Механическим движением принято называть изменение положения тела относительно других тел в пространстве.Скачать реферат на тему «Механическое движение» в формате doc.
Скачать презентацию «Механическое движение» в формате ppt.
Механическим движением принято называть изменение положения тела относительно других тел в пространстве.
Приведем пример. Автомобиль совершает движение по шоссе. В этом автомобиле находятся люди. При этом люди, находящиеся внутри автомобиля, движутся по шоссе вместе с автомобилем.
Другими словами, люди осуществляют перемещение в пространстве относительно дороги. Притом, что относительно данного автомобиля люди, находящиеся внутри него, не движутся. Это и есть проявление относительности рассматриваемого механического движения.
Остановимся на некоторых фрагментах, рассмотренного в предложенном выше реферате, материала по теме «Механическое движение».
Исаак Ньютон — основатель классической механики
Начнем с краткого обзора основных видов механического движения.
Так, движение тела, при котором все точки данного тела движутся одинаково, принято называть поступательным движением.
Возьмем, к примеру, движение того же автомобиля, который совершает по шоссе поступательное движение. Если быть точным, то поступательное движение в данном случае совершает лишь кузов этого автомобиля, а колеса его в это же время совершают движение вращательное.
Вращательным движением называют движение какого-либо тела вокруг некоторой оси. Все точки данного тела при таком движении осуществляют перемещение по окружностям, а ось является центром этих окружностей.
Таким образом, колеса, нами упоминавшиеся ранее, совершают движение вращательное именно вокруг своих осей, и к тому же, колеса совершают в это же самое время поступательное движение наряду с кузовом автомобиля. Другими словами, относительно оси данное колесо совершает движение вращательное, а уже по отношению к дороге – поступательное движение.
Колебательным движением называют такое периодическое движение, при котором совершается поочередно движение в двух противоположных направлениях.
Так, например, маятник в часах совершает колебательное движение.
Вращательное и поступательное движения относят к самым простым видам механического движения.
Второй закон Ньютона
Во Вселенной все тела совершают какое-либо движение, то есть, в ней нет тел, находящихся в состоянии абсолютного покоя. Потому, чтобы определить движется ли тело или находится в состоянии покоя, можно исключительно относительно другого какого-либо тела.
Приведем еще один пример. Автомобиль совершает движение по дороге. Находится эта дорога на планете Земля. При этом дорога неподвижна. Поэтому можно вычислить относительно неподвижной дороги скорость данного автомобиля. Однако дорога неподвижна лишь относительно Земли. Что касается самой Земли, то она вращается вокруг Солнца.
Третий закон Ньютона
Из чего следует, что также вращается вокруг Солнца и дорога вместе с автомобилем. Это значит, что автомобиль совершает как движение поступательное, так и вращательное движение (относительно Солнца). Другое дело, что относительно планеты Земля автомобиль движется только поступательно. Это явление и обусловлено относительностью механического движения.
Зависимость траектории движения тела, а также пройденного пути, скорости и перемещения от выбранной системы отсчета называется относительностью механического движения.
Еще про механическое движение Вы можете прочесть на страницах википедии по запросы - Механическое движение. Кроме того, очень интересный и интерактивный материал о механическом движении содержится в видеоролике ниже ↓
nashashcola.ru
Механическим движением тела называется изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. При рассмотрении вопросов, связанных с движением тел, можно не принимать во внимание размеры тела. Тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь, называют материальной точкой. Положение тела (точки) в пространстве можно определить относительно какого-либо другого тела, выбранного за тело отсчета A. Тело отсчета, связанная с ним система координат и часы составляют систему отсчета. Характеристики механического движения тела: траектория (линия, вдоль которой движется тело) , перемещение (направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела M1 с его последующим положением M2) , скорость (отношение перемещения ко времени движения - для равномерного движения) . Характеристики механического движения относительны, т.е. они могут быть различными в разных системах отсчета. Например, за движением лодки следят два наблюдателя: один на берегу в точке O, другой - на плоту в точке O1 (см. рис.) . Проведем мысленно через точку О систему координат XOY - это неподвижная система отсчета. Другую систему X'O'Y' свяжем с плотом - это подвижная система координат. Относительно системы X'O'Y' (плота) лодка за время t совершает перемещение 
и будет двигаться со скоростью
. Относительно системы XOY (берег) лодка за это же время совершит перемещение 
, 
, где 
- перемещение плота относительно берега. Скорость
лодки относительно берега
или
. Скорость тела относительно неподвижной системы координат равна геометрической сумме скорости тела относительно подвижной системы и скорости этой системы относительно неподвижной.
В зависимости от формы траектории движение может быть прямолинейным и криволинейным. Движение называется прямолинейным и равномерным, если за любые сколь угодно малые равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения. Запишем математическое выражение этого определения 
. Это значит, что перемещение определяют по формуле
, а координату - по формуле 
. Движение тела, при котором его скорость за любые равные промежутки времени изменяется одинаково, называется равноускоренным движением. Для характеристики этого движения нужно знать скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории, т.е. мгновенную скорость, а также ускорение. Мгновенная скорость - это отношение достаточно малого перемещения на участке траектории, примыкающей к этой точке, к малому промежутку времени, в течение которого это перемещение совершается. Ускорение - величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло. Иначе, ускорение - это быстрота изменения скорости: 
. Отсюда формула мгновенной скорости:
. Перемещение при этом движении определяют по формуле: 
. При равномерном движении по окружности углы поворота радиуса за любые равные промежутки времени будут одинаковы. Поэтому угловая скорость
, она измеряется в рад/с. При этом движении модуль скорости постоянный, он направлен по касательной к траектории и постоянно меняет направление (см. рис.) , поэтому возникает центростремительное ускорение
.
3. Законы Ньютона. Примеры проявления законов Ньютона в природе и использование этих законов в технике Первый закон Ньютона. Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела (или действия других тел компенсируются) . Этот закон часто называется законом инерции, поскольку движение с постоянной скоростью при компенсации внешних воздействий на тело называется инерцией. Второй закон Ньютона. Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение 
.
- ускорение прямо пропорционально действующей (или равнодействующей) силе и обратно пропорционально массе тела.Третий закон Ньютона. Из опытов по взаимодействию тел следует
, из второго закона Ньютона
и
, поэтому
. Силы взаимодействия между телами: направлены по одной прямой, равны по величине, противоположны по направлению, приложены к разным телам (поэтому не могут уравновешивать друг друга) , всегда действуют парами и имеют одну и ту же природу. Законы Ньютона выполняются одновременно, они позволяют объяснить закономерности движения планет, их естественных и искусственных спутников. Иначе, позволяют предвидеть траектории движения планет, рассчитывать траектории космических кораблей и их координаты в любые заданные моменты времени. В земных условиях они позволяют объяснить течение воды, движение многочисленных и разнообразных транспортных средств (движение автомобилей, кораблей, самолетов, ракет) . Для всех этих движений, тел и сил справедливы законы Ньютона.
studfiles.net
Министерство Образования Российской Федерации
Новосибирский Государственный Технический Университет
Реферат
по курсу «Концепции современного естествознания»
Тема: «Силы и механическое движение тел»
Выполнил:
студент группы ЗФ-101
Волков Илья Сергеевич
Шифр 130110103
Адрес:
630020 г. Новосибирск, ул. Тамбовская, 43-93
Новосибирск, 2012
Оглавление
Введение
1. Механическое движение тел
2. Силы в физике
Заключение
Список литературы
Физика – это одна из наук, изучающих природу. Отличительной ее особенностью является то, что она является точной наукой. Физические законы позволяют прогнозировать ход событий в определенных условиях. Проверка этих прогнозов дает возможность оценить точность производимых физических измерений и установить область применения того или иного физического закона.
На основе физических исследований создаются различные области техники, которые, в свою очередь, используются физиками для дальнейшего изучения природных явлений.
Силы и механическое движение тел – важнейшие, фундаментальные вопросы физики. Знать основные законы и принципы из этих разделов науки должен знать и понимать каждый человек.
Цель нашей работы – рассмотреть силы в физике и механическое движение тел.
1. Механическое движение тел
Различные физические объекты от звезд и планет до элементарных частиц называют физическими телами. Тела существуют в пространстве и времени.
Понятия пространства и времени являются первичными, т.е. их нельзя ввести через другие понятия. Согласно современным научным представлениям пространство и время не являются самостоятельными сущностями. Они представляют собой всеобщие и неотъемлемые свойства материи. Пространство трехмерно. Время имеет только одно измерение.
Для того, чтобы обнаружить движение, необходимы, по крайней мере, два тела. Движение всегда относительно. Говорить об абсолютном движении, т.е. о движении тела безотносительно и другому телу или телам, бессмысленно.
Тела, по отношению к которым рассматривается движение других тел, называют телами отсчета. При наблюдении движения отмечают моменты времени, т.е. требуются части.
Тело отсчета и часы образуют систему отсчета.
Тело отсчета + Часы = Система отсчета
Приступая к изучению движения тела, необходимо определить систему отсчета. При этом для описания движения математическими методами с телом отсчета связывают систему координат.
Различные системы отсчета одинаково допустимы при изучении движения, но физические явления протекают, вообще говоря, различно в разных системах отсчета. Очевидно, что исследователь отдает предпочтение той системе (или системам), в которой физическое явление выглядят наиболее просто.
Представим себе тело, находящееся настолько далеко от других тол, что оно не испытывает воздействие с их стороны. В этом случае говорят, что тело движется свободно. Понятно, что свободное движение это - физическая абстракция, т.е. оно может осуществляться лишь с большой или меньшой степенью точности.
Свободное движение выглядит по-разному в различных системах отсчета. Если же в качестве тела отсчета выбрать свободно движущееся тело, то свободное движение других тел будет выглядеть наиболее просто: оно равномерно и прямолинейно. Это утверждение - один из основных законов природы - закон инерции (или I закон Ньютона).
Закон инерции часто формулируют и следующим образом: существуют системы отсчета, относительно которых свободные тела движутся прямолинейно и равномерно или покоятся. Такие системы отсчета называют инерциальными.
Наконец, приведем утверждение, которое также является одной из формулировок закона инерции: по отношению к инерциальной системе отсчета пространство однородно и изотропно, время однородно. Однородность пространства и времени означает равнозначность (эквивалентность) всех положений свободного тела в пространстве во все моменты времени. Изотропность пространства - эквивалентность различных направлений в нем. Неизменность характера свободного движения тала в инерциальной системе отсчета в любом направлении пространства является очевидным следствием этих свойств.
Если имеется инерциальная система отсчета, то любая другая система отсчета, движущаяся относительно нее равномерно и прямолинейно, также будет инерциальной. Все эти системы равноправны, т.е. изучая физические явления, нельзя отличить одну инерциальную систему от другой.
Законы природы имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета. Это утверждение является одной из формулировок фундаментального закона природы, называемого принципом относительности.
В различных инерциальных системах отсчета формулировки физических законов отличаются, поэтому естественно изучать физические явления в инерциальных системах. Однако следует иметь в виду, что некоторые явления удобно рассматривать в тех или иных инерциальных системах.
Каков ход времени в различных инерциальных системах отсчета? По-разному отвечают на этот вопрос механика классическая (или ньютоновская) и релятивистская (эйнштейновская) механика.
Классическая и релятивистская механики - теории механического движения. Почему для описания одного и того же явления существуют две теории? Как они соотносятся между собой? Прежде, чем продолжить рассмотрение, попытаемся уяснить некоторые общие вопросы построения физической науки.
Познавательные возможности, как отдельного человека, так и всех людей вместе взятых, не в состоянии дать абсолютно полное, исчерпывающее объяснение какому-либо объекту, явлению. Даже такое обыденное явление, как механическое движение, оказывается весьма сложным. Для того, чтобы познать главное, не отвлекаясь на второстепенные детали, в наука принят метод моделирования, состоящий в том, что вместо реального объекта изучается некоторая абстрактная система - модель, сходная в главных чертах с реальным объектом.
Модели формулируются на языке той или иной науки. Изучая физику, проводя физические исследования, мы мыслим моделями - образами физических объектов, процессов, явлений, и строим математические модели, отвечающие этим умозрительным физическим моделям. Одна и та же математическая модель может отвечать различным физическим моделям.
Модель - понятие весьма широкое. Это, например, и материальная точка - образ реального тела, и теория механического движения, которая само, является системой моделей.
Основание физической теории составляют некоторые аксиомы (их называют законами или принципами). Эти фундаментальные законы постулируются, исходя из многолетних наблюдений, экспериментов, размышлений. Примерами фундаментальных законов являются уже рассмотренные закон инерции и принцип относительности, на фундаментальных принципах возводится теория, включающая законы, теоремы и т.п. Они выводятся из этих принципов, достоверность теории (в том числе, аксиом, лежащих в ее основании) проверяется экспериментальными исследованиями. В развитии той или иной теории бывают переломные моменты, когда исследователи сталкиваются с проблемами, разрешение которых требует пересмотра фундаментальных принципов. Так возникают новые теории.
Современная физика представляет собой стройную систему логически связанных между собой моделей. Одна из замечательных ее особенностей состоит в том, что переход к новой более глубокой теории не отвергает старую, а включает ее в систему моделей как некоторый предельный случай новой теории.
Классическая механика стала итогом тысячелетних наблюдений и размышлений людей над природой механического движения. Релятивистская механика является достижением физики 20 века. Это - следующий после классической механики шаг к абсолютному знанию, т.е. релятивистская механика представляет более полное, по сравнению с классической механикой, познание механического движения. Классическая механика следует из релятивистской как частный случай или, говорят, предельным переходом.
В обыденной жизни и в технике мы сталкиваемся с механическим движением, хорошо моделируемым классической механикой, поэтому сосредоточимся главным образом на этой теории.
В основе классической механики лежит представление об абсолютности времени: интервалы времени между событиями не зависят от того, относительно какой инерциальной системы они рассматриваются. Абсолютность времени в классической механике является следствием предположения с том, что взаимодействие (сигнал) распространяется мгновенно.
Объединяя преобразование Галилея и принцип относительности, приходим к принципу относительности Галилея, на котором основывается классическая механика: законы движения формулируются одинаково для любых двух систем отсчета, связанных преобразованием Галилея.
Все физические тела деформируются. Это означает, что со временем относительное расположение частей физических тел изменяется. Тем не менее, часто при изучении движений тел их деформации ввиду, малости можно не принимать во внимание, т.е. считать тела недеформируемыми, абсолютно твердыми.
В абсолютно твердом теле (обычно говорят, твердом теле) положение любой произвольно выбранной точки тела относительно других точек с течением времени не изменяется. Далее при изучении движений реальных тел математическими методами будем основываться на модели абсолютно твердого тела.
Заметим, что приведенное в начале нашей работы определение механического движения относится к недеформируемому телу. В общем случае механическое движение это - перемещение тел по отношению к другим телам и (или) перемещение частей одного и того же тела относительно друг друга.
Рассмотрим твердое (недеформируемое) тело произвольной формы и размеров. Свяжем с телом систему координат Оxyz так, что ее расположение в движущемся теле не изменяется. В системе Оxyz координаты любой из точек тела при любых его движениях остаются неизменными. Это является следствием недеформируемости тела. Говорят, что система координат Оxyz жестко связана с телом. Такую систему называют связанной системой.
Рассмотрим наиболее простые движения связанной системы координат - твердого тела.
1. Поступательное движение. Пусть при движении тела оси связанной системы остаются параллельными самим себе, т.е. Oxyz не испытывает поворотов. Такое движение называют поступательным.
Так как ориентация связанной системы Оxyz в пространстве не изменяется, то поступательное движение тела полностью описывается движением одной его точки. Например, точки О.
Понятно, что свойством оставаться параллельным самому себе при поступательном движении обладает и отрезок, соединяющий любые две точки тола. Это утверждение можно рассматривать в качестве одного из определений поступательного движения.
Можно дать еще и такое определение: при поступательном движении траектории всех точек таковы, что при совмещении совпадают.
Очевидны эквивалентность приведенных определений поступательного движения и следующий из них вывод о том, что изучение поступательного движения тела сводится к рассмотрению движения произвольно выбранной одной его точки.
2. Вращательное движение тела. Пусть точка О остается неподвижной, а при движении тела изменяется лишь ориентация связанных осей. В этом случае говорят, что твердое тело совершает вращательное движение. Описания такого движения математическими методами является весьма громоздким и не входит в наши задачи. Рассмотрим наиболее простой пример вращательного движения тела.
Пусть вращение системы Оxyz (твердого тела) происходит вокруг оси Оz, положение которой в пространстве остается неизменным . В этом случае траектории всех точек тела - окружности, лежащие в плоскостях, перпендикулярных оси Оz , так, что центры окружностей находятся на Оz.
В общем случае положение оси, вокруг которой происходит вращение тела, изменяется со временем.
В заключение заметим, что вращательное движение может совершать только тело. Выражение "вращательное движение точки" лишено смысла.
Сложное движение тела. Движение тела в общем случае представлено как суперпозиция поступательного и вращательного движений:
Сложное движение твердого тела = поступательное движение + вращательное движение.
В кинематике - разделе механики, изучающем геометрические свойства движения тел, выделяют кинематику материальной точки и кинематику твердого тела.
К кинематике точки приходим в следующих двух случаях:
а. При изучении поступательного движения тел. Это движение замечательно том, что оно полностью характеризуется движением одной из точек тела.
myunivercity.ru
