Մարմնի կամ նյութական կետի շարժումը կոչվում է. Ո՞րն է մեխանիկայի հիմնական խնդիրը: Կինեմատիկայի հիմնական հասկացությունները

1. Մեխանիկական շարժումը շարժման ամենատարածված և հեշտությամբ դիտարկվող տեսակներից մեկն է: Մեխանիկական շարժման օրինակներ են՝ տրանսպորտի շարժումը, մեքենաների մասերը և մեխանիզմները, ճոճանակը և ժամացույցի սլաքները, երկնային մարմինները և մոլեկուլները, կենդանիների շարժումը և բույսերի աճը և այլն։

Մեխանիկական շարժումը ժամանակի ընթացքում տարածության մեջ մարմնի դիրքի փոփոխությունն է այլ մարմինների նկատմամբ:

2. Միևնույն մարմինը, որոշ մարմինների համեմատ մնալով անշարժ, կարող է շարժվել մյուսների համեմատ: Օրինակ՝ ավտոբուսում նստած ուղևորները անշարժ են ավտոբուսի թափքի համեմատ և դրանով շարժվում են փողոցում գտնվող մարդկանց, տների, ծառերի համեմատ (նկ. 1): Այսպիսով, մարմնի շարժման մասին խոսելիս անհրաժեշտ է նշել այն մարմինը, որի նկատմամբ դիտարկվում է այս շարժումը։

Այն մարմինը, որի նկատմամբ դիտարկվում է մարմինների շարժումը, կոչվում է հղման մարմին:

3. Մարմնի դիրքը տարածության մեջ կարելի է որոշել կոորդինատների միջոցով։ Եթե ​​մարմինը շարժվում է ուղիղ գծով, օրինակ՝ արագավազորդը, ապա նրա դիրքն այս գծում կարող է բնութագրվել միայն մեկ կոորդինատով. x. Դա անելու համար կոորդինատային համակարգը, որը բաղկացած է մեկ կոորդինատային առանցքից, կապված է հղման մարմնի հետ ԵԶ(նկ. 2):

Եթե ​​մարմինը շարժվում է որոշակի հարթության մեջ, օրինակ՝ ֆուտբոլիստը խաղադաշտում, ապա նրա դիրքը որոշվում է երկու կոորդինատների միջոցով. xԵվ y, իսկ կոորդինատային համակարգը այս դեպքում բաղկացած է երկու փոխադարձ ուղղահայաց առանցքներից. ԵԶԵվ OY(նկ. 3):

Երբ դիտարկվում է տիեզերքում մարմնի շարժումը, օրինակ՝ թռչող ինքնաթիռի շարժումը, հղման մարմնի հետ կապված կոորդինատային համակարգը բաղկացած կլինի երեք փոխադարձաբար ուղղահայաց կոորդինատային առանցքներից. ԵԶ, OYԵվ ՕԶ(նկ. 4):

Երբ մարմինը շարժվում է, նրա կոորդինատները ժամանակի ընթացքում փոխվում են, հետևաբար անհրաժեշտ է ունենալ ժամանակի չափման սարք՝ ժամացույց։

Հղման մարմինը, դրա հետ կապված կոորդինատային համակարգը և ժամանակի չափման սարքը կազմում են հղման համակարգ:

Ցանկացած շարժում համարվում է ընտրված հղման համակարգի համեմատ:

4. Ուսումնասիրել մարմնի շարժումը նշանակում է որոշել, թե ինչպես է փոխվում նրա դիրքը, այսինքն՝ կոորդինատը ժամանակի ընթացքում: Եթե ​​գիտեք, թե ինչպես է մարմնի կոորդինատը փոխվում ժամանակի ընթացքում, կարող եք ցանկացած պահի որոշել նրա դիրքը (կոորդինատը):

Մեխանիկայի հիմնական խնդիրն է որոշել դիրքը (կոորդինատները)մարմինները ցանկացած պահի.

Նշելու համար, թե ինչպես է մարմնի դիրքը փոխվում ժամանակի ընթացքում, անհրաժեշտ է կապ հաստատել այս շարժումը բնութագրող մեծությունների միջև։

Մեխանիկայի այն ճյուղը, որն ուսումնասիրում է մարմինների շարժումը նկարագրելու ուղիները, կոչվում է կինեմատիկա.

5. Ցանկացած մարմին ունի որոշակի չափսեր: Շարժվելիս մարմնի մասերը, ինչպիսիք են վերելակի հատակը և առաստաղը, տարբեր դիրքեր են զբաղեցնում տարածության մեջ: Հարց է առաջանում՝ ինչպե՞ս որոշել մարմնի կոորդինատները։ Մի շարք դեպքերում կարիք չկա նշելու մարմնի յուրաքանչյուր կետի դիրքը։

Օրինակ՝ վերելակի բոլոր կետերը (նկ. 5) շարժվում են թարգմանաբար, այսինքն՝ շարժվելիս նկարագրում են նույնը. հետագծեր. Հիշեցնենք, որ հետագիծը գիծ է, որի երկայնքով շարժվում է մարմինը:

Քանի որ թարգմանական շարժման ընթացքում մարմնի բոլոր կետերը շարժվում են հավասարապես, կարիք չկա յուրաքանչյուր կետի շարժումն առանձին նկարագրել։

Դուք կարող եք դա չանել նաև խնդիրներ լուծելիս, որտեղ մարմնի չափը կարելի է անտեսել: Օրինակ, որոշելու համար, թե ֆուտբոլի գնդակը որքան արագ է հարվածում նպատակին, պետք չէ հաշվի առնել գնդակի յուրաքանչյուր կետի շարժումը: Եթե ​​գնդակը դիպչում է դարպասաձողին, ապա այլեւս չեք կարող անտեսել դրա չափը: Մեկ այլ օրինակ. Հաշվելով տիեզերանավի շարժման ժամանակը Երկրից տիեզերակայան՝ նավը կարելի է համարել նյութական կետ։ Եթե ​​կայանի հետ նավի միացման ռեժիմը հաշվարկված է, ապա նավի չափը չի կարելի անտեսել։

Այսպիսով, մարմինների շարժման հետ կապված մի շարք խնդիրներ լուծելու համար ներդրվում է հայեցակարգը նյութական կետ.

Նյութական կետն այն մարմինն է, որի չափերը կարող են անտեսվել այս հարցում:

Վերոնշյալ օրինակներում ֆուտբոլի գնդակը կարելի է համարել նյութական կետ՝ հաշվելով այն արագությունը, որով նա թռչում է դեպի դարպասը, կամ տիեզերանավ՝ նրա շարժման ժամանակը որոշելիս։

Նյութական կետը իրական առարկաների, իրական մարմինների ֆիզիկական մոդելն է: Կարծելով, որ մարմինը նյութական կետ է, մենք անտեսում ենք այն հատկանիշները, որոնք էական չեն կոնկրետ խնդրի լուծման համար, մասնավորապես՝ մարմնի չափսերն ու ձևը:

6. Դուք քաջատեղյակ եք ճանապարհ հասկացությանը։ Հիշեցնենք, որ ուղին մարմնի անցած ճանապարհն է հետագծի երկայնքով.

Ճանապարհը նշվում է տառով լ, SI ուղու միավորն է մետր (1մ).

Մարմնի դիրքը որոշակի ժամանակահատվածից հետո կարելի է որոշել՝ իմանալով շարժման հետագիծը, հետագծի սկզբնական դիրքը և այդ ժամանակահատվածում նրա անցած ճանապարհը:

Եթե ​​մարմնի շարժման հետագիծն անհայտ է, ապա նրա դիրքը ժամանակի որոշակի պահին հնարավոր չէ որոշել, քանի որ մարմինը կարող է նույն ճանապարհը անցնել տարբեր ուղղություններով: Այս դեպքում անհրաժեշտ է իմանալ մարմնի շարժման ուղղությունը և այս ուղղությամբ անցած ճանապարհը։

Թող սկզբնական պահին տ 0 = 0 մարմինը գտնվում էր կետում Ա(նկ. 6), իսկ ժամանակի պահին տ- կետում Բ. Եկեք միացնենք այս կետերը և հատվածի վերջում կետում ԲԵկեք սլաք դնենք: Այս դեպքում սլաքը ցույց է տալիս մարմնի շարժման ուղղությունը:

Մարմնի տեղաշարժը ուղղորդված հատված է (վեկտոր), որը կապում է մարմնի սկզբնական դիրքը նրա վերջնական դիրքի հետ։

Այս դեպքում դա վեկտոր է։

Շարժվող - վեկտորային քանակություն, ունի ուղղություն և թվային արժեք (մոդուլ)։ Շարժումը նշվում է տառով ս, իսկ դրա մոդուլն է ս. SI շարժման միավորը, ինչպես ուղիները, է մետր (1մ).

Իմանալով մարմնի սկզբնական դիրքը և նրա տեղաշարժը որոշակի ժամանակահատվածում, հնարավոր է որոշել մարմնի դիրքը այս ժամանակահատվածի վերջում:

Պետք է նկատի ունենալ, որ տեղաշարժը ընդհանուր դեպքում չի համընկնում մարմնի հետագծի հետ, իսկ տեղաշարժի մոդուլը չի ​​համընկնում անցած տարածության հետ։ Օրինակ՝ Մոսկվայից գնացքը մեկնեց Սանկտ Պետերբուրգ և հետ վերադարձավ։ Այս քաղաքների միջև հեռավորությունը 650 կմ է։ Ուստի գնացքի անցած ճանապարհը 1300 կմ է, իսկ տեղաշարժը՝ զրո։ Տեղաշարժման մոդուլի և անցած տարածության համընկնումը տեղի է ունենում միայն այն ժամանակ, երբ մարմինը շարժվում է ուղիղ ճանապարհով մեկ ուղղությամբ:

Ինքնաթեստի հարցեր

1. Ինչ է կոչվում մեխանիկական շարժում:

2. Ինչ է կոչվում հղումային համակարգ: Ինչու՞ ներդնել հղումային համակարգ:

3. Ո՞րն է մեխանիկայի հիմնական խնդիրը:

4. Ի՞նչ է կոչվում նյութական կետ: Ինչու՞ է ներկայացվել նյութական կետի մոդելը:

5. Հնարավո՞ր է արդյոք, իմանալով մարմնի սկզբնական դիրքը և որոշակի ժամանակահատվածում նրա անցած ճանապարհը, որոշել մարմնի դիրքը այս ժամանակահատվածի վերջում:

6. Ի՞նչ է կոչվում շարժում: Ինչպե՞ս է մարմնի շարժումը տարբերվում անցած տարածությունից:

Վարժություն 1

1. Ճանապարհի ուղիղ հատվածով ընթացող մեքենան մի կետում կանգնեց Ա(նկ. 7): Որո՞նք են կետի կոորդինատները Ահղման համակարգում, որը կապված է՝ ա) ծառի հետ (կետ Օ) ճանապարհի եզրին. բ) տան հետ (կետ Բ)?

2. Հետևյալ խնդիրներից որն է լուծելիս ուսումնասիրվող մարմինները նյութական կետեր կարող են ընկալվել.

3. Մարդը շրջում է քառակուսի տարածքի պարագծով, որի կողմը 10 մ է, որքա՞ն է մարդու անցած ճանապարհը և նրա շարժման մոդուլը:

4. Գնդակը ընկնում է 2 մ բարձրությունից և հատակին բախվելուց հետո բարձրանում է 1,5 մ բարձրության վրա:Ո՞րն է գնդակի ուղին շարժման ողջ ընթացքում և շարժման մոդուլը:

Մեխանիկական շարժում. Հղման համակարգի դերը. Նյութական կետի շարժումը նկարագրելու մեթոդներ. Հիմնական կինեմատիկական մեծություններ՝ տեղաշարժ, արագություն, արագացում։

Մեխանիկա

Մեզ շրջապատող նյութական աշխարհում ցանկացած ֆիզիկական երևույթ կամ գործընթաց ներկայացնում է ժամանակի և տարածության մեջ տեղի ունեցող փոփոխությունների բնական շարք: Մեխանիկական շարժումը, այսինքն՝ տվյալ մարմնի (կամ նրա մասերի) դիրքի փոփոխությունը այլ մարմինների նկատմամբ, ֆիզիկական գործընթացի ամենապարզ տեսակն է։ Մարմինների մեխանիկական շարժումը ուսումնասիրվում է ֆիզիկայի ճյուղում, որը կոչվում է մեխանիկա. Մեխանիկայի հիմնական խնդիրն է ցանկացած պահի որոշել մարմնի դիրքը.

Մեխանիկայի հիմնական մասերից մեկը, որը կոչվում է կինեմատիկա, դիտարկում է մարմինների շարժումը՝ չպարզաբանելով այս շարժման պատճառները։ Կինեմատիկան պատասխանում է հարցին՝ ինչպե՞ս է շարժվում մարմինը։ Մեխանիկայի մեկ այլ կարևոր մասն է դինամիկա, որը շարժման պատճառ է համարում որոշ մարմինների գործողությունը մյուսների վրա։ Դինամիկան պատասխանում է այն հարցին, թե ինչու է մարմինը շարժվում այս ուղղությամբ և ոչ այլ կերպ:

Մեխանիկա ամենահին գիտություններից մեկն է։ Այս ոլորտում որոշակի գիտելիքներ հայտնի են եղել նոր դարաշրջանից շատ առաջ (Արիստոտել (մ.թ.ա. IV դ.), Արքիմեդ (մ.թ.ա. III դ.)): Այնուամենայնիվ, մեխանիկայի օրենքների որակական ձևակերպումը սկսվել է միայն մեր թվարկության 17-րդ դարում: ե., երբ Գ.Գալիլեոն հայտնաբերեց արագությունների գումարման կինեմատիկական օրենքը և հաստատեց մարմինների ազատ անկման օրենքները։ Գալիլեոյից մի քանի տասնամյակ անց մեծ Ի.Նյուտոնը (1643–1727) ձևակերպեց դինամիկայի հիմնական օրենքները։

Նյուտոնյան մեխանիկայի մեջ մարմինների շարժումը համարվում է շատ ավելի փոքր արագությամբ, քան լույսի արագությունը վակուումում։ Նրան կանչում են դասականկամ Նյուտոնյանմեխանիկան, ի տարբերություն ռելյատիվիստական ​​մեխանիկայի, ստեղծվել է 20-րդ դարի սկզբին հիմնականում Ա.Էյնշտեյնի (1879–1956) աշխատությունների շնորհիվ։

Հարաբերական մեխանիկայի մեջ մարմինների շարժումը դիտարկվում է լույսի արագությանը մոտ արագությամբ։ Դասական Նյուտոնյան մեխանիկան հարաբերական մեխանիկայի սահմանափակող դեպք է υ-ի համար<< գ.

Կինեմատիկա

Կինեմատիկայի հիմնական հասկացությունները

Կինեմատիկամեխանիկայի մի ճյուղ է, որտեղ մարմինների շարժումը դիտարկվում է առանց դրա առաջացման պատճառները բացահայտելու։

Մեխանիկական շարժումՄարմինը կոչվում է ժամանակի ընթացքում տարածության մեջ իր դիրքի փոփոխություն այլ մարմինների նկատմամբ:

Մեխանիկական շարժում համեմատաբար. Միևնույն մարմնի շարժումը տարբեր մարմինների նկատմամբ տարբեր է ստացվում։ Մարմնի շարժումը նկարագրելու համար անհրաժեշտ է նշել, թե որ մարմնի նկատմամբ է դիտարկվում շարժումը։ Այս մարմինը կոչվում է տեղեկատու մարմին.

Կոորդինատային համակարգը, որը կապված է հղման մարմնի և ժամանակի հաշվման ժամացույցի հետ տեղեկատու համակարգ , որը թույլ է տալիս ցանկացած պահի որոշել շարժվող մարմնի դիրքը։

Միավորների միջազգային համակարգում (SI) երկարության միավորն է մետրև ժամանակի միավորի համար՝ երկրորդ.

Յուրաքանչյուր մարմին ունի որոշակի չափեր. Մարմնի տարբեր մասեր գտնվում են տարածության տարբեր տեղերում։ Այնուամենայնիվ, մեխանիկայի շատ խնդիրներում կարիք չկա նշելու մարմնի առանձին մասերի դիրքերը: Եթե ​​մարմնի չափերը փոքր են այլ մարմինների հեռավորությունների համեմատ, ապա այդ մարմինը կարելի է համարել իրը նյութական կետ. Դա կարելի է անել, օրինակ, Արեգակի շուրջ մոլորակների շարժումն ուսումնասիրելիս։

Եթե ​​մարմնի բոլոր մասերը հավասարապես շարժվում են, ապա այդպիսի շարժումը կոչվում է առաջադեմ . Օրինակ՝ լաստանավի ատրակցիոնի խցիկները, ուղու ուղիղ հատվածում գտնվող մեքենան և այլն, շարժվում են թարգմանաբար։Երբ մարմինը առաջ է շարժվում, այն կարող է նաև դիտարկվել որպես նյութական կետ։

Այն մարմինը, որի չափերը կարող են անտեսվել տվյալ պայմաններում, կոչվում է նյութական կետ .

Մեխանիկայի մեջ կարևոր դեր է խաղում նյութական կետ հասկացությունը:

Ժամանակի ընթացքում մի կետից մյուսը շարժվելով՝ մարմինը (նյութական կետը) նկարագրում է որոշակի ուղիղ, որը կոչվում է մարմնի շարժման հետագիծը .

Նյութական կետի դիրքը տարածության մեջ ցանկացած պահի ( շարժման օրենքը ) կարելի է որոշել կամ օգտագործելով կոորդինատների կախվածությունը ժամանակից x = x (տ),y = y (տ), զ = զ (տ) (կոորդինատային մեթոդ), կամ օգտագործելով շառավիղային վեկտորի ժամանակային կախվածությունը (վեկտորային մեթոդ), որը կազմված է սկզբնակետից մինչև տվյալ կետ (նկ. 1.1.1):

Մինչ այժմ տարբեր մարմինների շարժման հետ կապված բազմաթիվ խնդիրներ լուծելիս մենք օգտագործել ենք ֆիզիկական մեծություն, որը կոչվում է «ուղի»։ Ուղու երկարությունը նշանակում է հետագծի բոլոր հատվածների երկարությունների հանրագումարը, որը մարմինն անցել է դիտարկվող ժամանակահատվածում:

Ճանապարհ - սկալյար մեծություն(այսինքն՝ ուղղություն չունեցող մեծություն):

Գործունեության տարբեր ոլորտներում զանազան գործնական խնդիրներ լուծելու համար (օրինակ՝ ցամաքային և օդային տրանսպորտի դիսպետչերական ծառայությունում, տիեզերագնացության, աստղագիտության և այլն) պետք է կարողանալ հաշվարկել, թե տվյալ շարժվող մարմինը որտեղ կլինի։ ժամանակի կետ.

Ցույց տանք, որ միշտ չէ, որ հնարավոր է նման խնդիր լուծել՝ նույնիսկ իմանալով, թե տվյալ ժամանակահատվածում ինչ ճանապարհ է անցել մարմինը։ Դա անելու համար դիմենք Նկար 3-ին, ա.

Բրինձ. 3. Մարմնի անցած ճանապարհի իմացությունը բավարար չէ մարմնի վերջնական դիրքը որոշելու համար

Ենթադրենք գիտենք, որ որոշակի մարմին (որը կարելի է ընդունել որպես նյութական կետ) սկսում է շարժվել O կետից և 1 ժամում անցնում է 20 կմ տարածություն։

Հարցին պատասխանելու համար, թե որտեղ կլինի այս մարմինը O կետից դուրս գալուց 1 ժամ հետո, մենք բավարար տեղեկություն չունենք նրա շարժման մասին։ Մարմինը կարող է, օրինակ, ուղիղ շարժվելով հյուսիսային ուղղությամբ, հասնել A կետին, որը գտնվում է O կետից 20 կմ հեռավորության վրա (կետերի միջև հեռավորությունը չափվում է այս կետերը միացնող ուղիղ գծով): Բայց նա կարող էր նաև հասնելով B կետին, որը գտնվում է O կետից 10 կմ հեռավորության վրա, թեքվել դեպի հարավ և վերադառնալ O կետ, մինչդեռ իր անցած հեռավորությունը նույնպես հավասար կլինի 20 կմ-ի: Տրված ուղու արժեքի համար մարմինը կարող է հայտնվել նաև C կետում, եթե այն շարժվում է ուղիղ դեպի հարավ-արևելք, և D կետում, եթե նրա շարժումը պատկերված կոր ճանապարհով է:

Նման անորոշությունից խուսափելու համար ներդրվեց ֆիզիկական մեծություն, որը կոչվում է տեղաշարժ՝ ժամանակի տվյալ պահին տիեզերքում մարմնի դիրքը գտնելու համար:

• Մարմնի (նյութական կետի) տեղաշարժը մարմնի սկզբնական դիրքը նրա հետագա դիրքի հետ կապող վեկտոր է.

Ըստ սահմանման՝ տեղաշարժը վեկտորային մեծություն է (այսինքն՝ ուղղություն ունեցող մեծություն)։ Այն նշվում է s-ով, այսինքն՝ նույն տառով, ինչ ուղին՝ միայն դրա վերևում գտնվող սլաքով: Ինչպես ճանապարհը, այնպես էլ SI 1-ում տեղաշարժը չափվում է մետրերով: Շարժումը չափելու համար օգտագործվում են նաև երկարության այլ միավորներ, ինչպիսիք են կիլոմետրերը, մղոնները և այլն:

Նկար 3, b-ը ցույց է տալիս տեղաշարժերի վեկտորները, որոնք մարմինը կկատարեր, եթե այն անցներ 20 կմ, հետևյալ կերպ. OA ուղիղ հետագծով հյուսիսային ուղղությամբ (վեկտոր s OA), ուղիղ հետագծով OS հարավ-արևելյան ուղղությամբ (վեկտոր s OS): ) և կորագիծ հետագծով OD (վեկտոր s OD): Իսկ եթե մարմինն անցներ 20 կմ՝ հասնելով B կետին և վերադառնալով O կետին, ապա այս դեպքում նրա տեղաշարժի վեկտորը հավասար կլիներ զրոյի։

Իմանալով մարմնի շարժման սկզբնական դիրքը և վեկտորը, այսինքն՝ նրա ուղղությունը և մոդուլը, կարելի է միանշանակ որոշել, թե որտեղ է գտնվում այս մարմինը: Օրինակ, եթե հայտնի է, որ O կետից դուրս եկող մարմնի տեղաշարժի վեկտորն ուղղված է դեպի հյուսիս, և նրա մոդուլը հավասար է 20 կմ-ի, ապա վստահաբար կարող ենք ասել, որ մարմինը գտնվում է A կետում (տե՛ս նկ. 3. , բ).

Այսպիսով, գծագրում, որտեղ շարժումը ներկայացված է որոշակի երկարության և ուղղության սլաքով, կարելի է գտնել մարմնի վերջնական դիրքը՝ հանելով շարժման վեկտորը իր սկզբնական դիրքից:

Հարցեր

1. Միշտ հնարավո՞ր է արդյոք որոշել մարմնի դիրքը տրված t ժամանակում՝ իմանալով այս մարմնի սկզբնական դիրքը (t 0 = 0-ում) և t ժամանակահատվածում նրա անցած ճանապարհը: Աջակցեք ձեր պատասխանին օրինակներով:
2. Ի՞նչ է կոչվում մարմնի շարժում (նյութական կետ):
3. Հնարավո՞ր է միանշանակորեն որոշել մարմնի դիրքը t ժամանակի տվյալ պահին՝ իմանալով այս մարմնի սկզբնական դիրքը և մարմնի կատարած շարժման վեկտորը t ժամանակի ընթացքում: Աջակցեք ձեր պատասխանին օրինակներով:

Վարժություն 2

1. Ի՞նչ ֆիզիկական մեծություն է որոշում մեքենայի վարորդը արագաչափի միջոցով՝ անցած տարածությո՞ւնը, թե՞ շարժումը:
2. Ինչպե՞ս պետք է մեքենան շարժվի որոշակի ժամանակահատվածում, որպեսզի արագաչափի միջոցով որոշվի տվյալ ժամանակահատվածում մեքենայի կատարած շարժման մոդուլը:

1 Հիշենք, որ SI-ում (Միավորների միջազգային համակարգ) զանգվածի միավորը կիլոգրամն է (կգ), երկարությունը՝ մետր (մ), ժամանակը՝ վայրկյանը (վ): Նրանք կոչվում են հիմնական, քանի որ դրանք ընտրվում են անկախ այլ մեծությունների միավորներից: Հիմնականների միջոցով սահմանված միավորները կոչվում են ածանցյալներ: Ստացված SI միավորների օրինակներ են մ/վ, կգ/մ3 և շատ ուրիշներ:

Դպրոցից բոլորը հավանաբար հիշում են այն, ինչ կոչվում է մարմնի մեխանիկական շարժում։ Եթե ​​ոչ, ապա այս հոդվածում մենք կփորձենք ոչ միայն հիշել այս տերմինը, այլև թարմացնել հիմնական գիտելիքները ֆիզիկայի դասընթացից, ավելի ճիշտ՝ «Դասական մեխանիկա» բաժնից։ Այն նաև ցույց կտա օրինակներ, թե ինչպես է այս հասկացությունն օգտագործվում ոչ միայն որոշակի առարկայի, այլ նաև այլ գիտությունների մեջ:

Մեխանիկա

Նախ, եկեք տեսնենք, թե ինչ է նշանակում այս հասկացությունը: Մեխանիկա ֆիզիկայի մի ճյուղ է, որն ուսումնասիրում է տարբեր մարմինների շարժումը, նրանց փոխազդեցությունը, ինչպես նաև երրորդ ուժերի և երևույթների ազդեցությունը այդ մարմինների վրա։ Ավտոմեքենայի տեղաշարժը մայրուղու վրա, ֆուտբոլի գնդակը դարպասին հարվածելը - այս ամենը ուսումնասիրվում է կոնկրետ այս առարկայից: Սովորաբար «մեխանիկա» տերմինն օգտագործելիս նշանակում է «Դասական մեխանիկա»: Ինչ է սա, մենք ձեզ հետ կքննարկենք ստորև:

Դասական մեխանիկա բաժանված է երեք խոշոր բաժինների.

1. Կինեմատիկա - այն ուսումնասիրում է մարմինների շարժումը՝ առանց հաշվի առնելու այն հարցը, թե ինչու են դրանք շարժվում: Այստեղ մեզ հետաքրքրում են այնպիսի մեծություններ, ինչպիսիք են ճանապարհը, հետագիծը, տեղաշարժը, արագությունը:
2. Երկրորդ բաժինը դինամիկան է: Նա ուսումնասիրում է շարժման պատճառները՝ օգտագործելով այնպիսի հասկացություններ, ինչպիսիք են աշխատանք, ուժ, զանգված, ճնշում, իմպուլս, էներգիա:
3. Իսկ երրորդ բաժինը՝ ամենափոքրը, ուսումնասիրում է այնպիսի վիճակ, ինչպիսին հավասարակշռությունն է։ Այն բաժանված է երկու մասի. Մեկը լուսավորում է պինդ մարմինների հավասարակշռությունը, իսկ երկրորդը՝ հեղուկների և գազերի:

Շատ հաճախ դասական մեխանիկա կոչվում է Նյուտոնի մեխանիկա, քանի որ այն հիմնված է Նյուտոնի երեք օրենքների վրա:

Նյուտոնի երեք օրենքներ

Դրանք առաջին անգամ ուրվագծվել են Իսահակ Նյուտոնի կողմից 1687 թվականին։

1. Առաջին օրենքը խոսում է մարմնի իներցիայի մասին։ Սա հատկություն է, որի դեպքում նյութական կետի շարժման ուղղությունը և արագությունը պահպանվում է, եթե դրա վրա արտաքին ուժեր չեն գործում:
2. Երկրորդ օրենքը ասում է, որ մարմինը, ձեռք բերելով արագացում, համընկնում է այս արագացման հետ, բայց կախված է իր զանգվածից:
3. Երրորդ օրենքը ասում է, որ գործողության ուժը միշտ հավասար է ռեակցիայի ուժին։

Երեք օրենքներն էլ աքսիոմներ են։ Այսինքն՝ դրանք ապացույցներ չպահանջող պոստուլատներ են։

Ի՞նչ է մեխանիկական շարժումը:

Սա տարածության մեջ մարմնի դիրքի փոփոխություն է ժամանակի ընթացքում այլ մարմինների նկատմամբ: Այս դեպքում նյութական կետերը փոխազդում են մեխանիկայի օրենքների համաձայն:

Բաժանված է մի քանի տեսակների.

• Նյութական կետի շարժումը չափվում է՝ գտնելով դրա կոորդինատները և հետևելով կոորդինատների փոփոխություններին ժամանակի ընթացքում: Այս ցուցանիշները գտնելը նշանակում է արժեքների հաշվարկ աբսցիսայի և օրդինատների առանցքների երկայնքով: Սա ուսումնասիրվում է կետի կինեմատիկայով, որը գործում է այնպիսի հասկացություններով, ինչպիսիք են հետագիծը, տեղաշարժը, արագացումը և արագությունը: Օբյեկտի շարժումը կարող է լինել ուղղագիծ կամ կորագիծ:
• Կոշտ մարմնի շարժումը բաղկացած է որպես հիմք ընդունված կետի տեղաշարժից և նրա շուրջը պտտվող շարժումից։ Ուսումնասիրվել է կոշտ մարմինների կինեմատիկայով։ Շարժումը կարող է լինել թարգմանական, այսինքն՝ տվյալ կետի շուրջ պտույտ չկա, և ամբողջ մարմինը շարժվում է միատեսակ, ինչպես նաև հարթ, եթե ամբողջ մարմինը շարժվում է հարթությանը զուգահեռ։
• Կա նաև շարունակական միջավայրի շարժում։ Սա մեծ թվով կետերի շարժում է, որոնք կապված են միայն ինչ-որ դաշտի կամ տարածքի հետ: Շատ շարժվող մարմինների (կամ նյութական կետերի) պատճառով այստեղ մեկ կոորդինատային համակարգը բավարար չէ։ Հետեւաբար, կան այնքան կոորդինատային համակարգեր, որքան մարմիններ: Դրա օրինակն է ծովի վրա ալիքը: Այն շարունակական է, բայց բաղկացած է բազմաթիվ կոորդինատային համակարգերի առանձին կետերից։ Այսպիսով, պարզվում է, որ ալիքի շարժումը շարունակական միջավայրի շարժում է:

Շարժման հարաբերականություն

Մեխանիկայի մեջ կա նաև այնպիսի հասկացություն, ինչպիսին է շարժման հարաբերականությունը։ Սա ցանկացած հղման համակարգի ազդեցությունն է մեխանիկական շարժման վրա: Ինչ է դա նշանակում? Հղման համակարգը կոորդինատային համակարգն է գումարած ժամացույցը, պարզ ասած, այն x- և ordinate-առանցքներն են՝ միավորված րոպեների հետ: Նման համակարգ օգտագործելով՝ որոշվում է, թե նյութական կետը ինչ ժամանակահատվածում է անցել տվյալ հեռավորությունը։ Այսինքն՝ այն շարժվել է կոորդինատային առանցքի կամ այլ մարմինների համեմատ։

Հղման համակարգերը կարող են լինել՝ շարժական, իներցիոն և ոչ իներցիոն։ Եկեք բացատրենք.

• Իներցիալ CO-ն համակարգ է, որտեղ մարմինները, արտադրելով այն, ինչ կոչվում է նյութական կետի մեխանիկական շարժում, դա անում են ուղղագիծ և միատեսակ կամ ընդհանրապես հանգստի վիճակում են։
• Համապատասխանաբար, ոչ իներցիոն CO-ն համակարգ է, որը շարժվում է արագացումով կամ պտտվող առաջին CO-ի համեմատ:
• Ուղեկցող CO-ն համակարգ է, որը նյութական կետի հետ միասին կատարում է այն, ինչը կոչվում է մարմնի մեխանիկական շարժում։ Այսինքն՝ որտեղ և ինչ արագությամբ է շարժվում առարկան, դրանով շարժվում է նաև այս CO-ն։

Նյութական կետ

Ինչո՞ւ է երբեմն օգտագործվում «մարմին» հասկացությունը, իսկ երբեմն՝ «նյութական կետ»: Երկրորդ դեպքը նշվում է, երբ օբյեկտի չափերը կարող են անտեսվել: Այսինքն, այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են զանգվածը, ծավալը և այլն, կարևոր չեն խնդրի լուծման համար։ Օրինակ, եթե նպատակն է պարզել, թե ինչ արագությամբ է շարժվում հետիոտնը Երկիր մոլորակի համեմատ, ապա հետիոտնի հասակը և քաշը կարելի է անտեսել: Նա նյութական կետ է։ Այս օբյեկտի մեխանիկական շարժումը կախված չէ դրա պարամետրերից:

Օգտագործված մեխանիկական շարժման հասկացություններ և քանակություններ

Մեխանիկայի մեջ գործում են տարբեր մեծություններով, որոնց օգնությամբ սահմանվում են պարամետրեր, գրվում խնդիրների պայմանները, լուծումը գտնվում։ Թվարկենք դրանք։

• Մարմնի (կամ նյութական կետի) դիրքի փոփոխությունը տարածության (կամ կոորդինատային համակարգի) համեմատ ժամանակի ընթացքում կոչվում է տեղաշարժ։ Մարմնի (նյութական կետի) մեխանիկական շարժումը, ըստ էության, «շարժում» հասկացության հոմանիշն է։ Պարզապես երկրորդ հայեցակարգն օգտագործվում է կինեմատիկայում, իսկ առաջինը՝ դինամիկայի մեջ։ Այս ենթաբաժինների միջև եղած տարբերությունը բացատրվել է վերևում:
• Հետագիծը գիծ է, որի երկայնքով մարմինը (նյութական կետ) կատարում է այն, ինչ կոչվում է մեխանիկական շարժում: Դրա երկարությունը կոչվում է ճանապարհ:
• Արագությունը ցանկացած նյութական կետի (մարմնի) շարժումն է տվյալ հաշվետվության համակարգի նկատմամբ: Վերևում տրվեց նաև հաշվետվական համակարգի սահմանումը:

Անհայտ մեծությունները, որոնք օգտագործվում են մեխանիկական շարժումը որոշելու համար, հայտնաբերվում են խնդիրներում, օգտագործելով բանաձևը. S=U*T, որտեղ «S»-ը հեռավորությունն է, «U»-ն՝ արագությունը, իսկ «T»-ն՝ ժամանակը:

Պատմությունից

Հենց «դասական մեխանիկայի» հասկացությունը ի հայտ է եկել հին ժամանակներում և առաջացել է արագ զարգացող շինարարությունից: Արքիմեդը ձևակերպեց և նկարագրեց զուգահեռ ուժերի գումարման թեորեմը և ներկայացրեց «ծանրության կենտրոն» հասկացությունը։ Այսպես սկսվեց ստատիկը.

Գալիլեոյի շնորհիվ «Դինամիկան» սկսեց զարգանալ 17-րդ դարում։ Իներցիայի օրենքը և հարաբերականության սկզբունքը նրա արժանիքն են։

Իսահակ Նյուտոնը, ինչպես նշվեց վերևում, ներմուծեց երեք օրենք, որոնք հիմք են հանդիսացել Նյուտոնի մեխանիկայի. Նա նաև բացահայտեց համընդհանուր ձգողության օրենքը։ Այսպես դրվեցին դասական մեխանիկայի հիմքերը։

Ոչ դասական մեխանիկա

Ֆիզիկայի՝ որպես գիտության զարգացման և աստղագիտության, քիմիայի, մաթեմատիկայի և այլ ոլորտներում մեծ հնարավորությունների ի հայտ գալով, դասական մեխանիկա աստիճանաբար դարձավ ոչ թե հիմնականը, այլ շատ պահանջարկ ունեցող գիտություններից մեկը։ Երբ սկսեցին ակտիվորեն ներմուծվել և գործել այնպիսի հասկացություններ, ինչպիսիք են լույսի արագությունը, դաշտի քվանտային տեսությունը և այլն, «Մեխանիկայի» հիմքում ընկած օրենքները սկսեցին բացակայել:

Քվանտային մեխանիկան ֆիզիկայի ճյուղ է, որը զբաղվում է գերփոքր մարմինների (նյութական կետերի) ուսումնասիրությամբ՝ ատոմների, մոլեկուլների, էլեկտրոնների և ֆոտոնների տեսքով։ Այս կարգապահությունը շատ լավ նկարագրում է ծայրահեղ փոքր մասնիկների հատկությունները: Բացի այդ, այն կանխատեսում է նրանց վարքագիծը տվյալ իրավիճակում, ինչպես նաև կախված ազդեցությունից: Քվանտային մեխանիկայի կանխատեսումները կարող են էապես տարբերվել դասական մեխանիկայի ենթադրություններից, քանի որ վերջինս ի վիճակի չէ նկարագրել մոլեկուլների, ատոմների և այլ իրերի մակարդակում տեղի ունեցող բոլոր երևույթներն ու գործընթացները՝ շատ փոքր և անտեսանելի անզեն աչքով:

Հարաբերական մեխանիկան ֆիզիկայի ճյուղ է, որը զբաղվում է լույսի արագության հետ համեմատվող պրոցեսների, երևույթների, ինչպես նաև օրենքների ուսումնասիրությամբ։ Այս առարկայի կողմից ուսումնասիրված բոլոր իրադարձությունները տեղի են ունենում քառաչափ տարածության մեջ, ի տարբերություն «դասական» եռաչափ տարածության: Այսինքն՝ բարձրությանը, լայնությանը և երկարությանը ավելացնում ենք ևս մեկ ցուցանիշ՝ ժամանակը։

Մեխանիկական շարժման ի՞նչ այլ սահմանում կա:

Մենք լուսաբանեցինք միայն ֆիզիկայի հետ կապված հիմնական հասկացությունները: Բայց ինքնին տերմինն օգտագործվում է ոչ միայն մեխանիկայի մեջ, լինի դա դասական, թե ոչ դասական։

«Սոցիալ-տնտեսական վիճակագրություն» կոչվող գիտության մեջ բնակչության մեխանիկական տեղաշարժի սահմանումը տրվում է որպես միգրացիա։ Այսինքն՝ սա մարդկանց տեղաշարժն է երկար տարածություններով, օրինակ՝ դեպի հարևան երկրներ կամ հարևան մայրցամաքներ՝ իրենց բնակության վայրը փոխելու նպատակով։ Նման քայլի պատճառները կարող են լինել բնական աղետների պատճառով իրենց տարածքում ապրելու անհնարինությունը, օրինակ՝ մշտական ​​ջրհեղեղները կամ երաշտը, իրենց պետության տնտեսական և սոցիալական խնդիրները կամ արտաքին ուժերի միջամտությունը, օրինակ՝ պատերազմը:

Այս հոդվածը ուսումնասիրում է այն, ինչ կոչվում է մեխանիկական շարժում: Օրինակներ են բերվում ոչ միայն ֆիզիկայից, այլ նաև այլ գիտություններից։ Սա ցույց է տալիս, որ տերմինը երկիմաստ է: