Урок № 107 Повторення розділу 1 «Механіка» § 5 - 31
Механічним рухом називають зміну просторового положення тіла відносно інших тіл з плином часу.
Траєкторією називають лінію, вздовж якої рухається тіло (точка).
Тіло, розмірами якого за певних умов руху можна знехтувати, називають матеріальною точкою.
Тіло відліку, систему координат і вибраний спосіб вимірювання часу, які пов’язані з тілом, називають системою відліку.
Основна задача механіки — визначення положення (координати) тіла у будь-який момент часу.
Шлях — довжина ділянки траєкторії, яку тіло проходить за певний проміжок часу.
Переміщенням називають вектор, який сполучає початкове й кінцеве положення тіла і спрямований із початкової точки руху в кінцеву.
Швидкістю руху називається векторна величина, яка вимірюється відношенням переміщення до часу, за який воно було здійснене: v=S/t .
Переміщення s x і швидкість тіла vx — векторні величини.
Рівномірним прямолінійним рухом матеріальної точки є такий рух, коли матеріальна точка, за будь-які рівні проміжки часу здійснює однакові переміщення.
Рівнозмінним називають такий рух, у якому за будь-які рівні інтервали часу швидкість змінюється однаково.
Середньою швидкістю називають векторну величину, яка визначається відношенням переміщення до інтервалу часу, упродовж якого відбулося це переміщення.
Середньою швидкістю проходження шляху називають скалярну величину, яка дорівнює відношенню пройденого шляху до інтервалу часу руху тіла.
Миттєвою швидкістю називають швидкість тіла у певний момент часу у певній точці траєкторії.
Прискоренням називається векторна фізична величина, що дорівнює відношенню зміни швидкості до інтервалу часу, за який ця зміна відбулася.
Періодом обертання називають час, впродовж якого тіло здійснює один повний оберт по колу.
Частотою обертання називають величину, що чисельно дорівнює кількості обертів за одиницю часу.
Кутовою швидкістю називають фізичну величину, яка визначається відношенням кутового переміщення ∆ϕ до інтервалу часу ∆t, впродовж якого це переміщення відбулося: t ∆ϕ ω = ∆ (ω — читається — «омега»).
Частотою обертання називають величину, що чисельно дорівнює кількості обертів за одиницю часу.
Лінійна швидкість тіла, що рівномірно рухається по колу, залишаючись незмінною (сталою) за модулем, неперервно змінюється за напрямом і в будь-якій точці спрямована по дотичній до траєкторії. Зміна швидкості за напрямом свідчить про те, що і під час рівномірного руху тіла по колу є прискорення. Це прискорення одержало назву доцентрового, оскільки спрямоване до центра кола.
Динаміка — розділ механіки, який вивчає закони механічного руху тіл та причини, що викликають цей рух або його зміну.
Основним завданням динаміки є встановлення зв’язків між кінематичними характеристиками руху і причинами, що його зумовлюють.
Системи відліку, в яких тіло, яке не взаємодіє з іншими тілами, зберігає спокій або рухається прямолінійно та рівномірно, називаються інерціальними.
Маса — це скалярна фізична величина, що обумовлює інертні властивості тіла.
Сила — векторна фізична величина, що є мірою взаємодії між тілами.
Рівнодійна сила — це сила, яка діє так само, як декілька окремих сил, прикладених до тіла.
В інерціальній системі відліку прискорення тіла прямо пропорційне геометричній сумі всіх сил, які діють на тіло, і обернено пропорційне масі тіла. 1 Н — це сила, під дією якої тіло масою 1 кг набуває прискорення 1 м/с2 у напрямку дії сили.
Другий закон Ньютона: в інерціальній системі відліку прискорення тіла прямо пропорційне геометричній сумі всіх сил, що діють на тіло, і обернено пропорційне масі тіла.
Сили, з якими два тіла діють одне на інше, однакові за модулем та протилежні за напрямом.
Два тіла, які можна розглядати як матеріальні точки, притягуються одне до одного із силою, прямо пропорційною добутку їхніх мас та обернено пропорційною до квадрата відстані між ними. Гравітаційна стала дорівнює силі гравітаційного притягання двох тіл масою по 1 кг кожне, що перебувають на відстані 1 м одне від одного.
Прискорення вільного падіння (гравітаційне прискорення) — це прискорення якого набуває тіло під дією гравітаційної сили поблизу поверхні небесних тіл (планет, зірок).
Швидкість, яку необхідно надати тілу, щоб воно рухалося по коловій орбіті поблизу поверхні Землі, називається першою космічною швидкістю. Вона становить 7,9 км/с. Швидкість 11,2 км/с називають другою космічною швидкістю; набувши, її тіло назавжди покине навколоземний простір.
Навколо кожного тіла існує його своєрідне матеріальне продовження — гравітаційне поле (поле тяжіння).
Вагою тіла називають силу, з якою тіло, притягуючись до Землі, діє на опору або підвіс.
Вага тіла, яке перебуває у спокої або рухається рівномірно і прямолінійно, дорівнює силі тяжіння. Збільшення ваги тіла, викликане рухом по вертикалі вгору, називають перевантаженням: вага тіла більша за гравітаційну силу. Стан тіла, за тіло рухається тільки під дією сили тяжіння, називається невагомістю.
Рух тіла лише під впливом земного тяжіння називають вільним падінням.
Зміну форми чи розмірів тіла (або його частин) під дією зовнішніх сил, називають деформацією.
Абсолютне видовження — фізична величина, що показує зміну розмірів тіла під дією зовнішніх сил.
Відносне видовження — фізична величина, що показує яку частину від початкового розміру l0 становить абсолютне видовження ∆l.
Сила пружності — сила, що виникає під час деформації тіла і спрямована протилежно до напрямку зміщення частинок тіла під час деформації.
Сила реакції опори — сила пружності, яка діє на тіло з боку опори перпендикулярно до її поверхні.
Сила натягу — це сила пружності, що діє на тіло з боку підвісу.
Сила пружності, яка виникає під час пружної деформації тіла, прямо пропорційна видовженню тіла і напрямлена у бік, протилежний до напряму переміщень частинок тіла під час деформації.
Жорсткість — здатність тіла або конструкції протидіяти виникненню деформацій при заданому типі навантаження: чим більша жорсткість, тим менша деформація при тій же силі.
Рівновагою називають такий стан тіла, за якого воно перебуває у спокої або рухається рівномірно.
Розділ механіки, в якому розглядаються умови рівноваги тіл під дією прикладених сил, називається статикою.
Сила, яка діє на тіло, закріплене на осі, може спричинити його поворот або обертання лише тоді, коли напрям її дії не проходить через вісь обертання.
Щоб тіло перебувало в рівновазі, мають виконуватися одночасно дві умови:
1) сума всіх сил, які діють на тіло, має дорівнювати нулю: ∑F = 0;
2) алгебраїчна сума моментів усіх сил відносно даної осі обертання має дорівнювати нулю: ∑M = 0.
Центром тяжіння тіла називають точку всередині тіла (або поза ним), відносно якої сума моментів сил тяжіння, які діють на окремі частини тіла, дорівнює нулю.
Центр мас (центр інерції) — точка, що характеризує розподіл мас у тілі або системі тіл, її положення залежить від розподілу маси в них
Тиск — фізична величину, що чисельно дорівнює відношенню сили тиску (Fт) до площі поверхні (S) вздовж якої діє ця сила. Тиск стовпа нерухомої рідини чи газу, що зумовлений їхньою вагою, називають гідростатичним тиском: p= pgh
Висоти стовпів рідин над рівнем їхнього розподілу обернено пропорційні до густин цих рідин. При невеликих підйомах у середньому на кожні 11 м підйому тиск зменшується на 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.
Закон Архімеда. На тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі рідини або газу в об’ємі зануреної частини цього тіла.
Закон Бернуллі: для стаціонарного потоку ідеальної рідини, яка не стискається, справедливим є рівняння, що визначає повний тиск рідини.
Замкнутою або ізольованою називають систему, в якій тіла, що їй належать, взаємодіють лише між собою і не взаємодіють з іншими тілами, які до цієї системи не належать, або такі взаємодії є незначними і їх не враховують.
Механічна робота — це фізична величина, що кількісно характеризує зміну стану тіла під дією сили.
Повною механічною енергією системи називають суму потенціальної та кінетичної енергій .
Релятивістська механіка — розділ теоретичної фізики, який розглядає класичні закони руху тіл (частинок) при швидкостях руху υ, порівнюваних зі швидкістю світла с.
Усі закони природи, чи стосуються вони механіки, чи електродинаміки, чи гравітаційних взаємодій, чи будь-яких інших явищ та процесів, є однаковими в усіх інерціальних системах відліку.
Швидкість світла однакова в усіх напрямах і не залежить від швидкості джерела світла чи приймача (спостерігача).