Mekanisk bevegelse og dens relativitet. Referansesystem

Detaljer Kategori: Mekanikk Publisert 17.03.2014 18:55 Visninger: 15360

Mekanisk bevegelse vurderes for materiell punkt og Til solid kropp.

Bevegelse av et materiell punkt

Bevegelse fremover av et absolutt stivt legeme er en mekanisk bevegelse der ethvert rett linjesegment knyttet til denne kroppen alltid er parallell med seg selv til enhver tid.

Hvis du mentalt forbinder to punkter på en stiv kropp med en rett linje, vil det resulterende segmentet alltid være parallelt med seg selv i prosessen med translasjonsbevegelse.

Under translasjonsbevegelser beveger alle punkter på kroppen seg likt. Det vil si at de reiser samme avstand på like lang tid og beveger seg i samme retning.

Eksempler på translasjonsbevegelser: bevegelsen av en heisvogn, mekaniske vekter, en slede som suser nedover et fjell, sykkelpedaler, en togplattform, motorstempler i forhold til sylindrene.

Rotasjonsbevegelse

Under rotasjonsbevegelse, alle punkter fysisk kropp beveger seg i sirkler. Alle disse sirklene ligger i plan parallelt med hverandre. Og sentrene for rotasjon av alle punkter er plassert på en fast rett linje, som kalles rotasjonsakse. Sirkler som er beskrevet av punkter ligger i parallelle plan. Og disse planene er vinkelrett på rotasjonsaksen.

Rotasjonsbevegelse er veldig vanlig. Dermed er bevegelsen av punkter på kanten av et hjul et eksempel på rotasjonsbevegelse. Rotasjonsbevegelse er beskrevet av en viftepropell, etc.

Rotasjonsbevegelse er preget av følgende fysiske størrelser: rotasjonsvinkelhastighet, rotasjonsperiode, rotasjonsfrekvens, lineær hastighet til et punkt.

Vinkelhastighet Et legeme som roterer jevnt kalles en verdi lik forholdet mellom rotasjonsvinkelen og tidsperioden denne rotasjonen skjedde.

Tiden det tar en kropp å fullføre en hel revolusjon kalles rotasjonsperiode (T).

Antall omdreininger et legeme gjør per tidsenhet kalles hastighet (f).

Rotasjonsfrekvens og periode er relatert til hverandre av relasjonen T = 1/f.

Hvis et punkt ligger i en avstand R fra rotasjonssenteret, bestemmes dets lineære hastighet av formelen:

Forelesning 2. Relativiteten til mekanisk bevegelse. Referanserammer. Kjennetegn ved mekanisk bevegelse: bevegelse, hastighet, akselerasjon.

Mekanikk - gren av fysikk som studerer mekanisk bevegelse.

Mekanikk er delt inn i kinematikk, dynamikk og statikk.

Kinematikk er en gren av mekanikk der bevegelse av kropper vurderes uten å identifisere årsakene til denne bevegelsen.Kinematikk studerer måter å beskrive bevegelse på og forholdet mellom mengder som karakteriserer disse bevegelsene.

Kinematikk problem: bestemmelse av kinematiske egenskaper ved bevegelse (bevegelsesbaner, bevegelse, tilbakelagt distanse, koordinater, hastighet og akselerasjon av kroppen), samt innhenting av ligninger for avhengigheten av disse egenskapene til tid.

Mekanisk kroppsbevegelse kalle endringen i sin posisjon i rommet i forhold til andre kropper over tid.

Mekanisk bevegelse relativt , uttrykket "en kropp beveger seg" er meningsløst inntil det er bestemt i forhold til hva bevegelsen vurderes. Bevegelsen til samme kropp i forhold til forskjellige kropper viser seg å være forskjellig. For å beskrive bevegelsen til en kropp er det nødvendig å angi i forhold til hvilken kropp bevegelsen vurderes. Denne kroppen kallesreferanseorgan . Hvile er også relativt (eksempler: en passasjer i et hvilende tog ser på toget som går forbi)

Mekanikkens hovedoppgave – kunne beregne koordinatene til kroppspunkter til enhver tid.

For å løse dette må du ha en kropp som koordinater måles fra, assosiere et koordinatsystem til den, og ha en enhet for å måle tidsintervaller.

Koordinatsystemet, referanselegemet det er knyttet til, og enheten for telletidsskjema referansesystem , i forhold til hvilken bevegelsen til kroppen vurderes.

Koordinatsystemer det er:

1. endimensjonal – kroppens posisjon på en rett linje bestemmes av én koordinat x.

2. todimensjonal – posisjonen til et punkt på planet bestemmes av to koordinater x og y.

3. tredimensjonal – posisjonen til et punkt i rommet bestemmes av tre koordinater x, y og z.

Hver kropp har visse dimensjoner. Ulike deler av kroppen er på forskjellige steder i rommet. Men i mange mekanikkproblemer er det ikke nødvendig å indikere posisjonene til individuelle deler av kroppen. Hvis dimensjonene til en kropp er små sammenlignet med avstandene til andre kropper, kan denne kroppen betraktes som dens materielle punkt. Dette kan for eksempel gjøres når man studerer bevegelsen til planeter rundt solen.

Hvis alle deler av kroppen beveger seg likt, kalles en slik bevegelse translasjonell.

For eksempel kan hytter i «Giant Wheel»-attraksjonen, en bil på en rett del av banen osv. bevege seg translasjonsmessig.

Materialpunkter en kropp hvis dimensjoner kan neglisjeres under gitte forhold .

Konseptet med et materialpunkt spiller en viktig rolle i mekanikk. En kropp kan betraktes som et materiell punkt hvis dens dimensjoner er små sammenlignet med avstanden den reiser, eller sammenlignet med avstanden fra den til andre kropper.

Eksempel . Dimensjoner orbital stasjon, som ligger i bane nær Jorden, kan ignoreres, og når man beregner banen til et romfartøy når man legger til kai med en stasjon, kan man ikke gjøre uten å ta hensyn til størrelsen.

Kjennetegn ved mekanisk bevegelse: bevegelse, hastighet, akselerasjon.

Mekanisk bevegelse er preget av tre fysiske mengder: bevegelse, hastighet og akselerasjon.

Når man beveger seg over tid fra ett punkt til et annet, beskriver en kropp (materiell punkt) en bestemt linje, som kalles kroppens bane.

Linjen som et punkt på kroppen beveger seg langs kalles bevegelsesbane.

Lengden på banen kalles tilbakelagt distanse vei.

Utpektjeg, målt imeter . (bane – spor, bane – avstand)

Tilbakelagt avstand l lik buelengden til banen som kroppen krysser i en tid t.Sti – skalær mengde .

Ved å bevege kroppen kalt et rettet rett linjesegment som forbinder den opprinnelige posisjonen til en kropp med dens etterfølgende posisjon. Forskyvning er en vektormengde.

Vektoren som forbinder start- og sluttpunktene til en bane kalles flytte.

UtpektS , målt i meter (forskyvning er en vektor, forskyvningsmodul er en skalar).

Hastighet - en fysisk vektorstørrelse som karakteriserer bevegelseshastigheten til en kropp, numerisk lik forholdet mellom bevegelse over en kort tidsperiode og verdien av dette intervallet.

Utpekt v

Hastighetsformel:eller

SI-måleenhet –m/s .

I praksis er hastighetsenheten som brukes km/t (36 km/t = 10 m/s).

Mål hastighetspeedometer .

Akselerasjon - Vektorfysisk mengde som karakteriserer hastighetsendringen i hastighet, numerisk lik forholdet mellom hastighetsendringen og tidsperioden denne endringen skjedde.

Hvis hastigheten endres likt gjennom hele bevegelsen, kan akselerasjonen beregnes ved hjelp av formelen:

Akselerasjon målesakselerometer

SI-enhetm/s 2

Dermed er de viktigste fysiske størrelsene i kinematikken til et materialpunkt den tilbakelagte avstandenjeg, bevegelse, hastighet og akselerasjon. Stil er en skalar mengde. Forskyvning, hastighet og akselerasjon er vektorstørrelser. For å angi en vektormengde, må du angi størrelsen og angi retningen. Vektormengder overholder visse matematiske regler. Vektorer kan projiseres på koordinatakser, de kan legges til, trekkes fra osv.

Relativiteten til mekanisk bevegelse.

Mekanisk bevegelse er relativ. Bevegelsen til samme kropp i forhold til forskjellige kropper viser seg å være forskjellig.

For eksempel beveger en bil seg langs veien. Det er folk i bilen. Folk beveger seg sammen med bilen langs veien. Det vil si at folk beveger seg i rommet i forhold til veien. Men i forhold til selve bilen beveger ikke folk seg. Dette viser.

For å beskrive bevegelsen til en kropp er det nødvendig å angi i forhold til hvilken kropp bevegelsen vurderes. Dette organet kalles referanseorganet. Fred er også relativt. For eksempel ser en passasjer på et stillestående tog på et tog som passerer og skjønner ikke hvilket tog som beveger seg før han ser på himmelen eller bakken.

Alle kropper i universet beveger seg, så det er ingen kropper som er i absolutt hvile. Av samme grunn er det mulig å bestemme om en kropp beveger seg eller ikke bare i forhold til en annen kropp.

For eksempel beveger en bil seg langs veien. Veien ligger på planeten Jorden. Veien er stille. Derfor er det mulig å måle hastigheten til en bil i forhold til en stillestående vei. Men veien er stasjonær i forhold til jorden. Jorden selv kretser imidlertid rundt solen. Følgelig dreier veien sammen med bilen også rundt solen. Følgelig gjør bilen ikke bare translasjonsbevegelse, men også rotasjonsbevegelse (i forhold til solen). Men i forhold til jorden gjør bilen bare translasjonsbevegelser. Dette viserrelativiteten til mekanisk bevegelse .

Bevegelsen til samme kropp kan se annerledes ut fra forskjellige observatørers synspunkt. Hastigheten, bevegelsesretningen og kroppens bane vil være forskjellig for ulike observatører. Uten å angi referansekroppen er det meningsløst å snakke om bevegelse. For eksempel er en sittende passasjer på et tog i ro i forhold til vognen, men beveger seg med vognen i forhold til stasjonsperrongen.

La oss nå illustrere for forskjellige observatører forskjellen i typen bane for en bevegelig kropp. Mens du er på jorden, kan du enkelt se lyse, raskt flygende prikker - satellitter - på nattehimmelen. De beveger seg i sirkulære baner rundt jorden, det vil si rundt oss. La oss sitte inne nå romskip, flyr mot solen. Vi vil se at nå beveger hver satellitt seg ikke i en sirkel rundt jorden, men i en spiral rundt solen:

Relativiteten til mekanisk bevegelse – dette er avhengigheten av kroppens bane, tilbakelagt avstand, bevegelse og hastighet på valget referansesystemer .

Bevegelsen av kropper kan beskrives i ulike systemer nedtelling. Fra et kinematikksynspunkt er alle referansesystemer like. Imidlertid viser de kinematiske egenskapene til bevegelse, som bane, forskyvning, hastighet, å være forskjellige i forskjellige systemer. Mengder som avhenger av valget av referansesystemet de måles i kalles relative.

Galileo viste at under jordforhold er det praktisk talt santtreghetsloven. I henhold til denne loven manifesterer kraftens virkning på en kropp seg i endringer i hastighet; for å opprettholde bevegelse med konstant hastighet i størrelse og retning, er tilstedeværelsen av krefter ikke nødvendig.Referansesystemer der treghetsloven er oppfylt kalles treghetsreferansesystemer (IRS) .

Systemer som roterer eller akselererer er ikke-trege.

Jorden kan ikke betraktes som fullstendig ISO: den roterer, men for de fleste av våre formålreferansesystemer assosiert med jorden, til en ganske god tilnærming, kan tas som treghet. Et referansesystem som beveger seg jevnt og rettlinjet i forhold til ISO er også treghets.

G. Galileo og jeg. Newton var dypt klar over det vi kaller i dagrelativitetsprinsippet , Hvorved mekaniske lover Fysikken skal være lik i alle ISO-er under de samme startforholdene.

Det følger av dette: ikke en eneste ISO skiller seg på noen måte fra et annet referansesystem. Alle ISO-er er likeverdige når det gjelder mekaniske fenomener.

Galileos relativitetsprinsipp er basert på visse antakelser som er basert på vår hverdagserfaring. I klassisk mekanikkrom Ogtid er vurdertabsolutt . Det antas at lengden på kropper er den samme i alle referansesystemer og at tiden flyter likt i forskjellige referansesystemer. Det antas atvekt kropp, så vel somall min styrke forblir uendret når du går fra en ISO til en annen.

Hverdagserfaring overbeviser oss om gyldigheten av relativitetsprinsippet, for eksempel i et jevnt bevegelig tog eller fly, beveger kropper seg på samme måte som på jorden.

Det er ikke noe eksperiment som kan brukes til å fastslå hvilken referanseramme som faktisk er i ro og hvilken som beveger seg. Det er ingen referansesystemer i en tilstand av absolutt hvile.

Hvis du kaster en mynt vertikalt oppover på en vogn i bevegelse, vil bare koordinaten til OU endres i referansesystemet knyttet til vognen.

I referansesystemet knyttet til jorden endres koordinatene til OU og OX.

Følgelig er posisjonen til legemer og deres hastigheter i forskjellige referansesystemer forskjellige.

La oss vurdere bevegelsen til den samme kroppen i forhold til to forskjellige referansesystemer: stasjonær og bevegelig.

En båt krysser en elv vinkelrett på strømmen av elven, og beveger seg med en viss hastighet i forhold til vannet. Båtens bevegelse overvåkes av 2 observatører: en stasjonær på land, den andre på en flåte som flyter med strømmen. Flåten er stasjonær i forhold til vannet, men i forhold til kysten beveger den seg med strømmens hastighet.

Vi vil knytte et koordinatsystem til hver observatør.

X0Y – fast koordinatsystem.

X'0'Y' – bevegelig koordinatsystem.

S – bevegelse av båten i forhold til den stasjonære CO.

S 1 – bevegelse av båten i forhold til den bevegelige rammen

S 2 – bevegelse av det bevegelige referansesystemet i forhold til den stasjonære referanserammen.

I henhold til loven om vektoraddisjon

Vi får hastigheten ved å dele S med t:

v – kroppshastighet i forhold til en stasjonær CO

v 1 – Kroppshastighet i forhold til bevegelig CO

v 2 – hastigheten til den bevegelige referanserammen i forhold til den stasjonære referanserammen

Denne formelen uttrykkerklassisk lov om hastighetsaddisjon: hastigheten til et legeme i forhold til en stasjonær CO er lik den geometriske summen av kroppens hastighet i forhold til en bevegelig CO og hastigheten til en bevegelig CO i forhold til en stasjonær CO.

I skalarform vil formelen se slik ut:

Galileo var den første som fikk denne formelen.

Galileos relativitetsprinsipp : alle treghetsreferansesystemer er like; tidens gang, masse, akselerasjon og kraft skrives på samme måte .

Fra skolen husker nok alle det som kalles mekanisk bevegelse av kroppen. Hvis ikke, vil vi i denne artikkelen prøve ikke bare å huske dette begrepet, men også å oppdatere grunnleggende kunnskap fra et fysikkkurs, eller mer presist fra delen "Klassisk mekanikk". Den vil også vise eksempler på hvordan dette konseptet brukes ikke bare i en bestemt disiplin, men også i andre vitenskaper.

Mekanikk

La oss først se på hva dette konseptet betyr. Mekanikk er en gren av fysikk som studerer bevegelsen til ulike kropper, samspillet mellom dem, så vel som påvirkningen av tredje krefter og fenomener på disse kroppene. Bevegelsen av en bil på motorveien, sparking av en fotball inn i mål - alt dette studeres i denne spesielle disiplinen. Vanligvis, når du bruker begrepet "mekanikk", betyr de "klassisk mekanikk". Hva dette er, vil vi diskutere med deg nedenfor.

Klassisk mekanikk er delt inn i tre store seksjoner.

1. Kinematikk - den studerer bevegelsen til kropper uten å vurdere spørsmålet om hvorfor de beveger seg? Her er vi interessert i slike størrelser som bane, bane, forskyvning, hastighet.
2. Den andre delen er dynamikk. Hun studerer årsakene til bevegelse ved å bruke begreper som arbeid, kraft, masse, trykk, impuls, energi.
3. Og den tredje delen, den minste, studerer en slik tilstand som balanse. Den er delt i to deler. Den ene lyser opp balansen faste stoffer, og den andre - væsker og gasser.

Svært ofte kalles klassisk mekanikk Newtonsk mekanikk, fordi den er basert på Newtons tre lover.

Newtons tre lover

De ble først skissert av Isaac Newton i 1687.

1. Den første loven snakker om tregheten til en kropp. Dette er en egenskap der bevegelsesretningen og -hastigheten til et materialpunkt bevares dersom ingen ytre krefter virker på det.
2. Den andre loven sier at et legeme, som får akselerasjon, faller sammen med denne akselerasjonen i retning, men blir avhengig av massen.
3. Den tredje loven sier at virkningskraften alltid er lik reaksjonskraften.

Alle tre lovene er aksiomer. Dette er med andre ord postulater som ikke krever bevis.

Hva er mekanisk bevegelse?

Dette er en endring i posisjonen til en kropp i rommet, i forhold til andre kropper over tid. I dette tilfellet samhandler materialpunkter i henhold til mekanikkens lover.

Delt inn i flere typer:

• Bevegelsen til et materialpunkt måles ved å finne dets koordinater og spore endringer i koordinater over tid. Å finne disse indikatorene betyr å beregne verdiene langs abscissen og ordinataksene. Dette studeres av kinematikken til et punkt, som opererer med begreper som bane, forskyvning, akselerasjon og hastighet. Bevegelsen av objektet kan være rettlinjet eller krumlinjet.
• Bevegelsen til et stivt legeme består av forskyvning av et punkt, tatt som grunnlag, og rotasjonsbevegelse rundt det. Studert av kinematikken til stive kropper. Bevegelsen kan være translasjonell, det vil si rotasjon rundt gitt poeng forekommer ikke, og hele kroppen beveger seg jevnt, så vel som flatt - hvis hele kroppen beveger seg parallelt med planet.
• Det er også bevegelse av et kontinuerlig medium. Dette beveger seg stor kvantitet punkter bare forbundet med et felt eller område. På grunn av de mange bevegelige legemer (eller materielle punkter), er ikke ett koordinatsystem nok her. Derfor er det like mange koordinatsystemer som det er organer. Et eksempel på dette er en bølge på havet. Den er sammenhengende, men består av et stort antall enkeltpunkter på mange koordinatsystemer. Så det viser seg at bevegelsen til en bølge er bevegelsen til et kontinuerlig medium.

Relativitet av bevegelse

Det er også et slikt konsept i mekanikk som bevegelsesrelativitet. Dette er påvirkningen av ethvert referansesystem på mekanisk bevegelse. Hva betyr det? Referansesystemet er koordinatsystemet pluss klokken for Enkelt sagt er det x- og ordinataksene kombinert med minuttene. Ved hjelp av et slikt system bestemmes det i hvilken tidsperiode et materiell punkt har tilbakelagt en gitt distanse. Med andre ord har den beveget seg i forhold til koordinataksen eller andre legemer.

Referansesystemene kan være: comoving, inertial og non-inertial. La oss forklare:

• Treghets CO er et system der legemer, som produserer det som kalles den mekaniske bevegelsen til et materiellpunkt, gjør det rettlinjet og jevnt eller er generelt i ro.
• Følgelig er en ikke-treghet CO et system som beveger seg med akselerasjon eller roterer i forhold til den første CO.
• Den medfølgende CO er et system som sammen med et materialpunkt utfører det som kalles kroppens mekaniske bevegelse. Med andre ord, hvor og med hvilken hastighet et objekt beveger seg, denne CO beveger seg også med den.

Materialpunkt

Hvorfor brukes begrepet "kropp" noen ganger, og noen ganger "materiell poeng"? Det andre tilfellet er indikert når dimensjonene til selve objektet kan neglisjeres. Det vil si at parametere som masse, volum osv. ikke spiller noen rolle for å løse problemet. For eksempel, hvis målet er å finne ut hvor raskt en fotgjenger beveger seg i forhold til planeten Jorden, kan fotgjengerens høyde og vekt neglisjeres. Han er et materiell poeng. Den mekaniske bevegelsen til dette objektet avhenger ikke av parametrene.

Konsepter og mengder av mekanisk bevegelse som brukes

I mekanikk opererer de med forskjellige mengder, ved hjelp av hvilke parametere settes, forholdene for problemer skrives og en løsning blir funnet. La oss liste dem opp.

• En endring i plasseringen av en kropp (eller et materialpunkt) i forhold til rommet (eller et koordinatsystem) over tid kalles forskyvning. Den mekaniske bevegelsen til en kropp (materiell punkt) er faktisk et synonym for begrepet "bevegelse". Det er bare at det andre konseptet brukes i kinematikk, og det første i dynamikk. Forskjellen mellom disse underseksjonene er forklart ovenfor.
• En bane er en linje langs hvilken et legeme (et materialpunkt) utfører det som kalles mekanisk bevegelse. Dens lengde kalles banen.
• Hastighet er bevegelsen til ethvert materiell punkt (kropp) i forhold til et gitt rapporteringssystem. Definisjonen av rapporteringssystemet ble også gitt ovenfor.

De ukjente mengdene som brukes til å bestemme mekanisk bevegelse finnes i problemer som bruker formelen: S=U*T, hvor "S" er avstand, "U" er hastighet og "T" er tid.

Fra historien

Selve konseptet "klassisk mekanikk" dukket opp i antikken, og ble bedt om utviklingen i høyt tempo konstruksjon. Arkimedes formulerte og beskrev addisjonsteoremet parallelle krefter, introduserte konseptet "tyngdepunkt". Slik begynte det statiske.

Takket være Galileo begynte "Dynamikk" å utvikle seg på 1600-tallet. Treghetsloven og relativitetsprinsippet er hans fortjeneste.

Isaac Newton, som nevnt ovenfor, introduserte tre lover som dannet grunnlaget for newtonsk mekanikk. Han oppdaget også loven universell gravitasjon. Slik ble grunnlaget for klassisk mekanikk lagt.

Ikke-klassisk mekanikk

Med utviklingen av fysikk som vitenskap, og med fremveksten av store muligheter innen astronomi, kjemi, matematikk og andre ting, ble klassisk mekanikk gradvis ikke den viktigste, men en av mange etterspurte vitenskaper. Da de begynte å aktivt introdusere og operere med konsepter som lysets hastighet, kvantefeltteori og så videre, begynte lovene som lå til grunn for "mekanikk" å mangle.

Kvantemekanikk er en gren av fysikken som omhandler studiet av ultrasmå legemer (materielle punkter) i form av atomer, molekyler, elektroner og fotoner. Denne disiplinen beskriver meget godt egenskapene til ultrasmå partikler. I tillegg forutsier den deres oppførsel i en gitt situasjon, samt avhengig av virkningen. Spådommer gjort av kvantemekanikk kan avvike veldig betydelig fra antagelsene til klassisk mekanikk, siden sistnevnte ikke er i stand til å beskrive alle fenomener og prosesser som forekommer på nivå med molekyler, atomer og andre ting - veldig små og usynlige for det blotte øye.

Relativistisk mekanikk er en gren av fysikk som omhandler studiet av prosesser, fenomener, samt lover ved hastigheter som kan sammenlignes med lysets hastighet. Alle hendelser studert av denne disiplinen skjer i firedimensjonalt rom, i motsetning til det "klassiske" tredimensjonale rommet. Det vil si at til høyden, bredden og lengden legger vi til en indikator til - tid.

Hvilken annen definisjon av mekanisk bevegelse finnes?

Vi dekket bare grunnleggende begreper knyttet til fysikk. Men selve begrepet brukes ikke bare i mekanikk, enten det er klassisk eller ikke-klassisk.

I vitenskapen kalt "sosioøkonomisk statistikk" er definisjonen av mekanisk bevegelse av befolkningen gitt som migrasjon. Dette er med andre ord bevegelse av mennesker over lange avstander, for eksempel til naboland eller til nabokontinenter med det formål å endre bosted. Årsakene til en slik flytting kan være manglende evne til å fortsette å bo på sitt territorium pga naturkatastrofer, som vedvarende flom eller tørke, økonomiske og sosiale problemer i ens egen stat, samt intervensjon av eksterne krefter, for eksempel krig.

Denne artikkelen undersøker det som kalles mekanisk bevegelse. Eksempler er gitt ikke bare fra fysikk, men også fra andre vitenskaper. Dette indikerer at begrepet er tvetydig.

Mekanisk bevegelse er en endring i posisjonen til en kropp i rommet i forhold til andre kropper.

For eksempel beveger en bil seg langs veien. Det er folk i bilen. Folk beveger seg sammen med bilen langs veien. Det vil si at folk beveger seg i rommet i forhold til veien. Men i forhold til selve bilen beveger ikke folk seg. Dette dukker opp. Deretter vil vi kort vurdere hovedtyper av mekanisk bevegelse.

Bevegelse fremover- dette er bevegelsen til en kropp der alle punktene beveger seg likt.

For eksempel gjør den samme bilen forover langs veien. Mer presist er det bare bilens kropp som utfører translasjonsbevegelser, mens hjulene utfører rotasjonsbevegelser.

Rotasjonsbevegelse er bevegelsen av en kropp rundt en bestemt akse. Med en slik bevegelse beveger alle punkter på kroppen seg i sirkler, hvis sentrum er denne aksen.

Hjulene vi nevnte utfører rotasjonsbevegelse rundt sine akser, og samtidig utfører hjulene translasjonsbevegelser sammen med bilens karosserie. Det vil si at hjulet gjør en rotasjonsbevegelse i forhold til aksen, og en translasjonsbevegelse i forhold til veien.

Oscillerende bevegelse– Dette er en periodisk bevegelse som skjer vekselvis i to motsatte retninger.

For eksempel, oscillerende bevegelse lager en pendel i en klokke.

Translasjons- og rotasjonsbevegelser er mest enkle typer mekanisk bevegelse.

Relativiteten til mekanisk bevegelse

Alle kropper i universet beveger seg, så det er ingen kropper som er i absolutt hvile. Av samme grunn er det mulig å bestemme om en kropp beveger seg eller ikke bare i forhold til en annen kropp.

For eksempel beveger en bil seg langs veien. Veien ligger på planeten Jorden. Veien er stille. Derfor er det mulig å måle hastigheten til en bil i forhold til en stillestående vei. Men veien er stasjonær i forhold til jorden. Jorden selv kretser imidlertid rundt solen. Følgelig dreier veien sammen med bilen også rundt solen. Følgelig gjør bilen ikke bare translasjonsbevegelse, men også rotasjonsbevegelse (i forhold til solen). Men i forhold til jorden gjør bilen bare translasjonsbevegelser. Dette viser relativiteten til mekanisk bevegelse.

Relativiteten til mekanisk bevegelse– dette er avhengigheten av kroppens bane, tilbakelagt avstand, bevegelse og hastighet på valget referansesystemer.

Materialpunkt

I mange tilfeller kan størrelsen på en kropp neglisjeres, siden dimensjonene til denne kroppen er små sammenlignet med avstanden som denne kroppen beveger seg, eller sammenlignet med avstanden mellom denne kroppen og andre kropper. For å forenkle beregninger kan en slik kropp konvensjonelt betraktes som et materiell punkt som har massen til denne kroppen.

Materialpunkt er en kropp hvis dimensjoner kan neglisjeres under gitte forhold.

Bilen vi har nevnt mange ganger kan tas som et materiell punkt i forhold til Jorden. Men hvis en person beveger seg inne i denne bilen, er det ikke lenger mulig å neglisjere størrelsen på bilen.

Som regel, når vi løser problemer i fysikk, anser vi bevegelsen til en kropp som bevegelse av et materiell punkt, og operere med slike konsepter som hastigheten til et materialpunkt, akselerasjonen til et materialpunkt, momentumet til et materialpunkt, tregheten til et materialpunkt osv.

Referanseramme

Et materiell punkt beveger seg i forhold til andre legemer. Kroppen som denne mekaniske bevegelsen vurderes i forhold til kalles referanselegemet. Referanseorgan velges vilkårlig avhengig av oppgavene som skal løses.

Tilknyttet referanseorganet koordinatsystem, som er referansepunktet (opprinnelsen). Koordinatsystemet har 1, 2 eller 3 akser avhengig av kjøreforholdene. Posisjonen til et punkt på en linje (1 akse), plan (2 akser) eller i rommet (3 akser) bestemmes av henholdsvis én, to eller tre koordinater. For å bestemme posisjonen til kroppen i rommet til enhver tid, er det også nødvendig å angi begynnelsen av tidstellingen.

Referanseramme er et koordinatsystem, et referanseorgan som koordinatsystemet er knyttet til, og et apparat for måling av tid. Kroppens bevegelse vurderes i forhold til referansesystemet. Den samme kroppen i forhold til forskjellige referanseorganer i forskjellige koordinatsystemer kan ha helt forskjellige koordinater.

Bevegelsesbane avhenger også av valg av referansesystem.

Typer referansesystemer kan være forskjellige, for eksempel et fast referansesystem, et bevegelig referansesystem, et treghetsreferansesystem, et ikke-treghetsreferansesystem.

Mekanisk bevegelse av en kropp er en endring i dens posisjon i forhold til andre kropper i en valgt referanseramme, mens endringen i kroppsposisjon skjer over en tidsperiode.

Referansesystemet forutsetter tilstedeværelsen av et referanselegeme i det, et referanseorigo (punkt) på denne kroppen, som har en nullkoordinat og minst én koordinatakse. La for eksempel referanselegemet være en motorvei, og referansepunktet være en bestemt søyle i nærheten av den. Koordinataksen vil strekke seg langs motorveien; til høyre for null vil være dens positive retning, til venstre - negativ. La det være en bensinstasjon 500 meter fra søylen i positiv retning av aksen.

La oss si at en buss kjører langs motorveien mot en bensinstasjon. Hvis vi tar søylen som referansepunkt, utfører bussen mekanisk bevegelse i forhold til den, siden avstanden mellom dem endres. Men bensinstasjonen i det valgte referansesystemet beveger seg ikke (avstanden til kolonnen endres ikke).

Nå vil vi velge en buss som et referansesystem opprinnelsen til referansen vil være plassert på den. Avstanden mellom ham og bensinstasjonen varierer; La oss si at en buss nærmer seg henne. Nå kan vi si at bensinstasjonen endrer posisjon i forhold til bussen, noe som betyr at den gjennomgår mekanisk bevegelse.

Det viser seg at i en referanseramme (buss) gjennomgår kroppen mekanisk bevegelse, men i en annen (motorvei) gjør den det ikke. Det er derfor de sier det mekanisk bevegelse i forhold til. Med sin relativitet mener de at tilstedeværelsen av mekanisk bevegelse bare kan vurderes ved å angi en spesifikk referanseramme.

I tillegg avhenger hastigheten på den mekaniske bevegelsen av kroppen av det valgte referansesystemet. Anta at i forhold til en stolpe på motorveien: en buss kjører med en hastighet på 60 km/t, og ved siden av den passerer en bil i samme retning med en hastighet på 100 km/t. Hva er hastigheten på bilen hvis vi tar bussen som referanseramme? Om en time vil bilen være kun 40 km unna bussen, noe som betyr at hastigheten på bilen i referanserammen knyttet til bussen er 40 km/t.

Tenk på en person som sitter på en buss. I forhold til stolpen på motorveien beveger den seg på samme måte som alle deler av bussen. Hvis vi velger et hvilket som helst sted i selve bussen som utgangspunkt, så utfører ikke den sittende noen mekaniske bevegelser, dvs. er i ro. I dette tilfellet har vi igjen å gjøre med relativiteten til mekanisk bevegelse.

La personen på bussen reise seg og begynne å bevege seg rundt. Nå utfører han mekanisk bevegelse i referanserammen knyttet til bussen. Imidlertid vil personens hastighet i forhold til stolpen på motorveien og det valgte referansepunktet på bussen være forskjellig.