Занятие №1. Механическое движение. Относительность движения. Система отсчёта. Механическим движением

Занятие №1.
Механическое движение. Относительность движения. Система
отсчёта.
В механике рассматривается механическое движение
Механическим движением
называется изменение положения тела (или его частей)
относительно других тел.
Кинематикой называется раздел механики, в котором изучаются механические
движения тел
во времени и не рассматриваются какие-либо воздействия на эти тела других тел или полей.
Тело отсчёта
твердое тело, относительно которого определяется положение всех остальных
тел.
Система отсчёта- совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и часов.
Материальной точкой
называется тело, размерами которого в данной задаче можно
пренебречь.
Траектория- линия, вдоль которой движется тело.
Путь -скалярная величина, равная длине траектории. S[м]
Перемещение -радиус-вектор, соединяющий начальную и конечную точку пути.r [ м ]
Скорость -путь, пройденный телом за единицу времени.
υ [м/с].
Равномерное движение.
υ=const
S=υt
Задача №1. Мяч упал с высоты 3 м, отскочил от пола и был пойман на высоте 1 м. Найти путь и
перемещение мяча.
Задача №2. Вертолёт пролетел по прямой 40 км, повернул вправо на 90о и пролетел ещё 30 км.
Найти путь и перемещение вертолёта. Ответы выразить в (км).
Домашнее задание. Выучить определения в тетради. Решить задачу: какой путь прошёл за 1,5
мин. поезд, равномерно двигавшийся со скоростью 54 км/ч? Ответ выразить в километрах.
Занятие №2,3.
Элементы кинематики материальной точки. Виды движения тел.
Равноускоренное движение.
Ускорение-это физическая величина, равная отношению изменения скорости материальной
точки к длительности промежутка времени, в течение которого это изменение произошло.
 
   0
а
t
[м/с2].
at 2
S   0t 
2
Путь
Скорость
«+» - когда тело разгоняется.
«-» - когда тело тормозит.
  0  at
gt 2
H   0t 
2
Свободное падение
Движение по окружности

1
T
Т-период [с], время одного оборота.
-частота [Гц]: количество оборотов за 1 с;
ω - циклическая частота [рад/с];
  2
Центростремительное ускорение
Линейная скорость
  R
ацс 
2

2
T
R
Задача №1. С каким ускорением двигался автомобиль, если за 10 секунд его скорость
увеличилась с 18 до 36 км/ч?
Задача №2. Какова величина (модуль) ускорения ударной части свайного молота, если её
скорость при ударе о сваю уменьшается от 5 м/с до нуля за 0,05 с?
Домашнее задание. Выучить определения и формулы в конспекте. Решить задачу: начальная
скорость тела 11 м/с, ускорение, с которым движется тело, равно 1,5 м/с2. Какой скорости
достигнет тело через 6 с после начала ускоренного движения?
Занятие №4.
Сложение скоростей. Постулаты Эйнштейна.
Закон сложения скоростей в классической механике Ньютона.
Классический закон сложения скоростей: скорость частицы в неподвижной системе отсчета
является векторной суммой скорости тела в двигающейся системе отсчета и скоростью самой
двигающейся системы отсчета относительно неподвижной.
Он выполняется при скоростях тел и систем отсчета много меньших скорости света.
Если тела движутся в одном направлении, то относительная скорость:
Если тела движутся навстречу друг другу, то относительная скорость:
отн  1  2
 отн  1   2
ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ГАЛИЛЕЯ
– законы классической механики для замкнутых систем во всех инерциальных системах отсчета
имеют один и тот же вид.
Постулаты Эйнштейна.
Первый постулат Эйнштейна: законы физики во всех инерциальных системах отсчета имеют один
и тот же вид (принцип относительности Эйнштейна).
Второй постулат Эйнштейна: скорость света в вакууме во всех инерциальных системах отсчета
имеет одно и то же значение (принцип существования инвариантной конечной скорости).
Относительность длины
l  l0 1 
2
c2
Относительность промежутка времени
.

0
1
2
c2
Задача №1. Плот плывёт по течению реки со скоростью 1 м/с. Человек идёт по плоту навстречу
течению со скоростью 1 м/с (относительно плота). Какова скорость человека относительно
берега?
Задача №2. Два автомобиля движутся по одной дороге в одном направлении. Скорость одного
автомобиля 20 м/с, а другого 54 км/ч. Какова величина (модуль) их относительной скорости?
Домашнее задание. Повторить определения и формулы кинематики. Решить задачу: автомобиль
проехал первую половину пути со скоростью 36 км/ч, а вторую половину- со скоростью 54 км/ч.
Найти среднюю скорость на всём пути.
Занятие №5.
Основная задача механики. Сила. Масса.
Динамика. Раздел физики, рассматривающий влияние взаимодействий между телами на их
механическое движение.
Основная задача динамики состоит в определении положения тела в произвольный момент
времени по известным: начальному положению тела, начальной скорости и силам, действующим
на тело.
Сила ( F )- векторная физическая величина, являющаяся мерой воздействия, оказываемого на
данную частицу со стороны других тел или полей.
В СИ сила измеряется в Ньютонах [H].
Масса (m)-от латинского massa – глыба, кусок) – скалярная физическая величина являющаяся
мерой инертности тела.
В СИ единицей массы является килограмм (кг).
Задача №1. Лыжник, начиная спуск с горы, имеет скорость 2м/с и в течение 20 с проезжает путь
150 м. Какой скорости он достигает в конце пути?
Задача №2.Тормозящий автомобиль движется с ускорением, модуль которого равен 2,5 м/с2 и
при этом скорость его уменьшается с 15 до 5 м/с. Какой путь прошёл автомобиль при
торможении?
Домашнее задание. Выучить определения. Решить задачу: автомобиль трогается с места и
движется с ускорением 1,5 м/с2. Какой путь он пройдёт за первые 4 с движения?
Занятие №7.
Законы Ньютона.
1 закон: Существуют такие системы отсчёта, в которых всякое тело будет сохранять состояние
покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока действие других тел не
заставит его изменить это состояние.
2 закон: под действием силы тело приобретает такое ускорение, что его произведение на массу
тела равно действующей силе.


F  ma
3 закон: силы, с которыми взаимодействующие тела действуют друг на друга, равны по модулю и
направлены по одной прямой в противоположные стороны.


F1, 2   F2,1
Задача №1.Футболист, ударяя мяч массой 700 г, сообщает ему ускорение 750 м/с2. Определите
силу удара.
Задача №2.Вагонетка массой 500 кг движется по горизонтальной поверхности с ускорением 0,2
м/с2. Какова сила тяги, если коэффициент трения при движении вагонетки равен 0,01?
Домашнее задание. Выучить законы Ньютона.
Решить задачу: Груз массой 12 кг поднимают вертикально вверх с ускорением 1 м/с2. Определить
силу натяжения верёвки при подъёме.
Занятие №9.
Закон всемирного тяготения. Вес. Невесомость.
ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ: сила гравитационного притяжения любых двух частиц
(материальных точек) прямо пропорциональна произведению их масс и обратно
пропорциональна квадрату расстояния между ними.
ВЕС ТЕЛА ( P )– сила, с которой тело давит на горизонтальную опору или растягивает
вертикальный подвес.
Измеряется с помощью весов. Единицей веса в СИ является ньютон (Н).
НЕВЕСОМОСТЬ– состояние тела, при котором его вес равен нулю (движение под действием
только силы тяжести).
Задача №1.Определите силу взаимного тяготения двух кораблей, удалённых друг от друга на 100
м, если масса каждого из них 10 тысяч тонн. Корабли считать материальными точками.
Задача №2.Два тела массами по 5т притягиваются друг к другу с силой 6,7. 10-9 Н. На каком
расстоянии друг от друга расположены эти тела?
Домашнее задание 1. Выучить формулу и формулировку закона всемирного тяготения.2.Решить
задачу: №171. Найти силу гравитационного взаимодействия Земли и Луны. (Масса Земли: 6 . 1024
кг, масса Луны:7,35 . 1022 кг, расстояние от Земли до Луны: 3,8 .108 м).
Занятие №11.
Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное
движение.
ИМПУЛЬС ТЕЛА. Векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его
скорость.


p  m
Единицей импульса в СИ является 1 кг·м/с.
Закон сохранения импульса. При любых процессах в замкнутой системе ее полный импульс
остается неизменным.

p
  const
Реактивное движение. Движение тела, возникающее при отделении от него с какой-либо
скоростью некоторой его части.
Задача №1.Вагон массой 28 т движется со скоростью 2 м/с и встречает стоящую на пути
платформу массой 42 т. Каков модуль скорости совместного движения вагонов после
срабатывания авто сцепки? Ответ выразить в км/ч.
Задача №2. Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т,
движущийся со скоростью 0,2 м/с. Какова скорость вагонов после срабатывания автосцепки?
Решить задачу и для случая, когда вагоны движутся навстречу друг другу.
Домашнее задание. Учить конспект. Решить задачу: №315. С какой скоростью должна лететь
хоккейная шайба массой 160 г, чтобы её импульс был равен импульсу пули массой 8 г, летящей со
скоростью 600 м/с?
Занятие №13.
Механическая работа и мощность.
Механическая работа (A) – скалярная физическая величина, равная произведению модуля силы
(F), модуля перемещения (S) и косинуса угла между направлениями силы и перемещения.
Единицей работы в СИ является джоуль (Дж).
A  F  S cos
А- работа [Дж], F- сила [H], S- перемещение [м],  - угол между F и S.
Мощность (Р)– скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку
времени, в течение которого она была произведена.
Единицей мощности в СИ является ватт (Вт).
Р- мощность [Вт], А- работа [Дж], t - время [c].
Р
А
t
Задача №1.Лошадь везёт груз. Горизонтальная составляющая силы тяги 600 Н. Определить
работу, совершённую лошадью на пути 520 м. Ответ выразить в килоджоулях (кДж).
Задача №2.Определить мощность двигателя, совершающего в течение часа работу 18 МДж.
Ответ выразить в киловаттах (кВт).
Домашнее задание. Выучить конспект. Решить задачу: №348. Какова потенциальная энергия
ударной части свайного молота массой 300 кг, поднятого на высоту 1,5 м?
Занятие №14,15.
Механическая энергия. Закон сохранения энергии.
Энергия– скалярная функция состояния, имеющая размерность работы и сохраняющаяся для
замкнутых систем.
Механическая энергия– скалярная физическая величина, равная сумме кинетической и
потенциальной энергий.
Кинетическая энергия– скалярная физическая величина, характеризующая движущееся тело и
равная половине произведения массы частицы на квадрат ее скорости.
Единицей кинетической энергии в СИ является джоуль (Дж).
m 2
Wk 
2
Теорема об изменении кинетической энергии– изменение кинетической энергии тела равно
работе всех сил, действующих на него.
A  Wк
Потенциальная энергия– скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой
потенциальными силами при перемещении частицы из данного положения в нулевое (т. е. такое,
в котором потенциальная энергия считается равной нулю).
Потенциальная энергия упруго- деформированного тела:
Wп  mgh
kx2
Wп 
2
Теорема о потенциальной энергии: работа консервативных сил, действующих на тело, равна
изменению его потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.
A  (Wп1  Wп 2 )
Закон сохранения механической энергии. При любых процессах, происходящих в
консервативной системе, ее полная механическая энергия остается неизменной.
Wмех.  Wп  Wк  const
Задача №1. Автомобиль массой 1,2 т движется со скоростью 72 км/ч. Чему равна кинетическая
энергия автомобиля? Ответ выразить в килоджоулях.
Задача №2. Тело массой 1 кг свободно падает с высоты 490 м. Чему равна его потенциальная
энергия в начальный момент времени? Ответ выразить в килоджоулях (кДж).
Домашнее задание. Выучить конспект. Подготовиться т тесту по механике. Решить задачу № 360.
Тело массой 3 кг, свободно падает с высоты 5 м. Найти потенциальную и кинетическую энергии
тела на расстоянии 2 м от поверхности земли.