:

· تتحرك جميع نقاط الجسم على طول مسارات من نفس النوع ؛

• أي جزء من الخط المستقيم المرسوم داخل الجسم يظل موازيًا له أثناء الحركة إلى الأمام ؛

· تتحرك جميع نقاط الجسم بنفس السرعة.

7. حركة دائرية -حركة تتحرك فيها جميع نقاط الجسم في دوائر ، تقع مراكزها على خط مستقيم واحد يسمى محور الدوران

يمكن أن تتحلل الحركة المستوية لجسم صلب إلى حركة انتقالية ودورانية.

8. طريقةهو طول المسار (يقاس مع مراعاة تعدد المارة عبر أقسامه الفردية).

9. متوسط \u200b\u200bالسرعةهي كمية مادية متجهة تساوي نسبة الحركة إلى الفترة الزمنية التي تم خلالها تنفيذ هذه الحركة.

10. متوسط \u200b\u200bقيمة وحدة السرعة (متوسط \u200b\u200bسرعة الأرض) - إنها كمية مادية قياسية تساوي نسبة المسار إلى الفاصل الزمني الذي سافر فيه هذا المسار.

11. سرعة فورية -إنها كمية مادية متجهة تساوي المشتق الأول لمتجه الإزاحة (أو متجه نصف القطر) فيما يتعلق بالوقت: ,

أو في الإسقاطات نحصل عليها: إلخ.

12. التسريع - -هي كمية مادية متجهة تساوي المشتق الأول لمتجه السرعة فيما يتعلق بالوقت:

، في الإسقاطات نحصل على: إلخ.

جدول نوع الحركة:

الجدول 6

حركة موحدة:	حركة مكافئة:
الزي المستقيم	زي منحني الخطوط	زيادات متسارعة بنفس القدر	انخفاض متساوي في التباطؤ

13. معادلة (قانون) الحركة المتساوية:

, أو في شكل تنسيق: .

14. معادلة (قانون) تغيير السرعةبحركة متساوية: ، أو تنسيق:

15. صيغة للسرعة المتوسطةبحركة متساوية :
.

الصورة 2

تحويلات جاليليو ، معادلة إضافة السرعة:
يجب أن يكون هناك إطاران مرجعيان ، يتحرك K و K 'و K' على طول الاتجاه الإيجابي X بسرعة ثابتة وفي اللحظة الأولى من الوقت تزامن أصل الإحداثيات ، فمن الواضح ، - هذا هو تحول الإحداثيات ، زمن جاليليو. عند التمييز بين تحولات جاليليو في الوقت المناسب ، نحصل على الصيغة الكلاسيكية لإضافة السرعات.
إن سرعة MT بالنسبة للإطار المرجعي الثابت تقليديًا تساوي مجموع متجه للسرعات بالنسبة إلى ثاني أكسيد الكربون المتحرك وثاني أكسيد الكربون المتحرك بالنسبة للإطار الثابت.

17. صيغة المسار مع الوقت المستبعد :.

التعريفات الأساسية لكينماتيكا الحركة الدورانية:

18. فترة -هذه هي قيمة الفترة الزمنية التي يقوم خلالها الجسم بثورة كاملة على طول مسار دوري.
التردد هو مقلوب الفترة ،.
عدد الثورات في الثانية يساوي التردد ، لكن يُشار إليه بالرمز n ،.

19. السرعة الزاوية هي قيمة عددية مساوية للمشتق الأول لزاوية الدوران بالنسبة للوقت. بعد ذلك ، سندخل الزاوية والسرعة الزاوية ككميات متجهة. مع حركة موحدة .

20. التسارع المنحني- مكون من عنصرين: عرضي ، مسؤول عن التغير في السرعة في الحجم وعادي ، أو جاذب ، مسؤول عن انحناء المسار

نظرا للتعبير

أخيرًا نحصل على: ، ، أين متجه الوحدة الموجه إلى مركز الانحناء ، هو متجه الوحدة على طول المماس للمسار. يبدو الإخراج الأكثر إحكاما كما يلي: و لذلك و.

نموذجي المهام الحركية:

رقم المشكلة 2. ما هي السرعة النقاط أ ، ب ، ج ، د على قرص ، الشكل 4 ، يتدحرج على مستوى بدون انزلاق (دحرجة نقية).
ارسم موضع نقاط القرص ، حيث تكون السرعة مساوية في القيمة المطلقة لسرعة الحركة الانتقالية للقرص.

رقم المشكلة 3.تسير السيارتان في نفس الاتجاه بسرعة معينة ، ما هي أقل مسافة يجب أن تحافظ عليها السيارة الثانية لحماية نفسها من الحجارة التي تتسرب من عجلات السيارة الأولى. في أي زاوية من الأفق تتطاير أخطر الأحجار في النظام المرجعي الأرضي؟ إهمال مقاومة الهواء.

الجواب: - إلى الأمام في اتجاه السفر.

المشكلة رقم 4.التسارع قصير المدى الذي يعتبر حاسمًا لجسم الإنسان (حيث توجد فرصة لتجنب الإصابات الخطيرة) متساوي. ما هو الحد الأدنى لمسافة الفرملة إذا كانت السرعة الأولية للمركبة 100 كم / ساعة؟

المشكلة رقم 5.(№1.23 من مجموعة المسائل) تتحرك نقطة ، متباطئة ، في خط مستقيم مع عجلة ، يعتمد معاملها على سرعتها وفقًا للقانون ، حيث ثابت موجب. في اللحظة الأولى ، سرعة النقطة تساوي. ما هو المسار الذي سيتخذ للتوقف؟ كم من الوقت سيستغرق هذا المسار؟