حرکت جسم یا نقطه مادی را می گویند. وظیفه اصلی مکانیک چیست؟ مفاهیم اساسی سینماتیک

1. حرکت مکانیکی یکی از رایج ترین و به راحتی قابل مشاهده ترین انواع حرکت است. نمونه هایی از حرکت مکانیکی عبارتند از: حرکت حمل و نقل، قطعات و مکانیسم های ماشین، آونگ و عقربه های ساعت، اجرام و مولکول های آسمانی، حرکت حیوانات و رشد گیاهان و غیره.

حرکت مکانیکی تغییر موقعیت جسم در فضا نسبت به سایر اجسام در طول زمان است.

2. یک جسم می تواند در حالی که نسبت به برخی از اجسام بی حرکت می ماند، نسبت به برخی دیگر حرکت می کند. برای مثال مسافرانی که در اتوبوس نشسته اند نسبت به بدنه اتوبوس بی حرکت هستند و با آن نسبت به افراد در خیابان، خانه ها، درختان حرکت می کنند (شکل 1). بنابراین، هنگام صحبت از حرکت یک بدن، لازم است بدنی را که این حرکت با آن در نظر گرفته می شود، نشان داد.

جسمی که نسبت به آن حرکت اجسام در نظر گرفته می شود، جسم مرجع نامیده می شود.

3. موقعیت جسم در فضا را می توان با استفاده از مختصات تعیین کرد. اگر جسمی در امتداد یک خط مستقیم حرکت کند، برای مثال یک دونده سرعت، موقعیت آن در این خط تنها با یک مختصات مشخص می شود. ایکس. برای انجام این کار، یک سیستم مختصات متشکل از یک محور مختصات با بدن مرجع مرتبط است گاو نر(شکل 2).

اگر جسمی در یک صفحه خاص حرکت کند، مثلاً یک بازیکن فوتبال در زمین، موقعیت آن با استفاده از دو مختصات تعیین می شود. ایکسو yو سیستم مختصات در این حالت از دو محور عمود بر یکدیگر تشکیل شده است: گاو نرو OY(شکل 3).

هنگامی که حرکت یک جسم در فضا در نظر گرفته شود، برای مثال حرکت یک هواپیمای در حال پرواز، سیستم مختصات مرتبط با بدن مرجع از سه محور مختصات عمود بر یکدیگر تشکیل شده است: گاو نر, OYو OZ(شکل 4).

هنگامی که جسم حرکت می کند، مختصات آن در طول زمان تغییر می کند؛ بنابراین، داشتن دستگاه اندازه گیری زمان - ساعت ضروری است.

بدنه مرجع، سیستم مختصات مرتبط با آن و دستگاه اندازه گیری زمان یک سیستم مرجع را تشکیل می دهند.

هر حرکتی نسبت به سیستم مرجع انتخاب شده در نظر گرفته می شود.

4. مطالعه حرکت یک جسم به معنای تعیین چگونگی تغییر موقعیت آن، یعنی مختصات آن در طول زمان است. اگر می دانید که مختصات یک جسم در طول زمان چگونه تغییر می کند، می توانید موقعیت (مختصات) آن را در هر زمان تعیین کنید.

وظیفه اصلی مکانیک تعیین موقعیت است (مختصات)بدن در هر زمان معین

برای نشان دادن چگونگی تغییر موقعیت یک بدن در طول زمان، لازم است بین کمیت های مشخص کننده این حرکت ارتباط برقرار شود.

شاخه ای از مکانیک که روش های توصیف حرکت اجسام را مطالعه می کند سینماتیک.

5. هر جسمی ابعاد خاصی دارد. هنگام حرکت، اعضای بدن مانند کف و سقف آسانسور، موقعیت های مختلفی را در فضا اشغال می کنند. این سوال پیش می آید که چگونه مختصات بدن را تعیین کنیم؟ در تعدادی از موارد نیازی به نشان دادن موقعیت هر نقطه از بدن نیست.

به عنوان مثال، تمام نقاط آسانسور (شکل 5) به صورت ترجمه ای حرکت می کنند، به عنوان مثال، هنگام حرکت، آنها یکسان را توصیف می کنند. مسیرها. این را به شما یادآوری کنیم خط سیر خطی است که جسم در امتداد آن حرکت می کند.

از آنجایی که در حین حرکت انتقالی، تمام نقاط بدن به یک اندازه حرکت می کنند، نیازی به توصیف حرکت هر نقطه به طور جداگانه نیست.

شما همچنین نمی توانید این کار را هنگام حل مشکلاتی که می توان از اندازه بدن نادیده گرفت، انجام داد. به عنوان مثال، برای تعیین سرعت برخورد توپ فوتبال به یک هدف، نیازی نیست که حرکت هر نقطه روی توپ را در نظر بگیرید. اگر توپ به تیرک دروازه برخورد کرد، دیگر نمی توانید از اندازه آن غافل شوید. مثالی دیگر. با محاسبه زمان حرکت یک فضاپیما از زمین به ایستگاه فضایی می توان کشتی را یک نقطه مادی در نظر گرفت. اگر حالت پهلوگیری کشتی با ایستگاه محاسبه شود، نمی توان از اندازه کشتی غافل شد.

بنابراین، برای حل تعدادی از مسائل مربوط به حرکت اجسام، این مفهوم معرفی شده است نقطه مادی.

نقطه مادی جسمی است که در این مشکل می توان از ابعاد آن صرف نظر کرد.

در مثال‌های بالا، یک توپ فوتبال را می‌توان یک نقطه مادی در هنگام محاسبه سرعت پرواز آن به سمت دروازه یا یک سفینه فضایی در زمان تعیین زمان حرکت آن در نظر گرفت.

نقطه مادی یک مدل فیزیکی از اشیاء واقعی، اجسام واقعی است. با اعتقاد به اینکه بدن یک نقطه مادی است، از ویژگی هایی که برای حل یک مشکل خاص ضروری نیستند، به ویژه اندازه و شکل بدن غفلت می کنیم.

6. شما به خوبی از مفهوم مسیر آگاه هستید. این را به شما یادآوری کنیم مسیر مسافت طی شده توسط بدن در طول مسیر است.

مسیر با یک حرف نشان داده می شود ل، واحد SI مسیر است متر (1 متر).

با دانستن مسیر حرکت، موقعیت اولیه روی مسیر و مسیر طی شده توسط آن در این بازه زمانی می توان موقعیت بدن را پس از یک دوره زمانی مشخص مشخص کرد.

اگر مسیر حرکت یک جسم ناشناخته باشد، نمی توان موقعیت آن را در یک لحظه مشخص از زمان تعیین کرد، زیرا بدن می تواند یک مسیر را در جهات مختلف طی کند. در این صورت باید جهت حرکت بدن و مسافت طی شده در این جهت را دانست.

اجازه دهید در لحظه اولیه زمان تی 0 = 0 بدن در نقطه بود آ(شکل 6) و در لحظه زمان تی- در نقطه ب. بیایید این نقاط را و در انتهای قطعه در نقطه به هم وصل کنیم ببیایید یک فلش بگذاریم. در این حالت فلش جهت حرکت بدن را نشان می دهد.

جابجایی یک جسم یک قطعه جهت دار (بردار) است که موقعیت اولیه جسم را به موقعیت نهایی آن متصل می کند.

در این حالت بردار است.

در حال حرکت - کمیت برداری، دارای جهت و مقدار عددی (ماژول) است. حرکت با حرف نشان داده می شود س، و ماژول آن است س. واحد حرکت SI مانند مسیرها است متر (1 متر).

با دانستن موقعیت اولیه بدن و جابجایی آن در یک بازه زمانی معین، می توان وضعیت بدن را در پایان این بازه زمانی مشخص کرد.

باید در نظر داشت که جابجایی در حالت کلی با مسیر حرکت بدنه مطابقت ندارد و ماژول جابجایی با مسافت طی شده مطابقت ندارد. به عنوان مثال، قطاری از مسکو به سن پترزبورگ حرکت کرد و به عقب بازگشت. فاصله این شهرها 650 کیلومتر است. بنابراین مسافت طی شده با قطار 1300 کیلومتر و جابجایی آن صفر است. همزمانی ماژول جابجایی و مسافت طی شده تنها زمانی اتفاق می افتد که بدن در یک مسیر مستقیم در یک جهت حرکت کند.

سوالات خودآزمایی

1. حرکت مکانیکی چیست؟

2. سیستم مرجع چیست؟ چرا یک سیستم مرجع معرفی کنیم؟

3. وظیفه اصلی مکانیک چیست؟

4. نقطه مادی به چه چیزی می گویند؟ چرا مدل نقطه ماده معرفی شده است؟

5. آیا می توان با دانستن موقعیت اولیه بدن و مسیر طی شده توسط آن در یک بازه زمانی معین، موقعیت بدن را در پایان این بازه زمانی مشخص کرد؟

6. حرکت نامیده می شود؟ حرکت یک جسم با مسافت طی شده چه تفاوتی دارد؟

تمرین 1

1. ماشینی که در امتداد قسمت مستقیم جاده حرکت می کرد در نقطه ای توقف کرد آ(شکل 7). مختصات نقطه چیست آدر یک سیستم مرجع مرتبط: الف) با یک درخت (نقطه O) در کنار جاده؛ ب) با خانه (نقطه ب)?

2. هنگام حل کدام یک از مسائل زیر می توان اجسام مورد مطالعه را به عنوان نکات مادی در نظر گرفت:

3. یک نفر در اطراف محیط یک مربع که ضلع آن 10 متر است راه می رود مسافت طی شده توسط شخص و مدول حرکت او چقدر است؟

4. توپ از ارتفاع 2 متری سقوط می کند و پس از برخورد به زمین تا ارتفاع 1.5 متری بالا می رود مسیر توپ در تمام مدت حرکت و مدول حرکت آن چگونه است؟

حرکت مکانیکی. نقش سیستم مرجع روش هایی برای توصیف حرکت یک نقطه مادی. کمیت های سینماتیکی پایه: جابجایی، سرعت، شتاب.

مکانیک

هر پدیده یا فرآیند فیزیکی در دنیای مادی اطراف ما نشان دهنده یک سری تغییرات طبیعی است که در زمان و مکان رخ می دهد. حرکت مکانیکی، یعنی تغییر موقعیت یک جسم معین (یا اجزای آن) نسبت به اجسام دیگر، ساده ترین نوع فرآیند فیزیکی است. حرکت مکانیکی اجسام در شاخه فیزیک به نام مطالعه می شود مکانیک. وظیفه اصلی مکانیک است موقعیت بدن را در هر زمان تعیین کنید.

یکی از قسمت های اصلی مکانیک که نام دارد سینماتیک، حرکت اجسام را بدون روشن شدن دلایل این حرکت می داند. سینماتیک به این سوال پاسخ می دهد: یک جسم چگونه حرکت می کند؟ یکی دیگر از بخش های مهم مکانیک است پویایی شناسی، که عمل برخی از اجسام بر برخی دیگر را عامل حرکت می داند. دینامیک به این سوال پاسخ می دهد: چرا یک بدن به این سمت حرکت می کند و در غیر این صورت حرکت نمی کند؟

مکانیک یکی از کهن ترین علوم است. دانش خاصی در این زمینه مدت ها قبل از دوران جدید شناخته شده بود (ارسطو (قرن چهارم قبل از میلاد)، ارشمیدس (قرن سوم قبل از میلاد)). با این حال، تدوین کیفی قوانین مکانیک تنها در قرن هفدهم پس از میلاد آغاز شد. ه.، زمانی که G. Galileo قانون سینماتیکی جمع سرعت ها را کشف کرد و قوانین سقوط آزاد اجسام را تعیین کرد. چند دهه پس از گالیله، آی نیوتن بزرگ (1643-1727) قوانین اساسی دینامیک را تدوین کرد.

در مکانیک نیوتنی، حرکت اجسام با سرعتی بسیار کمتر از سرعت نور در خلاء در نظر گرفته می شود. به او زنگ می زنند کلاسیکیا نیوتنیمکانیک، برخلاف مکانیک نسبیتی، که در آغاز قرن بیستم عمدتاً به لطف کار A. Einstein (1879-1956) ایجاد شد.

در مکانیک نسبیتی، حرکت اجسام با سرعتی نزدیک به سرعت نور در نظر گرفته می شود. مکانیک نیوتنی کلاسیک یک مورد محدود کننده مکانیک نسبیتی برای υ است<< ج.

سینماتیک

مفاهیم اساسی سینماتیک

سینماتیکشاخه ای از مکانیک است که در آن حرکت اجسام بدون شناسایی دلایل ایجاد آن مورد توجه قرار می گیرد.

حرکت مکانیکیجسم به تغییر موقعیت خود در فضا نسبت به اجسام دیگر در طول زمان گفته می شود.

حرکت مکانیکی به طور نسبی. حرکت یک جسم نسبت به اجسام مختلف متفاوت است. برای توصیف حرکت یک بدن باید مشخص شود که حرکت نسبت به کدام بدن مورد نظر است. این بدن نامیده می شود بدن مرجع.

سیستم مختصات مرتبط با بدن مرجع و ساعت شمارش زمان شکل می گیرد سیستم مرجع ، به شما امکان می دهد موقعیت یک جسم متحرک را در هر زمان تعیین کنید.

در سیستم بین المللی واحدها (SI) واحد طول است مترو در واحد زمان – دومین.

هر بدنی ابعاد خاصی دارد. قسمت های مختلف بدن در مکان های متفاوتی از فضا قرار دارند. با این حال، در بسیاری از مسائل مکانیک نیازی به نشان دادن موقعیت تک تک اعضای بدن نیست. اگر ابعاد جسمی در مقایسه با اجسام دیگر کوچک باشد، می توان آن را آن جسم دانست نقطه مادی. این را می توان برای مثال هنگام مطالعه حرکت سیارات به دور خورشید انجام داد.

اگر تمام اعضای بدن به طور مساوی حرکت کنند، چنین حرکتی نامیده می شود ترقی خواه . به عنوان مثال، کابین ها در جاذبه چرخ و فلک، یک خودرو در یک بخش مستقیم از مسیر و غیره به صورت انتقالی حرکت می کنند، هنگامی که یک بدنه به جلو حرکت می کند، می تواند به عنوان یک نقطه مادی نیز در نظر گرفته شود.

جسمی که در شرایط معین بتوان ابعاد آن را نادیده گرفت نامیده می شود نقطه مادی .

مفهوم نقطه مادی نقش مهمی در مکانیک دارد.

با حرکت در طول زمان از یک نقطه به نقطه دیگر، یک جسم (نقطه مادی) خط خاصی را توصیف می کند که به آن می گویند مسیر حرکت بدن .

موقعیت یک نقطه مادی در فضا در هر زمان ( قانون حرکت ) را می توان با استفاده از وابستگی مختصات به زمان تعیین کرد ایکس = ایکس (تی),y = y (تی), z = z (تی) (روش مختصات)، یا با استفاده از وابستگی زمانی بردار شعاع (روش برداری) که از مبدأ به یک نقطه معین کشیده شده است (شکل 1.1.1).

تاکنون برای حل بسیاری از مسائل مربوط به حرکت اجسام مختلف، از کمیت فیزیکی به نام «مسیر» استفاده کرده‌ایم. طول مسیر به معنای مجموع طول تمام بخش‌های مسیری است که بدن طی دوره زمانی مورد بررسی طی کرده است.

مسیر - کمیت اسکالر(یعنی کمیتی که جهت ندارد).

برای حل مسائل مختلف عملی در زمینه های مختلف فعالیت (مثلاً در خدمات اعزام زمینی و حمل و نقل هوایی، فضانوردی، نجوم و غیره)، باید بتوانیم محاسبه کنیم که یک جسم متحرک در یک زمان مشخص در کجا قرار خواهد گرفت. نقطه در زمان

اجازه دهید نشان دهیم که حل چنین مشکلی همیشه ممکن نیست، حتی با دانستن اینکه بدن در یک دوره زمانی معین چه مسیری را طی کرده است. برای انجام این کار، اجازه دهید به شکل 3، a.

برنج. 3. آگاهی از مسیر طی شده توسط بدن برای تعیین موقعیت نهایی بدن کافی نیست

فرض کنید می دانیم جسم خاصی (که می توان آن را به عنوان نقطه مادی در نظر گرفت) از نقطه O شروع به حرکت کرده و مسافت 20 کیلومتری را در 1 ساعت طی می کند.

برای پاسخ به این سوال که این جسم 1 ساعت پس از خروج از نقطه O در کجا قرار خواهد گرفت، اطلاعات کافی در مورد حرکت آن نداریم. برای مثال، جسمی می‌تواند مستقیماً در جهت شمالی حرکت کند و به نقطه A برسد که در فاصله 20 کیلومتری از نقطه O قرار دارد (فاصله بین نقاط در امتداد یک خط مستقیم که این نقاط را به هم متصل می‌کند اندازه‌گیری می‌شود). اما همچنین می تواند با رسیدن به نقطه B که در فاصله 10 کیلومتری نقطه O قرار دارد، به سمت جنوب بپیچد و به نقطه O برگردد، در حالی که مسافتی که طی کرده است نیز برابر با 20 کیلومتر خواهد بود. برای یک مقدار مسیر مشخص، اگر بدنه مستقیماً به سمت جنوب شرقی حرکت می کرد، می تواند در نقطه C و اگر حرکت آن در امتداد مسیر منحنی به تصویر کشیده شده بود، در نقطه D قرار گیرد.

برای جلوگیری از چنین عدم قطعیتی، یک کمیت فیزیکی به نام جابجایی معرفی شد تا موقعیت یک جسم در فضا را در یک نقطه زمانی معین پیدا کند.

• جابجایی یک جسم (نقطه مادی) برداری است که موقعیت اولیه جسم را به موقعیت بعدی آن متصل می کند.

طبق تعریف، جابجایی یک کمیت برداری است (یعنی کمیتی که جهت دارد). آن را با s نشان می دهند، یعنی همان حرف مسیر، فقط با یک فلش بالای آن. مانند مسیر، در SI 1 جابجایی بر حسب متر اندازه گیری می شود. سایر واحدهای طول نیز برای اندازه گیری حرکت استفاده می شوند، مانند کیلومتر، مایل و غیره.

شکل 3، b بردارهای جابجایی را نشان می دهد که اگر بدن 20 کیلومتر را طی کند به شرح زیر است: در امتداد یک مسیر مستقیم OA در جهت شمال (بردار s OA)، در امتداد یک مسیر مستقیم OS در جهت جنوب شرقی (بردار s OS) ) و در امتداد یک مسیر منحنی OD (بردار s OD). و اگر جسم 20 کیلومتر را طی کند و به نقطه B برسد و به نقطه O برگردد، در این صورت بردار جابجایی آن برابر با صفر خواهد بود.

با دانستن موقعیت اولیه و بردار حرکت بدن، یعنی جهت و مدول آن، می توان به طور واضح تعیین کرد که این جسم در کجا قرار دارد. به عنوان مثال، اگر مشخص شود که بردار جابجایی جسمی که از نقطه O بیرون می آید به سمت شمال است و ماژول آن برابر با 20 کیلومتر است، با اطمینان می توان گفت که جسم در نقطه A است (شکل 3 را ببینید). ، ب).

بنابراین، در نقاشی که حرکت با یک فلش به طول و جهت معین نشان داده می شود، می توان با کم کردن بردار حرکت از موقعیت اولیه، موقعیت نهایی بدن را پیدا کرد.

سوالات

1. آیا همیشه می توان موقعیت یک جسم را در زمان معین t با دانستن موقعیت اولیه این جسم (در t 0 = 0) و مسیر طی شده توسط آن در بازه زمانی t تعیین کرد؟ پاسخ خود را با مثال پشتیبانی کنید.
2. به حرکت جسم (نقطه مادی) چه می گویند؟
3. آیا می توان با دانستن موقعیت اولیه این جسم و بردار حرکتی که بدن در یک بازه زمانی t انجام می دهد، موقعیت یک جسم را در یک لحظه معین از زمان t به طور واضح تعیین کرد؟ پاسخ خود را با مثال پشتیبانی کنید.

تمرین 2

1. راننده خودرو با استفاده از سرعت سنج چه مقدار فیزیکی را تعیین می کند - مسافت طی شده یا حرکت؟
2. چگونه یک خودرو باید در یک بازه زمانی مشخص حرکت کند تا بتوان از سرعت سنج برای تعیین ماژول حرکتی که خودرو در این بازه زمانی ایجاد می کند استفاده کرد؟

1 به یاد بیاوریم که در SI (سیستم بین المللی واحدها) واحد جرم کیلوگرم (کیلوگرم)، طول - متر (متر)، زمان - ثانیه (s) است. آنها را پایه می نامند زیرا مستقل از واحدهای مقادیر دیگر انتخاب می شوند. واحدهایی که از طریق واحدهای پایه تعریف می شوند، مشتق نامیده می شوند. نمونه هایی از واحدهای SI مشتق شده m/s، kg/m3 و بسیاری دیگر هستند.

احتمالاً همه از دوران مدرسه به یاد می آورند که به آن حرکت مکانیکی بدن می گویند. اگر نه، پس در این مقاله سعی می کنیم نه تنها این اصطلاح را به خاطر بسپاریم، بلکه دانش پایه را از درس فیزیک یا به طور دقیق تر از بخش "مکانیک کلاسیک" به روز کنیم. همچنین نمونه هایی از نحوه استفاده از این مفهوم نه تنها در یک رشته خاص، بلکه در سایر علوم نیز نشان می دهد.

مکانیک

ابتدا بیایید ببینیم این مفهوم به چه معناست. مکانیک شاخه‌ای از فیزیک است که به بررسی حرکت اجسام مختلف، برهمکنش بین آنها و همچنین تأثیر نیروهای سوم و پدیده‌ها بر روی این اجسام می‌پردازد. حرکت یک ماشین در بزرگراه، لگد زدن یک توپ فوتبال به دروازه - همه اینها در این رشته خاص مطالعه می شود. معمولاً هنگام استفاده از اصطلاح "مکانیک" به معنای "مکانیک کلاسیک" است. این چیست، در زیر با شما صحبت خواهیم کرد.

مکانیک کلاسیک به سه بخش بزرگ تقسیم می شود.

1. سینماتیک - حرکت اجسام را بدون در نظر گرفتن این سوال که چرا حرکت می کنند مطالعه می کند؟ در اینجا ما به مقادیری مانند مسیر، مسیر، جابجایی، سرعت علاقه مندیم.
2. بخش دوم دینامیک است. او علل حرکت را با استفاده از مفاهیمی مانند کار، نیرو، جرم، فشار، تکانه، انرژی مطالعه می کند.
3. و بخش سوم، کوچکترین، وضعیتی را به عنوان تعادل مورد مطالعه قرار می دهد. به دو قسمت تقسیم می شود. یکی تعادل جامدات را روشن می کند و دومی - مایعات و گازها.

اغلب مکانیک کلاسیک را مکانیک نیوتنی می نامند، زیرا بر اساس سه قانون نیوتن است.

سه قانون نیوتن

آنها برای اولین بار توسط اسحاق نیوتن در سال 1687 مشخص شدند.

1. قانون اول در مورد اینرسی یک جسم صحبت می کند. این ویژگی است که در آن جهت و سرعت حرکت یک نقطه مادی در صورتی که هیچ نیروی خارجی روی آن وارد نشود حفظ می شود.
2. قانون دوم می گوید که جسمی که شتاب می گیرد، در جهت با این شتاب منطبق است، اما به جرم آن وابسته می شود.
3. قانون سوم می گوید که نیروی عمل همیشه برابر با نیروی واکنش است.

هر سه قانون بدیهی هستند. به عبارت دیگر، اینها فرضیاتی هستند که نیازی به اثبات ندارند.

حرکت مکانیکی چیست؟

این تغییر در موقعیت یک جسم در فضا، نسبت به سایر اجسام در طول زمان است. در این حالت، نقاط مادی بر اساس قوانین مکانیک با هم تعامل دارند.

به چند نوع تقسیم می شود:

• حرکت یک نقطه مادی با یافتن مختصات آن و ردیابی تغییرات مختصات در طول زمان اندازه گیری می شود. یافتن این شاخص ها به معنای محاسبه مقادیر در امتداد محورهای آبسیسا و ارتین است. این توسط سینماتیک یک نقطه مورد مطالعه قرار می گیرد که با مفاهیمی مانند مسیر، جابجایی، شتاب و سرعت عمل می کند. حرکت جسم می تواند مستطیل یا منحنی باشد.
• حرکت یک جسم صلب از جابجایی یک نقطه به عنوان مبنا و حرکت چرخشی به دور آن تشکیل شده است. مطالعه شده توسط سینماتیک اجسام صلب. حرکت می تواند انتقالی باشد، یعنی هیچ چرخشی در اطراف یک نقطه مشخص وجود ندارد و کل بدن به طور یکنواخت و همچنین صاف حرکت می کند - اگر کل بدن به موازات صفحه حرکت کند.
• همچنین حرکت یک محیط پیوسته وجود دارد. این حرکت تعداد زیادی از نقاط است که فقط توسط یک میدان یا منطقه به هم متصل می شوند. به دلیل تعداد زیاد اجسام متحرک (یا نقاط مادی)، یک سیستم مختصات در اینجا کافی نیست. بنابراین به تعداد اجسام سیستم مختصات وجود دارد. نمونه ای از این موج روی دریا است. پیوسته است، اما از تعداد زیادی نقطه منفرد در بسیاری از سیستم های مختصات تشکیل شده است. بنابراین معلوم می شود که حرکت یک موج حرکت یک محیط پیوسته است.

نسبیت حرکت

در مکانیک نیز چنین مفهومی به عنوان نسبیت حرکت وجود دارد. این تأثیر هر سیستم مرجع بر حرکت مکانیکی است. چه مفهومی داره؟ سیستم مرجع سیستم مختصات به اضافه ساعت برای به زبان ساده، محورهای x و مختصات است که با دقیقه ها ترکیب شده اند. با استفاده از چنین سیستمی مشخص می شود که در چه بازه زمانی یک نقطه مادی مسافت معینی را طی کرده است. به عبارت دیگر نسبت به محور مختصات یا اجسام دیگر حرکت کرده است.

سیستم های مرجع می توانند: متحرک، اینرسی و غیر اینرسی باشند. بیایید توضیح دهیم:

• CO اینرسی سیستمی است که در آن اجسامی که حرکت مکانیکی یک نقطه مادی نامیده می شود، آن را به صورت مستقیم و یکنواخت انجام می دهند یا به طور کلی در حالت سکون هستند.
• بر این اساس، یک CO غیر اینرسی سیستمی است که با شتاب یا چرخش نسبت به CO اول حرکت می کند.
• CO همراه سیستمی است که همراه با یک نقطه مادی، کاری را انجام می دهد که حرکت مکانیکی بدن نامیده می شود. به عبارت دیگر، یک جسم در کجا و با چه سرعتی حرکت می کند، این CO نیز با آن حرکت می کند.

نقطه مادی

چرا گاهی از مفهوم «بدن» و گاهی «نقطه مادی» استفاده می شود؟ مورد دوم زمانی نشان داده می شود که ابعاد خود شیء قابل چشم پوشی باشد. یعنی پارامترهایی مانند جرم، حجم و غیره برای حل مشکل مورد نظر اهمیتی ندارند. به عنوان مثال، اگر هدف این باشد که بفهمیم یک عابر پیاده با چه سرعتی نسبت به سیاره زمین حرکت می کند، می توان از قد و وزن آن چشم پوشی کرد. او یک نقطه مادی است. حرکت مکانیکی این جسم به پارامترهای آن بستگی ندارد.

مفاهیم و مقادیر حرکت مکانیکی مورد استفاده

در مکانیک با کمیت های مختلف عمل می کنند که به کمک آنها پارامترها تنظیم می شود، شرایط مسائل نوشته می شود و راه حل پیدا می شود. بیایید آنها را فهرست کنیم.

• تغییر مکان یک جسم (یا یک نقطه مادی) نسبت به فضا (یا یک سیستم مختصات) در طول زمان را جابجایی می گویند. حرکت مکانیکی جسم (نقطه مادی) در واقع مترادف مفهوم "حرکت" است. فقط مفهوم دوم در سینماتیک و مفهوم اول در دینامیک استفاده می شود. تفاوت بین این زیربخش ها در بالا توضیح داده شده است.
• خط سیر خطی است که در امتداد آن جسم (نقطه ای مادی) چیزی را انجام می دهد که به آن حرکت مکانیکی می گویند. طول آن مسیر نامیده می شود.
• سرعت حرکت هر نقطه مادی (جسم) نسبت به یک سیستم گزارش دهی معین است. تعریف سیستم گزارش دهی نیز در بالا ارائه شد.

کمیت های مجهول مورد استفاده برای تعیین حرکت مکانیکی در مسائل با استفاده از فرمول یافت می شوند: S=U*T، که در آن "S" مسافت، "U" سرعت، و "T" زمان است.

از تاریخ

مفهوم "مکانیک کلاسیک" در زمان های قدیم ظاهر شد و با ساخت و ساز به سرعت در حال توسعه به وجود آمد. ارشمیدس قضیه جمع نیروهای موازی را فرموله و تشریح کرد و مفهوم «مرکز ثقل» را معرفی کرد. استاتیک اینگونه آغاز شد.

به لطف گالیله، "دینامیک" در قرن هفدهم شروع به توسعه کرد. قانون اینرسی و اصل نسبیت شایستگی اوست.

اسحاق نیوتن، همانطور که در بالا ذکر شد، سه قانون را معرفی کرد که اساس مکانیک نیوتنی را تشکیل دادند. او همچنین قانون گرانش جهانی را کشف کرد. به این ترتیب پایه های مکانیک کلاسیک پی ریزی شد.

مکانیک غیر کلاسیک

با پیشرفت فیزیک به عنوان یک علم، و با پیدایش فرصت های بزرگ در زمینه های نجوم، شیمی، ریاضیات و موارد دیگر، مکانیک کلاسیک به تدریج نه علم اصلی، بلکه یکی از بسیاری از علوم مورد تقاضا شد. زمانی که مفاهیمی مانند سرعت نور، نظریه میدان کوانتومی و غیره به طور فعال معرفی و اجرا شدند، قوانین زیربنایی «مکانیک» از بین رفتند.

مکانیک کوانتومی شاخه ای از فیزیک است که به مطالعه اجسام بسیار کوچک (نقاط مادی) به شکل اتم، مولکول، الکترون و فوتون می پردازد. این رشته به خوبی خواص ذرات بسیار کوچک را توصیف می کند. علاوه بر این، رفتار آنها را در یک موقعیت معین و همچنین بسته به تأثیر پیش بینی می کند. پیش بینی های انجام شده توسط مکانیک کوانتومی می تواند به طور قابل توجهی با مفروضات مکانیک کلاسیک متفاوت باشد، زیرا دومی قادر به توصیف همه پدیده ها و فرآیندهایی نیست که در سطح مولکول ها، اتم ها و چیزهای دیگر - بسیار کوچک و نامرئی با چشم غیر مسلح - رخ می دهند.

مکانیک نسبیتی شاخه‌ای از فیزیک است که به مطالعه فرآیندها، پدیده‌ها و همچنین قوانین با سرعت‌های قابل مقایسه با سرعت نور می‌پردازد. تمام رویدادهایی که توسط این رشته مورد مطالعه قرار می گیرد، برخلاف فضای سه بعدی "کلاسیک" در فضای چهار بعدی رخ می دهد. یعنی به ارتفاع، عرض و طول یک نشانگر دیگر اضافه می کنیم - زمان.

چه تعریف دیگری از حرکت مکانیکی وجود دارد؟

ما فقط مفاهیم اولیه مرتبط با فیزیک را پوشش دادیم. اما خود این اصطلاح نه تنها در مکانیک، چه کلاسیک و چه غیر کلاسیک استفاده می شود.

در علمی به نام «آمار اجتماعی-اقتصادی» تعریف حرکت مکانیکی جمعیت به عنوان مهاجرت بیان شده است. به عبارت دیگر، این جابجایی افراد در مسافت های طولانی است، مثلاً به کشورهای همسایه یا قاره های همسایه به منظور تغییر محل سکونت. دلایل چنین حرکتی ممکن است ناتوانی در ادامه زندگی در قلمرو خود به دلیل بلایای طبیعی، به عنوان مثال، سیل یا خشکسالی مداوم، مشکلات اقتصادی و اجتماعی در ایالت خود، یا دخالت نیروهای خارجی، به عنوان مثال، جنگ باشد.

این مقاله به بررسی چیزی می پردازد که حرکت مکانیکی نامیده می شود. نمونه هایی نه تنها از فیزیک، بلکه از علوم دیگر نیز آورده شده است. این نشان می دهد که این اصطلاح مبهم است.