Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

• Навчальний довідник

ü Механіка

ü Молекулярна фізика і термодинаміка

ü Електродинаміка

ü Коливання і хвилі.

ü Оптика

ü Квантова фізика.

ü Елементи теорії відносності

• Приклади розв'язування тестових завдань

• Тестові завдання для самостійного розв'язання

• Відповіді

МЕХАНІКА

1. ОСНОВИ КІНЕМАТИКИ

1.1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ

Кінематика — це розділ механіки, що вивчає механічний рух тіл, не розглядаючи причин, які цей рух зумовлюють.

Механічний рух — це зміна з часом положення тіла в просторі відносно інших тіл.

♦ Механічний рух — це рух макрооб'єктів. Тепловий рух молекул (атомів, йонів) усередині тіла не є механічним.

Механічний рух умовно розділяють на два види: поступальний та обертальний.

Поступальний рух — це такий рух тіла, при якому всі точки тіла рухаються однаково (рис. 1.1, а).

Обертальний рух — це такий рух тіла, коли всі точки тіла рухаються по колах, центри яких розташовані на одній прямій лінії — на осі обертання (рис. 1.1, б).

Рис. 1.1

Основна задача механіки — визначити положення тіла у будь-який момент часу.

Щоб визначити положення тіла, тобто знайти його координати, треба задати систему координат, яку пов'язати з тілом відліку, та вибрати прилад для вимірювання часу.

Тіло відліку — умовне нерухоме тіло, відносно якого вивчають рух усіх інших тіл, що розглядають у даній задачі.

Система відліку — це тіло відліку, пов'язана з цим система координат і прилад для вимірювання часу (годинник) (рис. 1.2').

Рис. 1.2

♦ Рух тіла (матеріальної точки) у вибраній системі відліку задається рівняннями залежності координат тіла від часу: х = х(t) y = y(t), z = z(t).

Матеріальна точка — фізична модель, яка відповідає тілу, розмірами якого в умовах даної задачі можна знехтувати.

♦ Маса матеріальної точки дорівнює масі відповідного тіла.

♦ Тіло не завжди можна вважати матеріальною точкою. Наприклад, під час гри в футбол м'яч можна прийняти за матеріальну точку, коли вивчаємо його рух від одного гравця до іншого, й не можна — коли вивчаємо деформацію м'яча під час удару.

Траєкторія руху матеріальної точки — уявна лінія, вздовж якої рухається тіло.

♦ Траєкторія буває прямолінійною і криволінійною.

♦ Якщо тіло рухається в площині XOY, то рівняння залежності y(х) — це рівняння траєкторії руху тіла, а графік залежності у(х) — це графік траєкторії (рис. 1.3)

* Тут і далі О — точка з координатами (0; 0).