Moto meccanico e sua relatività. Sistema di riferimento

Dettagli Categoria: Meccanica Pubblicato il 17/03/2014 18:55 Visualizzazioni: 15360

Movimento meccanico vengono presi in considerazione punto materiale e Per corpo solido.

Moto di un punto materiale

Movimento in avanti di un corpo assolutamente rigido è un movimento meccanico durante il quale qualsiasi segmento di retta associato a questo corpo è sempre parallelo a se stesso in ogni istante.

Se colleghi mentalmente due punti qualsiasi di un corpo rigido con una linea retta, il segmento risultante sarà sempre parallelo a se stesso nel processo di movimento traslatorio.

Durante il movimento traslatorio tutti i punti del corpo si muovono equamente. Cioè percorrono la stessa distanza nello stesso tempo e si muovono nella stessa direzione.

Esempi di movimento traslatorio: il movimento di una cabina di ascensore, bilance meccaniche, una slitta che corre giù da una montagna, i pedali di una bicicletta, la piattaforma di un treno, i pistoni del motore rispetto ai cilindri.

Movimento rotatorio

Durante il movimento rotatorio, tutti i punti corpo fisico muovendosi in tondo. Tutti questi cerchi giacciono su piani paralleli tra loro. E i centri di rotazione di tutti i punti si trovano su una linea retta fissa, chiamata asse di rotazione. I cerchi descritti da punti giacciono su piani paralleli. E questi piani sono perpendicolari all'asse di rotazione.

Il movimento rotatorio è molto comune. Pertanto, il movimento dei punti sul cerchione di una ruota è un esempio di movimento rotatorio. Il movimento rotatorio è descritto dall'elica di un ventilatore, ecc.

Il moto rotatorio è caratterizzato dalle seguenti grandezze fisiche: velocità angolare di rotazione, periodo di rotazione, frequenza di rotazione, velocità lineare di un punto.

Velocità angolare Un corpo che ruota uniformemente viene chiamato valore pari al rapporto tra l'angolo di rotazione e il periodo di tempo durante il quale si è verificata questa rotazione.

Viene chiamato il tempo impiegato da un corpo per completare una rivoluzione completa periodo di rotazione (T).

Si chiama il numero di rivoluzioni che un corpo compie nell'unità di tempo velocità (f).

La frequenza e il periodo di rotazione sono legati tra loro dalla relazione T = 1/f.

Se un punto si trova a una distanza R dal centro di rotazione, la sua velocità lineare è determinata dalla formula:

Lezione 2. La relatività del moto meccanico. Quadri di riferimento. Caratteristiche del movimento meccanico: movimento, velocità, accelerazione.

Meccanica – branca della fisica che studia il movimento meccanico.

La meccanica si divide in cinematica, dinamica e statica.

La cinematica è una branca della meccanica in cui si considera il movimento dei corpi senza individuare le ragioni di tale movimento.Cinematica studia i modi per descrivere il movimento e la relazione tra le quantità che caratterizzano questi movimenti.

Problema cinematico: determinazione delle caratteristiche cinematiche del movimento (traiettorie di movimento, movimento, distanza percorsa, coordinate, velocità e accelerazione del corpo), nonché ottenimento di equazioni per la dipendenza di queste caratteristiche dal tempo.

Movimento meccanico del corpo chiama il cambiamento della sua posizione nello spazio rispetto ad altri corpi nel tempo.

Movimento meccanico relativamente , l'espressione “un corpo si muove” non ha senso finché non viene determinata in relazione a ciò che si considera il movimento. Il moto dello stesso corpo rispetto a corpi diversi risulta diverso. Per descrivere il movimento di un corpo è necessario indicare in relazione a quale corpo si considera il movimento. Questo corpo si chiamaente di riferimento . Anche il riposo è relativo (esempi: un passeggero in un treno fermo guarda il treno che passa)

Il compito principale della meccanica – essere in grado di calcolare le coordinate dei punti del corpo in qualsiasi momento.

Per risolvere questo problema è necessario disporre di un corpo dal quale misurare le coordinate, associargli un sistema di coordinate e disporre di un dispositivo per misurare gli intervalli di tempo.

Si formano il sistema di coordinate, il corpo di riferimento a cui è associato e il dispositivo per il conteggio del tempo sistema di riferimento , rispetto al quale viene considerato il movimento del corpo.

Sistemi di coordinate ci sono:

1. unidimensionale – la posizione del corpo su una linea retta è determinata da una coordinata x.

2. bidimensionale – la posizione di un punto sul piano è determinata da due coordinate xey.

3. tridimensionale – la posizione di un punto nello spazio è determinata da tre coordinate x, y e z.

Ogni corpo ha determinate dimensioni. Parti diverse del corpo si trovano in posti diversi nello spazio. Tuttavia in molti problemi di meccanica non è necessario indicare le posizioni delle singole parti del corpo. Se le dimensioni di un corpo sono piccole rispetto alle distanze dagli altri corpi, allora questo corpo può essere considerato il suo punto materiale. Questo può essere fatto, ad esempio, quando si studia il movimento dei pianeti attorno al Sole.

Se tutte le parti del corpo si muovono allo stesso modo, tale movimento è chiamato traslatorio.

Ad esempio, le cabine dell'attrazione “Ruota Gigante”, un'auto su un tratto rettilineo del binario, ecc. si muovono in traslazione. Quando un corpo si muove in avanti, può anche essere considerato un punto materiale.

Punto materialeè un corpo le cui dimensioni possono essere trascurate in determinate condizioni .

Il concetto di punto materiale gioca un ruolo importante nella meccanica. Un corpo può essere considerato un punto materiale se le sue dimensioni sono piccole rispetto alla distanza che percorre, o rispetto alla distanza da esso ad altri corpi.

Esempio . Dimensioni stazione orbitale, situato in orbita vicino alla Terra, può essere ignorato e quando si calcola la traiettoria di un veicolo spaziale durante l'attracco a una stazione, non si può fare a meno di tener conto delle sue dimensioni.

Caratteristiche del movimento meccanico: movimento, velocità, accelerazione.

Il movimento meccanico è caratterizzato da tre quantità fisiche: movimento, velocità e accelerazione.

Muovendosi nel tempo da un punto all'altro, un corpo (punto materiale) descrive una certa linea, chiamata traiettoria del corpo.

Si chiama la linea lungo la quale si muove un punto sul corpo traiettoria di movimento.

La lunghezza della traiettoria è chiamata distanza percorsa modo.

Designatoio, misurato dentrometri . (traiettoria – traccia, percorso – distanza)

Distanza percorsa l pari alla lunghezza dell'arco della traiettoria percorsa dal corpo in un tempo t.Sentiero – quantità scalare .

Muovendo il corpo chiamato segmento di linea retta diretto che collega la posizione iniziale di un corpo con la sua posizione successiva. Lo spostamento è una quantità vettoriale.

Viene chiamato il vettore che collega i punti iniziale e finale di una traiettoria in movimento.

DesignatoS , misurato in metri (lo spostamento è un vettore, il modulo di spostamento è uno scalare)

Velocità - una quantità fisica vettoriale che caratterizza la velocità di movimento di un corpo, numericamente uguale al rapporto tra il movimento in un breve periodo di tempo e il valore di questo intervallo.

Designato v

Formula di velocità:O

Unità di misura SI –SM .

In pratica l'unità di velocità utilizzata è il km/h (36 km/h = 10 m/s).

Misura la velocitàtachimetro .

Accelerazione - grandezza fisica vettoriale che caratterizza la velocità di variazione della velocità, numericamente pari al rapporto tra la variazione di velocità e il periodo di tempo durante il quale tale variazione si è verificata.

Se la velocità cambia in modo uniforme durante l'intero movimento, l'accelerazione può essere calcolata utilizzando la formula:

Si misura l'accelerazioneaccelerometro

Unità SISM 2

Pertanto, le principali grandezze fisiche nella cinematica di un punto materiale sono la distanza percorsaio, movimento, velocità e accelerazione. Sentierol è una quantità scalare. Lo spostamento, la velocità e l'accelerazione sono grandezze vettoriali. Per impostare una quantità vettoriale, è necessario impostarne la grandezza e indicare la direzione. Le quantità vettoriali obbediscono a determinate regole matematiche. I vettori possono essere proiettati sugli assi delle coordinate, possono essere aggiunti, sottratti, ecc.

Relatività del moto meccanico.

Il movimento meccanico è relativo. Il moto dello stesso corpo rispetto a corpi diversi risulta diverso.

Ad esempio, un'auto si muove lungo la strada. Ci sono persone in macchina. Le persone si muovono insieme all'auto lungo la strada. Cioè, le persone si muovono nello spazio rispetto alla strada. Ma rispetto all’auto stessa, le persone non si muovono. Questo dimostra.

Per descrivere il movimento di un corpo è necessario indicare in relazione a quale corpo si considera il movimento. Questo organismo è chiamato organismo di riferimento. Anche la pace è relativa. Ad esempio, un passeggero su un treno fermo guarda un treno che passa e non si rende conto di quale treno si sta muovendo finché non guarda il cielo o la terra.

Tutti i corpi nell'Universo si muovono, quindi non esistono corpi in assoluto riposo. Per lo stesso motivo è possibile determinare se un corpo si muove o no solo rispetto a qualche altro corpo.

Ad esempio, un'auto si muove lungo la strada. La strada si trova sul pianeta Terra. La strada è ferma. Pertanto, è possibile misurare la velocità di un'auto rispetto a una strada stazionaria. Ma la strada è stazionaria rispetto alla Terra. Tuttavia, la Terra stessa ruota attorno al Sole. Di conseguenza, anche la strada insieme all'auto ruota attorno al Sole. Di conseguenza, l'auto non effettua solo un movimento traslatorio, ma anche un movimento rotatorio (rispetto al Sole). Ma rispetto alla Terra, l'auto compie solo movimenti traslatori. Questo dimostrarelatività del moto meccanico .

Il movimento dello stesso corpo può apparire diverso dal punto di vista di osservatori diversi. La velocità, la direzione del movimento e il tipo di traiettoria del corpo saranno diversi per i diversi osservatori. Senza indicare il corpo di riferimento, parlare di movimento non ha senso. Ad esempio, un passeggero seduto su un treno è fermo rispetto alla carrozza, ma si muove con la carrozza rispetto alla banchina della stazione.

Illustriamo ora a diversi osservatori la differenza nel tipo di traiettoria di un corpo in movimento. Mentre sei sulla Terra, puoi facilmente vedere punti luminosi e veloci - i satelliti - nel cielo notturno. Si muovono in orbite circolari attorno alla Terra, cioè attorno a noi. Sediamoci adesso veicolo spaziale, volando verso il sole. Vedremo che ora ogni satellite si muove non in un cerchio attorno alla Terra, ma in una spirale attorno al Sole:

Relatività del moto meccanico – questa è la dipendenza dalla scelta della traiettoria del corpo, della distanza percorsa, del movimento e della velocità sistemi di riferimento .

Il movimento dei corpi può essere descritto in vari sistemi conto alla rovescia. Dal punto di vista cinematico tutti i sistemi di riferimento sono uguali. Tuttavia, le caratteristiche cinematiche del movimento, come traiettoria, spostamento, velocità, risultano diverse nei diversi sistemi. Le quantità che dipendono dalla scelta del sistema di riferimento in cui vengono misurate sono dette relative.

Galileo ha dimostrato che nelle condizioni terrestri ciò è praticamente verolegge d'inerzia. Secondo questa legge, l'azione delle forze su un corpo si manifesta in variazioni di velocità; per mantenere il movimento con una velocità costante in grandezza e direzione, non è richiesta la presenza di forze.Vengono chiamati sistemi di riferimento in cui è soddisfatta la legge di inerzia sistemi di riferimento inerziale (IRS) .

I sistemi che ruotano o accelerano non sono inerziali.

La terra non può essere considerata completamente ISO: ruota, ma per la maggior parte dei nostri scopiI sistemi di riferimento associati alla Terra, con una buona approssimazione, possono essere considerati inerziali. Anche un sistema di riferimento che si muove uniformemente e rettilineamente rispetto all'ISO è inerziale.

G. Galileo e I. Newton erano profondamente consapevoli di ciò che chiamiamo oggiil principio di relatività , secondo cui leggi meccaniche la fisica dovrebbe essere la stessa in tutti gli ISO nelle stesse condizioni iniziali.

Ne consegue che nessuna ISO differisce in alcun modo da un altro sistema di riferimento. Tutti gli ISO sono equivalenti in termini di fenomeni meccanici.

Il principio di relatività di Galileo si basa su alcuni presupposti che si basano sulla nostra esperienza quotidiana. Nella meccanica classicaspazio Etempo sono consideratiassoluto . Si presuppone che la lunghezza dei corpi sia la stessa in qualsiasi sistema di riferimento e che il tempo scorra allo stesso modo nei diversi sistemi di riferimento. Si presume chepeso corpo, così cometutta la mia forza rimangono invariati quando si passa da un ISO all'altro.

L'esperienza quotidiana ci convince della validità del principio di relatività, ad esempio in un treno o in un aereo che si muove uniformemente, i corpi si muovono come sulla Terra;

Non esiste alcun esperimento che possa essere utilizzato per stabilire quale sistema di riferimento sia effettivamente fermo e quale sia in movimento. Non esistono sistemi di riferimento in stato di riposo assoluto.

Se si lancia una moneta verticalmente verso l'alto su un carrello in movimento, cambierà solo la coordinata dell'UO nel sistema di riferimento associato al carrello.

Nel sistema di riferimento associato alla Terra, cambiano le coordinate di OU e OX.

Di conseguenza, la posizione dei corpi e le loro velocità nei diversi sistemi di riferimento sono diverse.

Consideriamo il moto di uno stesso corpo rispetto a due diversi sistemi di riferimento: stazionario e in movimento.

Una barca attraversa un fiume perpendicolarmente al corso del fiume, muovendosi ad una certa velocità rispetto all'acqua. Il movimento della barca è monitorato da 2 osservatori: uno fermo sulla riva, l'altro su una zattera che galleggia con la corrente. La zattera è ferma rispetto all'acqua, ma rispetto alla riva si muove alla velocità della corrente.

Associaremo un sistema di coordinate a ciascun osservatore.

X0Y – sistema di coordinate fisso.

X’0’Y’ – sistema di coordinate mobili.

S – movimento della barca rispetto alla SO stazionaria.

S 1 – movimento dell'imbarcazione rispetto al telaio mobile

S 2 – movimento del sistema di riferimento mobile rispetto al sistema di riferimento stazionario.

Secondo la legge dell'addizione vettoriale

Otteniamo la velocità dividendo S per t:

v – velocità del corpo rispetto a un CO stazionario

v 1 – velocità del corpo relativa alla CO in movimento

v 2 – velocità del sistema di riferimento in movimento rispetto al sistema di riferimento stazionario

Questa formula esprimelegge classica dell'addizione della velocità: la velocità di un corpo rispetto a un CO stazionario è uguale alla somma geometrica della velocità del corpo rispetto a un CO in movimento e della velocità di un CO in movimento rispetto a un CO stazionario.

In forma scalare, la formula sarà simile a:

Galileo fu il primo a ottenere questa formula.

Principio di relatività di Galileo : tutti i sistemi di riferimento inerziali sono uguali; Il passaggio del tempo, la massa, l'accelerazione e la forza si scrivono allo stesso modo .

Da scuola, probabilmente tutti ricordano quello che viene chiamato movimento meccanico del corpo. In caso contrario, in questo articolo cercheremo non solo di ricordare questo termine, ma anche di aggiornarlo conoscenza di base da un corso di fisica, o più precisamente dalla sezione “Meccanica Classica”. Mostrerà anche esempi di come questo concetto viene utilizzato non solo in una determinata disciplina, ma anche in altre scienze.

Meccanica

Per prima cosa, vediamo cosa significa questo concetto. La meccanica è una branca della fisica che studia il movimento di vari corpi, l'interazione tra loro, nonché l'influenza di terze forze e fenomeni su questi corpi. Il movimento di un'auto in autostrada, il calcio di un pallone da calcio in porta: tutto questo è studiato in questa particolare disciplina. Di solito, quando si usa il termine “Meccanica”, si intende “Meccanica classica”. Di cosa si tratta, discuteremo con te di seguito.

La meccanica classica è divisa in tre grandi sezioni.

1. Cinematica: studia il movimento dei corpi senza considerare la questione del perché si muovono? Qui siamo interessati a quantità come percorso, traiettoria, spostamento, velocità.
2. La seconda sezione è la dinamica. Studia le cause del movimento, utilizzando concetti come lavoro, forza, massa, pressione, impulso, energia.
3. E la terza sezione, la più piccola, studia uno stato come l'equilibrio. È diviso in due parti. Si illumina l'equilibrio solidi e il secondo: liquidi e gas.

Molto spesso la meccanica classica è chiamata meccanica newtoniana, perché si basa sulle tre leggi di Newton.

Le tre leggi di Newton

Furono delineati per la prima volta da Isaac Newton nel 1687.

1. La prima legge parla dell'inerzia di un corpo. Questa è una proprietà per cui la direzione e la velocità di movimento di un punto materiale vengono preservate se su di esso non agiscono forze esterne.
2. La seconda legge afferma che un corpo, acquistando accelerazione, coincide con questa accelerazione nella direzione, ma diventa dipendente dalla sua massa.
3. La terza legge afferma che la forza di azione è sempre uguale alla forza di reazione.

Tutte e tre le leggi sono assiomi. In altre parole, si tratta di postulati che non richiedono prova.

Cos'è il movimento meccanico?

Questo è un cambiamento nella posizione di un corpo nello spazio, rispetto ad altri corpi nel tempo. In questo caso, i punti materiali interagiscono secondo le leggi della meccanica.

Diviso in diverse tipologie:

• Il movimento di un punto materiale viene misurato trovando le sue coordinate e monitorando i cambiamenti delle coordinate nel tempo. Trovare questi indicatori significa calcolare i valori lungo gli assi delle ascisse e delle ordinate. Questo è studiato dalla cinematica di un punto, che opera con concetti come traiettoria, spostamento, accelerazione e velocità. Il movimento dell'oggetto può essere rettilineo o curvilineo.
• Il moto di un corpo rigido consiste nello spostamento di un punto, preso come base, e nel movimento di rotazione attorno ad esso. Studiato dalla cinematica dei corpi rigidi. Il movimento può essere traslatorio, cioè di rotazione attorno dato punto non si verifica e l'intero corpo si muove in modo uniforme, oltre che piatto, se l'intero corpo si muove parallelamente al piano.
• C'è anche il movimento di un mezzo continuo. Questo è commovente grande quantità punti collegati solo da qualche campo o area. A causa dei numerosi corpi in movimento (o punti materiali), qui un sistema di coordinate non è sufficiente. Pertanto, ci sono tanti sistemi di coordinate quanti sono i corpi. Un esempio di ciò è un'onda sul mare. È continuo, ma è costituito da un gran numero di punti individuali su molti sistemi di coordinate. Quindi risulta che il movimento di un'onda è il movimento di un mezzo continuo.

Relatività del movimento

Esiste anche un concetto in meccanica come la relatività del movimento. Questa è l'influenza di qualsiasi sistema di riferimento sul movimento meccanico. Come capirlo? Il sistema di riferimento è il sistema di coordinate più l'orologio. In poche parole, sono gli assi x e ordinate combinati con i minuti. Utilizzando un tale sistema, viene determinato durante il periodo di tempo in cui un punto materiale ha percorso una determinata distanza. In altre parole, si è spostato rispetto all'asse delle coordinate o ad altri corpi.

I sistemi di riferimento possono essere: comovente, inerziale e non inerziale. Spieghiamo:

• La CO inerziale è un sistema in cui i corpi, producendo quello che viene chiamato movimento meccanico di un punto materiale, lo fanno in modo rettilineo e uniforme o sono generalmente in quiete.
• Di conseguenza, un CO non inerziale è un sistema che si muove con accelerazione o ruota rispetto al primo CO.
• L'accompagnamento CO è un sistema che, insieme ad un punto materiale, esegue quello che viene chiamato il movimento meccanico del corpo. In altre parole, dove e a quale velocità si muove un oggetto, anche questa CO si muove con esso.

Punto materiale

Perché a volte viene utilizzato il concetto di “corpo” e talvolta di “punto materiale”? Il secondo caso è indicato quando le dimensioni dell'oggetto stesso possono essere trascurate. Cioè, parametri come massa, volume, ecc., non hanno importanza per risolvere il problema in questione. Ad esempio, se l'obiettivo è scoprire la velocità con cui un pedone si muove rispetto al pianeta Terra, è possibile trascurare l'altezza e il peso del pedone. È un punto materiale. Il movimento meccanico di questo oggetto non dipende dai suoi parametri.

Concetti e quantità del moto meccanico utilizzati

In meccanica, operano con varie quantità, con l'aiuto delle quali vengono impostati i parametri, scritte le condizioni dei problemi e trovata una soluzione. Elenchiamoli.

• Un cambiamento nella posizione di un corpo (o di un punto materiale) rispetto allo spazio (o a un sistema di coordinate) nel tempo è chiamato spostamento. Il movimento meccanico di un corpo (punto materiale), infatti, è sinonimo del concetto di “movimento”. È solo che il secondo concetto viene utilizzato in cinematica e il primo in dinamica. La differenza tra queste sottosezioni è stata spiegata sopra.
• Una traiettoria è una linea lungo la quale un corpo (un punto materiale) esegue quello che viene chiamato movimento meccanico. La sua lunghezza è chiamata percorso.
• La velocità è il movimento di qualsiasi punto materiale (corpo) rispetto a un dato sistema di reporting. Anche la definizione del sistema di reporting è stata data in precedenza.

Le quantità incognite utilizzate per determinare il movimento meccanico si trovano nei problemi che utilizzano la formula: S=U*T, dove “S” è la distanza, “U” è la velocità e “T” è il tempo.

Dalla storia

Il concetto stesso di “meccanica classica” è apparso nell’antichità e ne ha favorito lo sviluppo ad un ritmo veloce costruzione. Archimede formulò e descrisse il teorema dell'addizione forze parallele, ha introdotto il concetto di "centro di gravità". È così che è iniziata la statica.

Grazie a Galileo, la “Dinamica” cominciò a svilupparsi nel XVII secolo. La legge d'inerzia e il principio di relatività sono il suo merito.

Isaac Newton, come accennato in precedenza, introdusse tre leggi che costituirono la base della meccanica newtoniana. Ha scoperto anche la legge gravità universale. Fu così che furono gettate le basi della meccanica classica.

Meccanica non classica

Con lo sviluppo della fisica come scienza e con l'emergere di grandi opportunità nei campi dell'astronomia, della chimica, della matematica e altri, la meccanica classica divenne gradualmente non quella principale, ma una delle tante scienze richieste. Quando iniziarono a introdurre e a operare attivamente con concetti come la velocità della luce, la teoria quantistica dei campi e così via, le leggi alla base della “Meccanica” iniziarono a mancare.

La meccanica quantistica è una branca della fisica che si occupa dello studio dei corpi ultrapiccoli (punti materiali) sotto forma di atomi, molecole, elettroni e fotoni. Questa disciplina descrive molto bene le proprietà delle particelle ultra-piccole. Inoltre, prevede il loro comportamento in una determinata situazione, nonché in base all'impatto. Le previsioni fatte dalla meccanica quantistica possono differire in modo molto significativo dai presupposti della meccanica classica, poiché quest'ultima non è in grado di descrivere tutti i fenomeni e i processi che si verificano a livello di molecole, atomi e altre cose - molto piccole e invisibili ad occhio nudo.

La meccanica relativistica è una branca della fisica che si occupa dello studio di processi, fenomeni e leggi a velocità paragonabili alla velocità della luce. Tutti gli eventi studiati da questa disciplina si verificano nello spazio quadridimensionale, in contrasto con lo spazio tridimensionale “classico”. Cioè, aggiungiamo un altro indicatore all'altezza, alla larghezza e alla lunghezza: il tempo.

Quale altra definizione di movimento meccanico esiste?

Abbiamo trattato solo i concetti di base relativi alla fisica. Ma il termine stesso non è usato solo nella meccanica, sia essa classica o non classica.

Nella scienza chiamata "Statistica socioeconomica" la definizione del movimento meccanico della popolazione è data come migrazione. In altre parole, si tratta del movimento di persone su lunghe distanze, ad esempio, verso paesi vicini o continenti vicini allo scopo di cambiare luogo di residenza. Le ragioni di tale spostamento potrebbero essere l’impossibilità di continuare a vivere nel proprio territorio a causa di disastri naturali, come inondazioni persistenti o siccità, problemi economici e problemi sociali nel proprio Stato, così come l’intervento di forze esterne, ad esempio la guerra.

Questo articolo esamina ciò che viene chiamato movimento meccanico. Gli esempi vengono forniti non solo dalla fisica, ma anche da altre scienze. Ciò indica che il termine è ambiguo.

Movimento meccanicoè un cambiamento nella posizione di un corpo nello spazio rispetto ad altri corpi.

Ad esempio, un'auto si muove lungo la strada. Ci sono persone in macchina. Le persone si muovono insieme all'auto lungo la strada. Cioè, le persone si muovono nello spazio rispetto alla strada. Ma rispetto all’auto stessa, le persone non si muovono. Questo si presenta. Successivamente considereremo brevemente principali tipologie di movimento meccanico.

Movimento in avanti- questo è il movimento di un corpo in cui tutti i suoi punti si muovono equamente.

Ad esempio, la stessa macchina avanza lungo la strada. Più precisamente, solo il corpo dell'auto compie un movimento traslatorio, mentre le sue ruote compiono un movimento rotatorio.

Movimento rotatorioè il movimento di un corpo attorno ad un certo asse. Con un tale movimento, tutti i punti del corpo si muovono in cerchi, il cui centro è questo asse.

Le ruote di cui abbiamo parlato eseguono un movimento di rotazione attorno ai propri assi e, allo stesso tempo, le ruote eseguono un movimento di traslazione insieme alla carrozzeria dell'auto. Cioè, la ruota effettua un movimento rotatorio rispetto all'asse e un movimento traslatorio rispetto alla strada.

Movimento oscillatorio- Questo è un movimento periodico che avviene alternativamente in due direzioni opposte.

Per esempio, movimento oscillatorio fa un pendolo in un orologio.

I movimenti di traslazione e rotazione sono i più tipi semplici movimento meccanico.

Relatività del moto meccanico

Tutti i corpi nell'Universo si muovono, quindi non esistono corpi in assoluto riposo. Per lo stesso motivo è possibile determinare se un corpo si muove o no solo rispetto a qualche altro corpo.

Ad esempio, un'auto si muove lungo la strada. La strada si trova sul pianeta Terra. La strada è ferma. Pertanto, è possibile misurare la velocità di un'auto rispetto a una strada stazionaria. Ma la strada è stazionaria rispetto alla Terra. Tuttavia, la Terra stessa ruota attorno al Sole. Di conseguenza, anche la strada insieme all'auto ruota attorno al Sole. Di conseguenza, l'auto non effettua solo un movimento traslatorio, ma anche un movimento rotatorio (rispetto al Sole). Ma rispetto alla Terra, l'auto compie solo movimenti traslatori. Questo dimostra relatività del moto meccanico.

Relatività del moto meccanico– questa è la dipendenza della traiettoria del corpo, della distanza percorsa, del movimento e della velocità dalla scelta sistemi di riferimento.

Punto materiale

In molti casi, la dimensione di un corpo può essere trascurata, poiché le dimensioni di questo corpo sono piccole rispetto alla distanza che questo corpo percorre, o rispetto alla distanza tra questo corpo e altri corpi. Per semplificare i calcoli, un tale corpo può convenzionalmente essere considerato un punto materiale che ha la massa di questo corpo.

Punto materiale è un corpo le cui dimensioni possono essere trascurate in determinate condizioni.

L'auto di cui abbiamo parlato più volte può essere considerata un punto materiale rispetto alla Terra. Ma se una persona si muove all'interno di questa macchina, non è più possibile trascurare le dimensioni dell'auto.

Di norma, quando risolviamo problemi di fisica, consideriamo il movimento di un corpo come movimento di un punto materiale, e operano con concetti come la velocità di un punto materiale, l'accelerazione di un punto materiale, la quantità di moto di un punto materiale, l'inerzia di un punto materiale, ecc.

Quadro di riferimento

Un punto materiale si muove rispetto ad altri corpi. Il corpo in relazione al quale viene considerato questo movimento meccanico è chiamato corpo di riferimento. Ente di riferimento vengono scelti arbitrariamente a seconda dei compiti da risolvere.

Associato all'organismo di riferimento sistema di coordinate, che è il punto di riferimento (origine). Il sistema di coordinate ha 1, 2 o 3 assi a seconda delle condizioni di guida. La posizione di un punto su una linea (1 asse), su un piano (2 assi) o nello spazio (3 assi) è determinata rispettivamente da una, due o tre coordinate. Per determinare la posizione del corpo nello spazio in qualsiasi momento è necessario anche impostare l'inizio del conteggio del tempo.

Quadro di riferimentoè un sistema di coordinate, un corpo di riferimento a cui è associato il sistema di coordinate e un dispositivo per misurare il tempo. Il movimento del corpo è considerato rispetto al sistema di riferimento. Lo stesso corpo rispetto a diversi corpi di riferimento in diversi sistemi di coordinate può avere coordinate completamente diverse.

Traiettoria del movimento dipende anche dalla scelta del sistema di riferimento.

Tipi di sistemi di riferimento possono essere diversi, ad esempio, un sistema di riferimento fisso, un sistema di riferimento mobile, un sistema di riferimento inerziale, un sistema di riferimento non inerziale.

Il movimento meccanico di un corpo è un cambiamento nella sua posizione rispetto ad altri corpi in un sistema di riferimento scelto, mentre il cambiamento nella posizione del corpo avviene in un periodo di tempo.

Il sistema di riferimento presuppone la presenza al suo interno di un corpo di riferimento, un'origine (punto) di riferimento su questo corpo, che ha una coordinata zero e almeno un asse di coordinate. Ad esempio, supponiamo che il corpo di riferimento sia un'autostrada e che il punto di riferimento sia un certo pilastro vicino ad essa. L'asse delle coordinate si estenderà lungo l'autostrada; a destra dello zero ci sarà la sua direzione positiva, a sinistra quella negativa. Sia presente una stazione di servizio a 500 metri dal pilastro nella direzione positiva dell'asse.

Diciamo che un autobus sta percorrendo l'autostrada verso una stazione di servizio. Se prendiamo un pilastro come punto di riferimento, l'autobus esegue un movimento meccanico rispetto ad esso, poiché la distanza tra loro cambia. Ma la stazione di servizio nel sistema di riferimento scelto non si muove (la sua distanza dalla colonna non cambia).

Sceglieremo ora un autobus come sistema di riferimento; su di esso verrà localizzata l'origine del riferimento. La distanza tra lui e il distributore di benzina varia; Diciamo che un autobus le si avvicina. Ora possiamo dire che la stazione di servizio cambia posizione rispetto all'autobus, il che significa che subisce un movimento meccanico.

Si scopre che in un sistema di riferimento (autobus) il corpo è sottoposto a movimento meccanico, ma in un altro (autostrada) no. Ecco perché lo dicono relativo al movimento meccanico. Con la sua relatività intendono dire che la presenza del movimento meccanico può essere valutata solo indicando uno specifico quadro di riferimento.

Inoltre la velocità del movimento meccanico del corpo dipende dal sistema di riferimento scelto. Supponiamo che, rispetto ad un palo sull'autostrada: un autobus viaggia ad una velocità di 60 km/h, e accanto ad esso un'auto passa nella stessa direzione ad una velocità di 100 km/h. Qual è la velocità dell'auto se prendiamo l'autobus come sistema di riferimento? In un'ora l'auto sarà a soli 40 km dall'autobus, il che significa che la velocità dell'auto nel sistema di riferimento associato all'autobus è di 40 km/h.

Consideriamo una persona seduta su un autobus. Rispetto al palo dell'autostrada si muove allo stesso modo di tutte le parti dell'autobus. Se come punto di partenza scegliamo un punto qualsiasi dell'autobus stesso, la persona seduta non esegue alcun movimento meccanico, cioè è a riposo. Anche in questo caso abbiamo a che fare con la relatività del movimento meccanico.

Lascia che la persona sull'autobus si alzi e inizi a muoversi. Ora esegue il movimento meccanico nel sistema di riferimento associato al bus. Tuttavia, la velocità della persona rispetto al palo sull'autostrada e al punto di riferimento selezionato sull'autobus sarà diversa.