Физика 1 ХТМУ

ФИЗИКА 1 ЧАСТ ХТМУ
I..Физични основи на класическата механика. Кинематични понятия и величини.
1. В областта на физиката класическата механика е един от основните подраздели на . Други подраздели са, и . Класическата механика съдържа набор от закони, които описват движението на под въздействието на . Изследването на движението на различни тела започва още от древността, затова класическата механика е една от най-старите, най-добре проучени и обемни по съдържание теми в науката и технологията. Терминът класическата механика е въведен в началото на 20 век, за да опише частта от физиката, започната с формулирането на математическите методи на и смятане, чиито основоположници са и и много други учени и философи от 17-ти век. Тя се опира на по-ранните астрономически теории на , който от своя страна използва точните наблюдения на и проучванията на законите за движение на . Названието я разграничава от новите теории - квантовата механика и . В днешно време много от модерните технологии се основават на принципите на квантовата механика.
Класическата механика описва движението на макроскопични и астронимически обекти, като например космически кораби, , и . Нчкои раздели описват закони, свързани с , или твърди тела. Класическата механика осигурява изключително точни резултати, докато сферата на проучване се ограничава с големи обекти и свързаните скорости не се доближават до скоростта на светлината.
Когато размерите на обектите станат достатъчно малки е необходимо да се въведе друга основна подобласт на механика, квантовата механика, която свързва макроскопичните закони на физиката с атомното естеството на материята и въвежда понятието за двойствената същност вълна - частица на елементарните частици. В случай на скорост, приближаваща се до скоростта на светлината, класическата механика отстъпва място на. обединява относителността със законите на Нютон за всемирното привличане.
.2. Кинематиката е дял от класическата , който описва на телата, без да отчита причините за това. Изучава траекториите им като функция на времето. В кинематиката пространството е евклидово, докато теорията на относителността ползва пространство на Минковски.-Основни понятия :
-
-
-
-
-
-
-
Изучаването на движението и на взаимодействието на телата се опро стява извънредно много, ако техните размери са толкова м алки, че може да се пренебрегнат. Такива т ела се наричат мат ериални точки.] Когато се преценява дали някое тяло или част от тяло може да се приеме за материална точка или не, се държи сметка единствено за отношението на неговите размери към другите разстояния, които влизат в разглежданата задача.
Положението на материалната точка се определя чрез трите й коорди нати -х, у, £ или чрез радиус-вектора г, който съединява началото на координатната система с точката. Дължината на радиус-вектора се нарича негов м од ул (фиг. 2). Между модула на радиус-вектора и координатите х, у и : съществува зависимостта [ г | = \]х'2+ у 2 + г 2- Ако точката е в покой, координатите й са постоянни величини: X = пост., у = ПОСТ., 2 = пост.,

Видове движения на идеално твърдо тяло

Тяло, което има определена форма и обем, и те не се изменят при движението му, се нарича идеално твърдо тяло или . Идеално твърдото тяло се дефинира и като система от материални точки, разстоянията между които не се променят. В действителност такива тела няма, но в случаите, когато деформациите са малки, тялото може да се разглежда като идеално твърдо.
Движение на тяло, при което всяка негова точка описва една и съща траектория (т.е. всяка мислена произволна отсечка от тялото се премества успоредно сама на себе си), се нарича постъпателно. При постъпателното движение всички точки от тялото се движат с еднаква скорост и затова могат да се разглеждат като една материална точка - центърът на масите на тялото. Вместо да се разглежда движението на цялото тяло, се разглежда движението на центъра на масите.
Идеално твърдото тяло може да извършва и въртеливи движения. При въртене всяка точка от тялото се движи по окръжност. Центровете на окръжностите лежат на една права - ос на въртене.
При движение на идеално твърдо тяло около постоянна ос всяка точка от тялото описва окръжност с център, който лежи на оста на въртене. Всички окръжности лежат в равнина, перпендикулярна на оста на въртене.
Движението на идеално твърдо тяло може да се разглежда като съставено от постъпателно движение на центъра на масите и въртене около ос, минаваща през центъра на масите.
Кинематика на въртене на идеално твърдо тяло
За кинематичното описание на въртенето на идеално твърдо тяло около неподвижна ос се използват величини и зависимости, които описват движението на материална точка по окръжност: ъгъл за определяне положението на точката по окръжността (φ); ъгъл за завъртане на радиус-вектора на точката (φ); средна и моментна ъглова скорост (ωср., ω; линейна скорост на различните точки (ν); средно и моментно ъглово ускорение (εср., ε); линейно ускорение на различните точки ( ). Интервалът от време, за който тялото извършва едно пълно завъртане около оста, е периодът (Т), а броят на завъртанията за единица време е честотата (ν).

2. Основни величини в кинематиката .
Моментна скорост:
Ако интервалът <Object: word/embeddings/oleObject1.bin> стане много малък <Object: word/embeddings/oleObject2.bin>, то . <Object: word/embeddings/oleObject3.bin>
Моментната скорост <Object: word/embeddings/oleObject4.bin>е винаги насочена по допирателната към траекторията в точката, съответстваща на дадения момент.

Средна скорост- <Object: word/embeddings/oleObject5.bin>; векторна величина, чиято посока съвпада с посоката на преместването <Object: word/embeddings/oleObject6.bin>.
Ако , <Object: word/embeddings/oleObject7.bin>, то движението е равномерно

Моментно ускорение:
Ако в момента <Object: word/embeddings/oleObject8.bin> скоростта е <Object: word/embeddings/oleObject9.bin>, а в момента <Object: word/embeddings/oleObject10.bin> скоростта е <Object: word/embeddings/oleObject11.bin>, то <Object: word/embeddings/oleObject12.bin>

Фиг.2
Величината
<Object: word/embeddings/oleObject13.bin> се нарича моментно ускорение. То характеризира бързината на изменение на скоростта във всяка точка от траекторията.
<Object: word/embeddings/oleObject14.bin>
Средно ускорение: Векторна величина, характеризираща изменението на скоростта по големина и посока
<Object: word/embeddings/oleObject15.bin>

Динамика на материална точка. Закони на Нютон. Закон за запазване на импулса. Закон за запазване на момента на импулса.
Динамика (от гръцката дума 5:узс|л:С —■ сила) се нарича отделът от механиката, в който се изучават зависимостите меж ду механичните движения на т елат а и техните взаимодействия. Тя е изградена върху три основни закона, формулирани от И. Нютон в неговото знаменито съчинение „Математични основи на философията на природата“ (Лон дон, 1687 г.). Тези закони са гениални обобщения на резултатите от из следванията на Архимед, Галилей,Кеплер, Нютон и други учени.
2.Динамика на матер. Точка.Закон на Нютон.Импулс
Закони на Нютон за движение на мат.точка:В основата на класическата механика са трите закона на динамиката формулирани от Нютон.1ви се отнася за движението на тела неизпитващи външни въсдействия и се формулира така:
-Всяко тяло,разглеждано като материална точка запазва състоянието си на покой или равномерно праволинейно движение докато действието от страна на други тела не го принуди да измени това си състояние.Свойството на телата да запазват състоянието си на покой или равномерно прав. движ при отсъствие на външни въздействия се нарича инерция.1ви закон на Нютон се нарича закон за инерцията .Движението на телата е винаги относително –извършва се само относно други реални тела.Системите по оношение на които е валиден закона се наричат инерциални отправни с-ми.Едно тяло се намира в покой защото действията на други тела в/ъ него външно се уравновесяват.2ри Състоянието на покой или праволинейно или праволинейно движение на едно тяло може да се промени само при действието на други тела.Това изменение на състоянието на тялото означава че то получава ускорение .Действието в/у едно тяло от страна на други тела води до деформация.За количественото характеризиране на тези действия се въвежда физичната величина “сила”.Вторият закон на Нютон се формулира така: -Изменението на скоросттан на движението на дадено тяло разглеждано като мат точкае прпорционално на приложената сила и се извършва по направленоето на правата по която дейсъва силата!Тела с по-малки маса получават по-голямо ускорение и обратното.Следователно вторият закон на Нютон се записва така :<Object: word/embeddings/oleObject16.bin>.Този закон е валиден само в инерциални отправни ц-ми .В механиката масата се разглежда като основна характеристика на тялото,показваща неговата способност да противостои на ускоряващите го сили и се нарича инертност .Единицата за сила –Нютон <Object: word/embeddings/oleObject17.bin>.3тия закон на Нютон допълва втория в смисъл че телата винаги си взаимодействат.Формулира се така:-Ако едно тяло действа на друго със сила <Object: word/embeddings/oleObject18.bin>,то второто тяло действа в/у първото със сила <Object: word/embeddings/oleObject19.bin>което има същата големина но е в противоположна посока на <Object: word/embeddings/oleObject20.bin> т.е <Object: word/embeddings/oleObject21.bin>= -<Object: word/embeddings/oleObject22.bin>.Уравнението на втория закон на Нютон <Object: word/embeddings/oleObject23.bin> може да се представи и във вида <Object: word/embeddings/oleObject24.bin>.Векторната величина <Object: word/embeddings/oleObject25.bin>=<Object: word/embeddings/oleObject26.bin> се нарича импулс в такъв случай втория закон на Н. се формулира така <Object: word/embeddings/oleObject27.bin> и се формулира така:
Производната на импулса на дадена материална точка по времето е равна на резултата на всички сили <Object: word/embeddings/oleObject28.bin>.Производната на импулса на система от брой тела е равна на векторната сума от всички външни сили <Object: word/embeddings/oleObject29.bin>Ако <Object: word/embeddings/oleObject30.bin> тогава <Object: word/embeddings/oleObject31.bin>, с което се изразява закона за запазване на импулса.Ако векторната сума на външните сили действащи в/ъ системата е равна на нула то имшпулсът на системата остава постоянна величина а центърът на масите на системата се движи без ускорение.

Закон за запазване на импулса (ЗЗИ) – законът за запазване на импулса е фундаментален физичен закон (основен, базов). Туй важи за затворени системи, т.е. такива системи при които не действат външни сили.
<Object: word/embeddings/oleObject32.bin><Object: word/embeddings/oleObject33.bin> - импулси съответстващи на точките 1,2 и 3<Object: word/embeddings/oleObject34.bin>
<Object: word/embeddings/oleObject35.bin><Object: word/embeddings/oleObject36.bin>
<Object: word/embeddings/oleObject37.bin>
<Object: word/embeddings/oleObject38.bin> - импулс на системата от материални точки
<Object: word/embeddings/oleObject39.bin>
Производната на времвто по импулса на дадена система е равен на сумата от всички външни сили действащи върху материалните точки.Нека системата от материални точки е затворена т.е. сумата от всички външни сили е равна на нула производната на импулса по времето =0<Object: word/embeddings/oleObject40.bin>Законът за запазване на импулса гласи че, за една затворена система от тела или материални точки импулсът е постоянна величина.
Момент на импулса на тяло . ЗЗМИ.

Работа, мощност, кинетична и потенциална енергия. Връзка между силата и потенциалната енергия. Закон за запазване на механичната енергия. Механичен принцип на относителността на Галилей.
Работа:
Понятието работа, както и много други понятия, физиката заимствува от всекидневния живот и практиката, но им придава строго определено, обективно съдържание. Съгласно физичното определение едно т яло върши работа, когато дейс