Mechanisches Uhrwerk. Mechanische Bewegung und ihre Relativität

Eines der einfachsten physikalischen Phänomene ist die mechanische Bewegung von Körpern. Wer von Ihnen hat nicht beobachtet, wie sich ein Auto bewegte, ein Flugzeug flog, Menschen gingen usw.! Wenn Sie jedoch fragen, ob das Gebäude, in dem Sie sich befinden, gerade umzieht, werden Sie wahrscheinlich antworten, dass dies nicht der Fall ist. Und du wirst falsch liegen!

Bewegt sich das Flugzeug, das Sie am Himmel sehen, jetzt? Wenn Sie sicher sind, dass es sich bewegt, dann irren Sie sich erneut! Wenn Sie jedoch sagen, dass er ruht, ist Ihre Antwort in diesem Fall nicht richtig.

Wie kann man feststellen, ob sich ein bestimmter Körper bewegt oder nicht? Dazu müssen Sie zunächst verstehen, was mechanische Bewegung ist.

Mechanisches Uhrwerk Die Bewegung eines Körpers ist der Prozess der Änderung seiner Position relativ zu einem anderen Körper, der als Referenzkörper ausgewählt wurde.

Referenzkörper- Dies ist der Körper, relativ zu dem die Position anderer Körper berücksichtigt wird. Der Referenzkörper wird willkürlich gewählt. Es kann alles sein: Land, Gebäude, Auto, Schiff usw.

Um zu beurteilen, ob sich ein Körper (z. B. ein Flugzeug) bewegt oder nicht, müssen Sie zunächst einen Referenzkörper auswählen und dann prüfen, ob sich die Position des betreffenden Körpers relativ zum ausgewählten Referenzkörper ändert. Dabei kann sich ein Körper relativ zu einem Referenzkörper bewegen und sich gleichzeitig relativ zu einem anderen Referenzkörper nicht bewegen.

Beispielsweise bewegt sich eine in einem Zug sitzende Person relativ zum Bahngleis, ruht jedoch relativ zum Zugwaggon. Ein auf dem Boden liegender Stein ruht relativ zur Erde, bewegt sich aber (zusammen mit der Erde) relativ zur Sonne. Ein Flugzeug am Himmel bewegt sich relativ zu den Wolken, ruht jedoch relativ zum Piloten, der auf dem Sitz sitzt.
Deshalb ist es ohne Angabe des Referenzkörpers unmöglich zu sagen, ob sich ein bestimmter Körper bewegt oder nicht. Ohne Angabe der Referenzstelle ist jede von Ihnen gegebene Antwort bedeutungslos.

Befindet sich das Gebäude, in dem Sie sich gerade befinden, in Ruhe? Die Antwort auf diese Frage hängt von der Wahl der Referenzstelle ab. Wenn der Bezugskörper die Erde ist, dann ruht sie ja. Wenn der Bezugskörper jedoch ein am Gebäude vorbeifahrendes Auto ist, bewegt sich das Gebäude relativ dazu.

Welche Rolle spielen die Abmessungen eines Körpers bei der Beschreibung seiner Bewegung? In manchen Fällen ist es unmöglich, auf die Angabe der Größe des Körpers und seiner Teile zu verzichten. Wenn beispielsweise ein Auto in eine Garage fährt, spielt die Größe der Garage und des Autos für seinen Besitzer eine ziemlich wichtige Rolle. Aber es gibt viele Situationen, in denen die Körpergröße keine Rolle spielt. Wenn beispielsweise dasselbe Auto von Moskau nach St. Petersburg fährt und wir die Zeit der Bewegung des Autos berechnen müssen, ist es uns egal, welche Abmessungen es hat.

Wenn die Abmessungen des Körpers viel kleiner sind als die für die im Problem betrachteten Bewegungen charakteristischen Abstände, werden die Abmessungen des Körpers vernachlässigt und der Körper in der Form dargestellt materieller Punkt. Das Wort „Material“ betont seinen Unterschied zu einem geometrischen Punkt. Ein geometrischer Punkt hat keine physikalischen Eigenschaften. Ein materieller Punkt kann Masse, elektrische Ladung und einige andere Eigenschaften haben.

Im modernen Mechanik(Bewegungstheorie der Körper) materielle Punkte werden anders genannt Partikel. Wir werden im Folgenden beide Begriffe verwenden. Wenn wir über die mechanische Bewegung von Teilchen sprechen, verwenden wir manchmal den Begriff „Körper“, aber wir sollten nicht vergessen, dass dieser Körper unter Bedingungen betrachtet wird, unter denen er als materieller Punkt angesehen werden kann.

Bei der Bewegung von einem Ort zum anderen bewegt sich ein Teilchen (oder Materialpunkt) entlang einer bestimmten Linie. Die Linie, entlang der sich ein Teilchen bewegt, heißt Flugbahn.

Flugbahnen können unterschiedliche Formen haben. Manchmal ist es möglich, die Form einer Flugbahn anhand der sichtbaren Spur zu beurteilen, die ein sich bewegender Körper hinterlässt. Solche Spuren hinterlassen manchmal fliegende Flugzeuge oder Meteore, die durch den Nachthimmel streifen (Abb. 8). Die Form der Flugbahn hängt von der Wahl des Referenzkörpers ab. Beispielsweise ist die Flugbahn des Mondes relativ zur Erde ein Kreis und relativ zur Sonne eine Linie mit komplexerer Form (Abb. 9).
Im Folgenden betrachten wir die Bewegung aller Körper (sofern nicht anders angegeben) relativ zur Erde.

Die Bewegungsbahnen verschiedener Körper können sich nicht nur in der Form, sondern auch in der Länge voneinander unterscheiden.

Die Länge der Flugbahn, entlang der sich der Körper bewegt, wird als zurückgelegte Strecke bezeichnet von.

In Abbildung 10 zeigt die gestrichelte Linie die Flugbahn eines Skifahrers, der von einem Sprungbrett springt. Die Länge der Flugbahn OA ist die Strecke, die der Skifahrer beim Abstieg vom Berg zurücklegt.

Beim Messen eines Weges wird die Einheit Weg verwendet. Die Einheit des Weges ist die Einheit der Länge - Meter(1 m). In der Praxis werden auch andere Längeneinheiten verwendet, zum Beispiel:

1 km = 1000 m, 1 dm = 0,1 m, 1 cm = 0,01 m, 1 mm = 0,001 m.

1. Was ist mechanische Bewegung? 2. Welcher Körper wird Referenzkörper genannt? 3. Warum muss angegeben werden, relativ zu welchem ​​Bezugskörper die Bewegung stattfindet? 4. In welchen Fällen kann ein Körper als materieller Punkt betrachtet werden? 5. Was ist ein anderer Name für einen materiellen Punkt? 6. Was ist eine Flugbahn? 7. Wie unterscheidet sich ein Pfad von einer Flugbahn? 8. Was bewegt sich eigentlich: die Erde um die Sonne oder die Sonne um die Erde? 9. Wer ist in Bewegung: ein Fahrgast im Bus oder eine Person, die an einer Bushaltestelle steht? 10. Kann der Globus als materieller Punkt betrachtet werden?

Ist es möglich, im Stillstand zu sein und sich trotzdem schneller zu bewegen als ein Formel-1-Auto? Es stellt sich heraus, dass es möglich ist. Jede Bewegung hängt von der Wahl des Bezugssystems ab, das heißt, jede Bewegung ist relativ. Das Thema der heutigen Lektion: „Relativität der Bewegung. Das Gesetz der Addition von Verschiebungen und Geschwindigkeiten. Wir lernen, wie man im gegebenen Fall ein Bezugssystem wählt und wie man die Verschiebung und Geschwindigkeit eines Körpers ermittelt.

Unter mechanischer Bewegung versteht man die zeitliche Änderung der Position eines Körpers im Raum relativ zu anderen Körpern. Der Schlüsselbegriff in dieser Definition ist „relativ zu anderen Körpern“. Jeder von uns ist relativ zu jeder Oberfläche bewegungslos, aber relativ zur Sonne führen wir zusammen mit der gesamten Erde eine Umlaufbewegung mit einer Geschwindigkeit von 30 km/s aus, das heißt, die Bewegung hängt vom Bezugssystem ab.

Ein Referenzsystem ist eine Reihe von Koordinatensystemen und Uhren, die mit dem Körper verknüpft sind, relativ zu dem die Bewegung untersucht wird. Bei der Beschreibung der Bewegungen von Passagieren in einem Auto kann das Referenzsystem beispielsweise einem Straßencafé, dem Innenraum eines Autos oder einem entgegenkommenden Auto zugeordnet werden, wenn wir die Überholzeit schätzen (Abb. 1). .

Reis. 1. Auswahl des Referenzsystems

Welche physikalischen Größen und Konzepte hängen von der Wahl des Bezugssystems ab?

1. Körperposition oder Koordinaten

Betrachten wir einen beliebigen Punkt. In verschiedenen Systemen hat es unterschiedliche Koordinaten (Abb. 2).

Reis. 2. Koordinaten eines Punktes in verschiedenen Koordinatensystemen

2. Flugbahn

Betrachten Sie die Flugbahn eines Punktes auf einem Flugzeugpropeller in zwei Referenzsystemen: dem Referenzsystem, das dem Piloten zugeordnet ist, und dem Referenzsystem, das dem Beobachter auf der Erde zugeordnet ist. Für den Piloten führt dieser Punkt eine kreisförmige Drehung aus (Abb. 3).

Reis. 3. Kreisdrehung

Während für einen Beobachter auf der Erde die Flugbahn dieses Punktes eine Schraubenlinie sein wird (Abb. 4). Offensichtlich hängt die Flugbahn von der Wahl des Bezugssystems ab.

Reis. 4. Spiralförmiger Pfad

Relativität der Flugbahn. Trajektorien der Körperbewegung in verschiedenen Bezugssystemen

Betrachten wir am Beispiel eines Problems, wie sich die Bewegungsbahn je nach Wahl des Bezugssystems ändert.

Aufgabe

Wie verläuft die Flugbahn des Punktes am Ende des Propellers an verschiedenen Referenzpunkten?

1. Im CO, der dem Piloten des Flugzeugs zugeordnet ist.

2. Im CO, das mit dem Beobachter auf der Erde verbunden ist.

Lösung:

1. Weder der Pilot noch der Propeller bewegen sich relativ zum Flugzeug. Für den Piloten erscheint die Flugbahn des Punktes wie ein Kreis (Abb. 5).

Reis. 5. Flugbahn des Punktes relativ zum Piloten

2. Für einen Beobachter auf der Erde bewegt sich ein Punkt auf zwei Arten: rotierend und vorwärts bewegend. Die Flugbahn wird spiralförmig sein (Abb. 6).

Reis. 6. Flugbahn eines Punktes relativ zu einem Beobachter auf der Erde

Antwort : 1) Kreis; 2) Helix.

Am Beispiel dieses Problems waren wir davon überzeugt, dass die Flugbahn ein relatives Konzept ist.

Als unabhängigen Test empfehlen wir Ihnen, das folgende Problem zu lösen:

Wie verläuft die Flugbahn eines Punktes am Ende des Rades relativ zur Radmitte, wenn sich dieses Rad vorwärts bewegt, und relativ zu Punkten auf dem Boden (ein stationärer Beobachter)?

3. Bewegung und Weg

Stellen wir uns eine Situation vor, in der ein Floß schwimmt und irgendwann ein Schwimmer davon springt und versucht, zum gegenüberliegenden Ufer zu gelangen. Die Bewegung des Schwimmers relativ zum am Ufer sitzenden Fischer und relativ zum Floß wird unterschiedlich sein (Abb. 7).

Eine Bewegung relativ zum Boden wird als absolut und relativ zu einem sich bewegenden Körper als relativ bezeichnet. Die Bewegung eines beweglichen Körpers (Floß) relativ zu einem stationären Körper (Fischer) wird als tragbar bezeichnet.

Reis. 7. Schwimmerbewegung

Aus dem Beispiel folgt, dass Weg und Weg relative Größen sind.

4. Geschwindigkeit

Anhand des vorherigen Beispiels können Sie leicht zeigen, dass Geschwindigkeit auch eine relative Größe ist. Geschwindigkeit ist schließlich das Verhältnis von Bewegung zu Zeit. Unsere Zeit ist die gleiche, aber unsere Reisen sind anders. Daher wird die Geschwindigkeit unterschiedlich sein.

Die Abhängigkeit der Bewegungseigenschaften von der Wahl des Bezugssystems nennt man Relativität der Bewegung.

In der Geschichte der Menschheit gab es dramatische Fälle, die gerade mit der Wahl eines Referenzsystems verbunden waren. Die Hinrichtung von Giordano Bruno, die Abdankung von Galileo Galilei – all das sind Folgen des Kampfes zwischen Anhängern des geozentrischen Bezugssystems und des heliozentrischen Bezugssystems. Für die Menschheit war es sehr schwierig, sich an die Vorstellung zu gewöhnen, dass die Erde überhaupt nicht das Zentrum des Universums, sondern ein ganz gewöhnlicher Planet ist. Und Bewegung kann nicht nur relativ zur Erde betrachtet werden, diese Bewegung wird absolut und relativ zur Sonne, zu Sternen oder anderen Körpern sein. Die Bewegung von Himmelskörpern in einem mit der Sonne verbundenen Bezugssystem zu beschreiben, ist viel bequemer und einfacher; dies wurde zuerst von Kepler und dann von Newton überzeugend gezeigt, der, basierend auf der Betrachtung der Bewegung des Mondes um die Erde, daraus abgeleitet hat sein berühmtes Gesetz der universellen Gravitation.

Wenn wir sagen, dass Flugbahn, Weg, Verschiebung und Geschwindigkeit relativ sind, also von der Wahl des Bezugssystems abhängen, dann sagen wir das nicht über die Zeit. Im Rahmen der klassischen bzw. Newtonschen Mechanik ist die Zeit ein absoluter Wert, das heißt, sie fließt in allen Bezugssystemen gleichermaßen.

Überlegen wir, wie wir Verschiebung und Geschwindigkeit in einem Referenzsystem ermitteln können, wenn sie uns in einem anderen Referenzsystem bekannt sind.

Betrachten wir die vorherige Situation, wenn ein Floß schwimmt und irgendwann ein Schwimmer davon springt und versucht, zum gegenüberliegenden Ufer zu gelangen.

Wie hängt die Bewegung eines Schwimmers relativ zu einem stationären SO (verbunden mit dem Fischer) mit der Bewegung eines relativ beweglichen SO (verbunden mit dem Floß) zusammen (Abb. 8)?

Reis. 8. Illustration des Problems

Wir nannten Bewegung in einem stationären Bezugssystem. Aus dem Vektordreieck folgt das . Kommen wir nun dazu, die Beziehung zwischen den Geschwindigkeiten zu ermitteln. Erinnern wir uns daran, dass die Zeit im Rahmen der Newtonschen Mechanik ein absoluter Wert ist (die Zeit fließt in allen Bezugssystemen gleich). Das bedeutet, dass jeder Term aus der vorherigen Gleichung durch die Zeit geteilt werden kann. Wir bekommen:

Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich ein Schwimmer für einen Fischer bewegt;

Dies ist die eigene Geschwindigkeit des Schwimmers;

Dies ist die Geschwindigkeit des Floßes (die Geschwindigkeit des Flusses).

Problem zum Additionsgesetz der Geschwindigkeiten

Betrachten wir das Gesetz der Addition von Geschwindigkeiten anhand eines Beispielproblems.

Aufgabe

Zwei Autos bewegen sich aufeinander zu: das erste Auto mit hoher Geschwindigkeit, das zweite mit hoher Geschwindigkeit. Mit welcher Geschwindigkeit nähern sich die Autos einander an (Abb. 9)?

Reis. 9. Illustration des Problems

Lösung

Wenden wir das Gesetz der Geschwindigkeitsaddition an. Gehen wir dazu vom üblichen CO der Erde zum CO des ersten Autos über. Dadurch bleibt das erste Auto stehen und das zweite bewegt sich mit Geschwindigkeit (Relativgeschwindigkeit) darauf zu. Mit welcher Geschwindigkeit dreht sich die Erde um das erste Auto, wenn das erste Auto stillsteht? Es dreht sich mit einer Geschwindigkeit und die Geschwindigkeit ist in Richtung der Geschwindigkeit des zweiten Wagens gerichtet (Übergangsgeschwindigkeit). Zwei Vektoren, die entlang derselben Geraden gerichtet sind, werden summiert. .

Antwort: .

Grenzen der Anwendbarkeit des Geschwindigkeitsadditionsgesetzes. Das Additionsgesetz der Geschwindigkeiten in der Relativitätstheorie

Lange Zeit glaubte man, dass das klassische Gesetz der Addition von Geschwindigkeiten immer gültig ist und für alle Bezugssysteme gilt. Vor etwa Jahren stellte sich jedoch heraus, dass dieses Gesetz in manchen Situationen nicht funktioniert. Betrachten wir diesen Fall anhand eines Beispielproblems.

Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einer Weltraumrakete, die sich mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h bewegt. Und der Kapitän der Weltraumrakete schaltet die Taschenlampe in Bewegungsrichtung der Rakete ein (Abb. 10). Die Geschwindigkeit der Lichtausbreitung im Vakuum beträgt . Wie hoch wird die Lichtgeschwindigkeit für einen stationären Beobachter auf der Erde sein? Wird es der Summe der Lichtgeschwindigkeit und der Rakete entsprechen?

Reis. 10. Illustration des Problems

Tatsache ist, dass die Physik hier mit zwei widersprüchlichen Konzepten konfrontiert ist. Einerseits ist nach Maxwells Elektrodynamik die maximale Geschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit und beträgt . Andererseits ist Zeit gemäß der Newtonschen Mechanik ein absoluter Wert. Das Problem wurde gelöst, als Einstein die spezielle Relativitätstheorie bzw. deren Postulate vorschlug. Er war der erste, der darauf hinwies, dass die Zeit nicht absolut ist. Das heißt, irgendwo fließt es schneller und irgendwo langsamer. In unserer Welt der niedrigen Geschwindigkeiten bemerken wir diesen Effekt natürlich nicht. Um diesen Unterschied zu spüren, müssen wir uns mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Basierend auf Einsteins Schlussfolgerungen wurde das Gesetz der Addition von Geschwindigkeiten in der speziellen Relativitätstheorie abgeleitet. Es sieht so aus:

Dies ist die Geschwindigkeit relativ zu einem stationären CO;

Dies ist die Geschwindigkeit von relativ mobilem CO;

Dies ist die Geschwindigkeit des sich bewegenden CO relativ zum stationären CO.

Wenn wir die Werte aus unserem Problem ersetzen, finden wir, dass die Lichtgeschwindigkeit für einen stationären Beobachter auf der Erde beträgt.

Die Kontroverse wurde gelöst. Sie können auch sicherstellen, dass, wenn die Geschwindigkeiten im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit sehr klein sind, die Formel der Relativitätstheorie zur klassischen Formel für die Addition von Geschwindigkeiten wird.

In den meisten Fällen verwenden wir das klassische Gesetz.

Heute haben wir herausgefunden, dass Bewegung vom Bezugssystem abhängt, dass Geschwindigkeit, Weg, Bewegung und Flugbahn relative Konzepte sind. Und Zeit ist im Rahmen der klassischen Mechanik ein absoluter Begriff. Durch die Analyse einiger typischer Beispiele lernten wir, das erworbene Wissen anzuwenden.

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Hausaufgaben

  1. Definieren Sie die Relativität der Bewegung.
  2. Welche physikalischen Größen hängen von der Wahl des Bezugssystems ab?

Kinematik

Mechanisches Uhrwerk- Dies ist eine Änderung der Position von Körpern im Raum relativ zueinander im Laufe der Zeit.
Mechanische Bewegungen können gerade oder gekrümmt, gleichmäßig oder ungleichmäßig sein.

Ein materieller Punkt ist ein Körper, dessen Größe und Form bei der Lösung eines Problems vernachlässigt werden kann.
Bedingungen, unter denen ein Körper als materieller Punkt betrachtet werden kann:
1. wenn seine Abmessungen im Vergleich zur zurückgelegten Strecke klein sind.
2. wenn es vorwärts geht.
Was ist Vorwärtsbewegung?
Ein Körper bewegt sich translatorisch, wenn sich alle seine Punkte gleich bewegen.
oder ein Körper bewegt sich translatorisch, wenn sich eine durch zwei Punkte dieses Körpers gezogene Gerade bei seiner Bewegung parallel zu seiner ursprünglichen Lage verschiebt.

Referenzsystem (RS)

Der Bezugskörper, das ihm zugeordnete Koordinatensystem und die Uhr zur Zählung der Bewegungszeit bilden ein Bezugssystem.
Ein Referenzkörper ist ein Körper, relativ zu dem die Position anderer (bewegter) Körper bestimmt wird.

Relativität der Bewegung

Eine Person geht entgegen der Bewegung des Zuges am Waggon entlang (Abb. 1). Die Geschwindigkeit des Zuges relativ zur Erdoberfläche beträgt 20 m/s und die Geschwindigkeit der Person relativ zum Waggon beträgt 1 m/s. Bestimmen Sie, mit welcher Geschwindigkeit und in welche Richtung sich die Person relativ zur Erdoberfläche bewegt.

Lasst uns so denken. Wäre die Person nicht am Waggon entlanggegangen, wäre sie eine Strecke von 40 m mit dem Zug gegangen, hätte aber gleichzeitig eine Strecke von 1 m gegen die Bewegung des Zuges zurückgelegt. Daher verschob er sich in einer Zeit von 1 s relativ zur Erdoberfläche nur um 19 m in Richtung des Zuges. Das bedeutet, dass die Geschwindigkeit eines Menschen relativ zur Erdoberfläche 19 m/s beträgt und in die gleiche Richtung gerichtet ist wie die Geschwindigkeit des Zuges. So bewegt sich eine Person im Bezugssystem des Zuges mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s und im Bezugssystem eines beliebigen Körpers auf der Erdoberfläche mit einer Geschwindigkeit von 19 m/s Geschwindigkeiten sind in entgegengesetzte Richtungen gerichtet. Das sehen wir Geschwindigkeit ist relativ, d.h. die Geschwindigkeit desselben Körpers in verschiedenen Bezugssystemen kann sowohl im Zahlenwert als auch in der Richtung unterschiedlich sein.

Schauen wir uns nun ein weiteres Beispiel an. Stellen Sie sich einen Hubschrauber vor, der senkrecht zum Boden absteigt. Bezogen auf den Helikopter kann jeder Punkt des Rotors, beispielsweise der Punkt A (Abb. 2) bewegt sich ständig in einem Kreis, der in der Abbildung als durchgezogene Linie dargestellt ist. Für einen Beobachter am Boden bewegt sich derselbe Punkt entlang einer spiralförmigen Flugbahn (gestrichelte Linie). Anhand dieses Beispiels wird deutlich, dass auch die Bewegungsbahn ist relativ, d.h. Die Bewegungsbahn desselben Körpers kann in verschiedenen Bezugssystemen unterschiedlich sein.



Daraus folgt der Weg ist eine relative Größe, Schließlich ist der Weg die Summe der Längen aller Abschnitte der Flugbahn, die der Körper im betrachteten Zeitraum zurückgelegt hat. Dies wird besonders deutlich, wenn sich ein physischer Körper in einem Bezugssystem bewegt und in einem anderen ruht. Beispielsweise legt eine Person, die in einem fahrenden Zug sitzt, einen bestimmten Weg s im Bezugssystem der Erde zurück, und im Bezugssystem des Zuges ist ihr Weg Null.

Daher, Relativität Bewegungen, manifestiert sich V diese Geschwindigkeit, Flugbahn, Weg Und manche Andere Bewegungsmerkmale sind relativ, d. h. sie können in verschiedenen Bezugssystemen unterschiedlich sein.

Relativität der mechanischen Bewegung.
1. Mechanische Bewegung kann nur relativ zu anderen Körpern beobachtet werden. Es ist unmöglich, eine Veränderung der Körperhaltung festzustellen, wenn es keinen Vergleich gibt.
2. In verschiedenen Bezugssystemen können physikalische Größen (Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verschiebung usw.), die die Bewegung desselben Körpers charakterisieren, unterschiedlich sein. 3. Art der Bewegung, Bewegungsbahn usw. sind in verschiedenen Bezugssystemen für denselben Körper unterschiedlich.
Lassen Sie zwei COs sich mit konstanter Geschwindigkeit relativ zueinander bewegen . Die Position des Punktes A im stationären System K wird durch den Vektor und im bewegten System K 1 durch den Vektor angegeben. Aus der Zeichnung sehen wir das. Mit dieser Gleichung können Sie von einem CO zum anderen wechseln. - Gleichzeitig glauben wir, dass die Zeit in beiden SOs auf die gleiche Weise fließt. .
Konventionell nennen wir das System K stationär und das System K 1 bewegend. Dann für den Fall, dass die Koordinaten y und z ändern sich nicht, wir erhalten: Galileische Transformationen - Aus diesen Gleichungen folgt:
- Der Abstand zwischen zwei Punkten ist absolut, d.h. hängt nicht von der Wahl des CO ab. Lassen Sie die Koordinaten von Punkten im festen Referenzrahmen x und x", in der mobilen Version jeweils x 1 und x 1". Dann ;
Teilen wir die rechte und linke Seite der Gleichung durch den Zeitraum, in dem die Bewegung stattgefunden hat.
Wir bekommen: Gesetz der Geschwindigkeitsaddition. Hier ist die Geschwindigkeit eines Punktes relativ zu einem stationären Referenzpunkt gleich der Vektorsumme der Geschwindigkeit des Punktes relativ zu einem sich bewegenden Referenzpunkt und der Geschwindigkeit des beweglichsten Referenzpunkts relativ zu einer stationären Referenz Punkt.
Die Geschwindigkeit, mit der sich CO relativ zum Stillstand bewegt, wird aufgerufen.

tragbare Geschwindigkeit.

Bei der Lösung von Problemen ist es oft zweckmäßig, einen der sich relativ zur Erde bewegenden Körper als stationär zu betrachten. Dann ist die Geschwindigkeit der Erde in diesem CO gleich groß und entgegengesetzt zur Geschwindigkeit des gegebenen Körpers. Wenn die Geschwindigkeiten v 1 und u gleichgerichtet sind, werden ihre Projektionen addiert, wenn sie entgegengesetzt gerichtet sind (die Körper werden entfernt) - werden sie subtrahiert.

Wenn die Geschwindigkeiten im rechten Winkel gerichtet sind - Wenn der Winkel beliebig ist, muss der Kosinussatz verwendet werden: .

- Hierbei handelt es sich um eine Bewegung, bei der ein Körper über gleiche Zeiträume hinweg gleiche Bewegungen ausführt. Wenn wir beispielsweise ein bestimmtes Zeitintervall in Ein-Sekunden-Intervalle unterteilen, bewegt sich der Körper bei gleichmäßiger Bewegung für jedes dieser Zeitintervalle um die gleiche Strecke.

Die Geschwindigkeit einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung hängt nicht von der Zeit ab und ist an jedem Punkt der Flugbahn auf die gleiche Weise gerichtet wie die Bewegung des Körpers. Das heißt, der Verschiebungsvektor stimmt in seiner Richtung mit dem Geschwindigkeitsvektor überein. In diesem Fall ist die Durchschnittsgeschwindigkeit für einen beliebigen Zeitraum gleich der Momentangeschwindigkeit:

V cp = v

Geschwindigkeit einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung ist eine physikalische Vektorgröße, die dem Verhältnis der Bewegung eines Körpers über einen beliebigen Zeitraum zum Wert dieses Intervalls t entspricht:

Somit zeigt die Geschwindigkeit einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung, wie viel Bewegung ein materieller Punkt pro Zeiteinheit ausführt.

Umzug bei gleichmäßiger linearer Bewegung wird durch die Formel bestimmt:

Zurückgelegte Strecke bei linearer Bewegung ist gleich dem Verschiebungsmodul. Wenn die positive Richtung der OX-Achse mit der Bewegungsrichtung übereinstimmt, dann ist die Projektion der Geschwindigkeit auf die OX-Achse gleich dem Betrag der Geschwindigkeit und positiv:

V x = v, also v > 0

Die Projektion der Verschiebung auf die OX-Achse ist gleich:

S = vt = x – x 0

wobei x 0 die Anfangskoordinate des Körpers ist, x die Endkoordinate des Körpers (oder die Koordinate des Körpers zu jedem Zeitpunkt)

Bewegungsgleichung , also die Abhängigkeit der Körperkoordinaten von der Zeit x = x(t), hat die Form:

X = x 0 + vt

Wenn die positive Richtung der OX-Achse der Bewegungsrichtung des Körpers entgegengesetzt ist, dann ist die Projektion der Geschwindigkeit des Körpers auf die OX-Achse negativ, die Geschwindigkeit ist kleiner als Null (v< 0), и тогда уравнение движения принимает вид:

X = x 0 - vt

Gleichmäßige lineare Bewegung - Dies ist ein Sonderfall einer ungleichmäßigen Bewegung.

Ungleichmäßige Bewegung - Dies ist eine Bewegung, bei der ein Körper (materieller Punkt) über gleiche Zeiträume ungleiche Bewegungen ausführt. Beispielsweise bewegt sich ein Stadtbus ungleichmäßig, da seine Bewegung hauptsächlich aus Beschleunigung und Verzögerung besteht.

Ebenso abwechselnde Bewegung - Dies ist eine Bewegung, bei der sich die Geschwindigkeit eines Körpers (materiellen Punktes) über alle gleichen Zeiträume gleichmäßig ändert.

Beschleunigung eines Körpers bei gleichförmiger Bewegung bleibt in Betrag und Richtung konstant (a = const).

Eine gleichförmige Bewegung kann gleichmäßig beschleunigt oder gleichmäßig verzögert werden.

Gleichmäßig beschleunigte Bewegung - Dies ist die Bewegung eines Körpers (materiellen Punktes) mit positiver Beschleunigung, d. h. bei einer solchen Bewegung beschleunigt der Körper mit konstanter Beschleunigung. Bei gleichmäßig beschleunigter Bewegung nimmt der Geschwindigkeitsmodul des Körpers mit der Zeit zu, die Richtung der Beschleunigung stimmt mit der Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit überein.

Gleiche Zeitlupe - Dies ist die Bewegung eines Körpers (materiellen Punktes) mit negativer Beschleunigung, d. h. bei einer solchen Bewegung verlangsamt sich der Körper gleichmäßig. Bei gleichmäßig langsamer Bewegung sind die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsvektoren entgegengesetzt und der Geschwindigkeitsmodul nimmt mit der Zeit ab.

In der Mechanik wird jede geradlinige Bewegung beschleunigt, daher unterscheidet sich eine langsame Bewegung von einer beschleunigten Bewegung nur im Vorzeichen der Projektion des Beschleunigungsvektors auf die ausgewählte Achse des Koordinatensystems.

Durchschnittliche variable Geschwindigkeit wird ermittelt, indem man die Bewegung des Körpers durch die Zeit dividiert, in der diese Bewegung ausgeführt wurde. Die Einheit der Durchschnittsgeschwindigkeit ist m/s.

V cp = s/t

Momentane Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit eines Körpers (materieller Punkt) zu einem bestimmten Zeitpunkt oder an einem bestimmten Punkt der Flugbahn, d. h. die Grenze, zu der die Durchschnittsgeschwindigkeit tendiert, wenn das Zeitintervall Δt unendlich abnimmt:

Momentaner Geschwindigkeitsvektor Als erste Ableitung des Verschiebungsvektors nach der Zeit lässt sich eine gleichmäßig alternierende Bewegung ermitteln:

Geschwindigkeitsvektorprojektion auf der OX-Achse:

V x = x’

Dies ist die Ableitung der Koordinate nach der Zeit (die Projektionen des Geschwindigkeitsvektors auf andere Koordinatenachsen werden auf ähnliche Weise erhalten).

Beschleunigung ist eine Größe, die die Geschwindigkeitsänderungsrate eines Körpers bestimmt, also die Grenze, zu der die Geschwindigkeitsänderung bei unendlicher Abnahme der Zeitspanne Δt tendiert:

Beschleunigungsvektor einer gleichmäßig alternierenden Bewegung kann als erste Ableitung des Geschwindigkeitsvektors nach der Zeit oder als zweite Ableitung des Verschiebungsvektors nach der Zeit gefunden werden:

= " = "

Wenn man davon ausgeht, dass 0 die Geschwindigkeit des Körpers zum Anfangszeitpunkt (Anfangsgeschwindigkeit) und die Geschwindigkeit des Körpers zu einem bestimmten Zeitpunkt (Endgeschwindigkeit) ist, ist t der Zeitraum, in dem die Geschwindigkeitsänderung aufgetreten ist , Beschleunigungsformel wird wie folgt sein:

Von hier Formel für gleichmäßige Geschwindigkeit jederzeit:

= 0 + t

Wenn sich ein Körper geradlinig entlang der OX-Achse eines geradlinigen kartesischen Koordinatensystems bewegt und die Richtung mit der Flugbahn des Körpers übereinstimmt, wird die Projektion des Geschwindigkeitsvektors auf diese Achse durch die Formel bestimmt:

V x = v 0x + a x t

Da bei gleichförmiger Bewegung die Beschleunigung konstant ist (a = const), ist der Beschleunigungsgraph eine Gerade parallel zur 0t-Achse.

Reis. 1. Abhängigkeit der Körperbeschleunigung von der Zeit.

Abhängigkeit der Geschwindigkeit von der Zeit ist eine lineare Funktion, deren Graph eine Gerade ist (Abb. 2)

Aus der Schule erinnert sich wahrscheinlich jeder an die sogenannte mechanische Bewegung des Körpers. Wenn nicht, dann werden wir in diesem Artikel versuchen, uns nicht nur an diesen Begriff zu erinnern, sondern auch die Grundkenntnisse aus dem Physikstudium, genauer gesagt aus dem Abschnitt „Klassische Mechanik“, auf den neuesten Stand zu bringen. Außerdem werden Beispiele dafür gezeigt, wie dieses Konzept nicht nur in einer bestimmten Disziplin, sondern auch in anderen Wissenschaften verwendet wird.

Mechanik

Schauen wir uns zunächst an, was dieses Konzept bedeutet. Die Mechanik ist ein Zweig der Physik, der die Bewegung verschiedener Körper, die Wechselwirkung zwischen ihnen sowie den Einfluss dritter Kräfte und Phänomene auf diese Körper untersucht. Die Bewegung eines Autos auf der Autobahn, das Schießen eines Fußballs ins Tor – all das wird in dieser speziellen Disziplin untersucht. Wenn man den Begriff „Mechanik“ verwendet, meint man normalerweise „klassische Mechanik“. Was das ist, besprechen wir im Folgenden mit Ihnen.

Die klassische Mechanik ist in drei große Abschnitte unterteilt.

  1. Kinematik – sie untersucht die Bewegung von Körpern, ohne sich mit der Frage zu befassen, warum sie sich bewegen? Hier interessieren uns Größen wie Weg, Flugbahn, Verschiebung, Geschwindigkeit.
  2. Der zweite Abschnitt ist Dynamik. Sie untersucht die Ursachen von Bewegung anhand von Konzepten wie Arbeit, Kraft, Masse, Druck, Impuls, Energie.
  3. Und der dritte Abschnitt, der kleinste, untersucht einen Zustand wie das Gleichgewicht. Es ist in zwei Teile gegliedert. Einer beleuchtet das Gleichgewicht von Feststoffen und der zweite - Flüssigkeiten und Gase.

Sehr oft wird die klassische Mechanik als Newtonsche Mechanik bezeichnet, weil sie auf den drei Newtonschen Gesetzen basiert.

Die drei Newtonschen Gesetze

Sie wurden erstmals 1687 von Isaac Newton beschrieben.

  1. Das erste Gesetz spricht von der Trägheit eines Körpers. Dies ist eine Eigenschaft, bei der die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit eines materiellen Punktes erhalten bleibt, wenn keine äußeren Kräfte auf ihn einwirken.
  2. Das zweite Gesetz besagt, dass ein Körper, der eine Beschleunigung erhält, in der Richtung mit dieser Beschleunigung übereinstimmt, aber von seiner Masse abhängig wird.
  3. Das dritte Gesetz besagt, dass die Aktionskraft immer gleich der Reaktionskraft ist.

Alle drei Gesetze sind Axiome. Mit anderen Worten handelt es sich um Postulate, die keines Beweises bedürfen.

Was ist mechanische Bewegung?

Dies ist eine Änderung der Position eines Körpers im Raum relativ zu anderen Körpern im Laufe der Zeit. In diesem Fall interagieren materielle Punkte nach den Gesetzen der Mechanik.

In mehrere Typen unterteilt:

  • Die Bewegung eines materiellen Punktes wird gemessen, indem seine Koordinaten ermittelt und Änderungen der Koordinaten im Laufe der Zeit verfolgt werden. Um diese Indikatoren zu finden, müssen die Werte entlang der Abszissen- und Ordinatenachse berechnet werden. Dies wird anhand der Kinematik eines Punktes untersucht, die mit Konzepten wie Flugbahn, Verschiebung, Beschleunigung und Geschwindigkeit arbeitet. Die Bewegung des Objekts kann geradlinig oder krummlinig sein.
  • Die Bewegung eines starren Körpers besteht aus der Verschiebung eines zugrunde gelegten Punktes und der Rotationsbewegung um ihn herum. Untersucht durch die Kinematik starrer Körper. Die Bewegung kann translatorisch sein, das heißt, es findet keine Drehung um einen bestimmten Punkt statt, und der gesamte Körper bewegt sich gleichmäßig und auch flach – wenn sich der gesamte Körper parallel zur Ebene bewegt.
  • Es gibt auch Bewegung eines kontinuierlichen Mediums. Dies ist die Bewegung einer großen Anzahl von Punkten, die nur durch ein Feld oder eine Fläche verbunden sind. Aufgrund der vielen bewegten Körper (bzw. Materialpunkte) reicht hier ein Koordinatensystem nicht aus. Daher gibt es so viele Koordinatensysteme wie Körper. Ein Beispiel hierfür ist eine Welle auf dem Meer. Es ist kontinuierlich, besteht aber aus einer Vielzahl einzelner Punkte auf vielen Koordinatensystemen. Es stellt sich also heraus, dass die Bewegung einer Welle die Bewegung eines kontinuierlichen Mediums ist.

Relativität der Bewegung

In der Mechanik gibt es auch ein Konzept wie die Relativität der Bewegung. Dies ist der Einfluss eines beliebigen Bezugssystems auf die mechanische Bewegung. Wie ist das zu verstehen? Das Bezugssystem ist das Koordinatensystem plus der Uhr. Einfach ausgedrückt sind es die X- und Ordinatenachsen kombiniert mit den Minuten. Mit einem solchen System wird ermittelt, in welcher Zeitspanne ein materieller Punkt eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat. Mit anderen Worten, es hat sich relativ zur Koordinatenachse oder anderen Körpern bewegt.

Die Bezugssysteme können sein: mitbewegt, träge und nicht träge. Lassen Sie uns erklären:

  • Trägheits-CO ist ein System, in dem Körper die sogenannte mechanische Bewegung eines materiellen Punktes erzeugen, diese geradlinig und gleichmäßig ausführen oder im Allgemeinen ruhen.
  • Dementsprechend ist ein nicht träges CO ein System, das sich mit Beschleunigung bewegt oder relativ zum ersten CO rotiert.
  • Das begleitende CO ist ein System, das zusammen mit einem materiellen Punkt die sogenannte mechanische Bewegung des Körpers ausführt. Mit anderen Worten: Wo und mit welcher Geschwindigkeit sich ein Objekt bewegt, bewegt sich auch dieses CO mit.

Materieller Punkt

Warum wird manchmal der Begriff „Körper“ und manchmal „materieller Punkt“ verwendet? Der zweite Fall liegt vor, wenn die Abmessungen des Objekts selbst vernachlässigt werden können. Das heißt, Parameter wie Masse, Volumen usw. spielen für die Lösung des vorliegenden Problems keine Rolle. Wenn das Ziel beispielsweise darin besteht, herauszufinden, wie schnell sich ein Fußgänger relativ zum Planeten Erde bewegt, können Größe und Gewicht des Fußgängers vernachlässigt werden. Er ist ein materieller Punkt. Die mechanische Bewegung dieses Objekts hängt nicht von seinen Parametern ab.

Verwendete Konzepte und Größen mechanischer Bewegung

In der Mechanik operiert man mit verschiedenen Größen, mit deren Hilfe Parameter eingestellt, Problembedingungen beschrieben und eine Lösung gefunden werden. Lassen Sie uns sie auflisten.

  • Eine Änderung der Position eines Körpers (oder eines materiellen Punktes) relativ zum Raum (oder einem Koordinatensystem) im Laufe der Zeit wird als Verschiebung bezeichnet. Die mechanische Bewegung eines Körpers (materieller Punkt) ist tatsächlich ein Synonym für den Begriff „Bewegung“. Es ist nur so, dass das zweite Konzept in der Kinematik und das erste in der Dynamik verwendet wird. Der Unterschied zwischen diesen Unterabschnitten wurde oben erläutert.
  • Eine Trajektorie ist eine Linie, entlang derer ein Körper (ein materieller Punkt) eine sogenannte mechanische Bewegung ausführt. Seine Länge wird Pfad genannt.
  • Geschwindigkeit ist die Bewegung eines beliebigen materiellen Punktes (Körpers) relativ zu einem bestimmten Meldesystem. Die Definition des Berichtssystems wurde ebenfalls oben angegeben.

Die unbekannten Größen, die zur Bestimmung der mechanischen Bewegung verwendet werden, werden in Problemen gefunden, die die Formel S=U*T verwenden, wobei „S“ die Distanz, „U“ die Geschwindigkeit und „T“ die Zeit ist.

Aus der Geschichte

Das eigentliche Konzept der „klassischen Mechanik“ tauchte in der Antike auf und wurde durch die sich rasch entwickelnde Bauweise angeregt. Archimedes formulierte und beschrieb den Satz über die Addition paralleler Kräfte und führte das Konzept des „Schwerpunkts“ ein. So begann die Statik.

Dank Galileo begann sich im 17. Jahrhundert die „Dynamik“ zu entwickeln. Das Trägheitsgesetz und das Relativitätsprinzip sind sein Verdienst.

Isaac Newton führte, wie oben erwähnt, drei Gesetze ein, die die Grundlage der Newtonschen Mechanik bildeten. Er entdeckte auch das Gesetz der universellen Gravitation. So wurden die Grundlagen der klassischen Mechanik gelegt.

Nichtklassische Mechanik

Mit der Entwicklung der Physik als Wissenschaft und dem Aufkommen großer Möglichkeiten in den Bereichen Astronomie, Chemie, Mathematik und anderen Bereichen wurde die klassische Mechanik nach und nach nicht mehr zur Hauptwissenschaft, sondern zu einer von vielen gefragten Wissenschaften. Als sie begannen, Konzepte wie Lichtgeschwindigkeit, Quantenfeldtheorie usw. aktiv einzuführen und damit zu arbeiten, begannen die Gesetze, die der „Mechanik“ zugrunde liegen, zu fehlen.

Die Quantenmechanik ist ein Zweig der Physik, der sich mit der Untersuchung ultrakleiner Körper (materieller Punkte) in Form von Atomen, Molekülen, Elektronen und Photonen befasst. Diese Disziplin beschreibt sehr gut die Eigenschaften ultrakleiner Partikel. Darüber hinaus wird ihr Verhalten in einer bestimmten Situation sowie in Abhängigkeit von der Auswirkung vorhergesagt. Vorhersagen der Quantenmechanik können sich erheblich von den Annahmen der klassischen Mechanik unterscheiden, da diese nicht in der Lage ist, alle Phänomene und Prozesse zu beschreiben, die auf der Ebene von Molekülen, Atomen und anderen Dingen ablaufen – sehr klein und für das bloße Auge unsichtbar.

Die relativistische Mechanik ist ein Zweig der Physik, der sich mit der Untersuchung von Prozessen, Phänomenen und Gesetzen mit Geschwindigkeiten befasst, die mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar sind. Alle von dieser Disziplin untersuchten Ereignisse finden im vierdimensionalen Raum statt, im Gegensatz zum „klassischen“ dreidimensionalen Raum. Das heißt, zu Höhe, Breite und Länge fügen wir einen weiteren Indikator hinzu – die Zeit.

Welche andere Definition von mechanischer Bewegung gibt es?

Wir haben nur grundlegende Konzepte im Zusammenhang mit der Physik behandelt. Der Begriff selbst wird jedoch nicht nur in der klassischen oder nichtklassischen Mechanik verwendet.

In der Wissenschaft namens „Sozioökonomische Statistik“ wird die mechanische Bewegung der Bevölkerung als Migration definiert. Mit anderen Worten handelt es sich dabei um die Bewegung von Menschen über weite Strecken, beispielsweise in Nachbarländer oder auf benachbarte Kontinente zum Zwecke eines Wohnortwechsels. Gründe für einen solchen Umzug können die Unfähigkeit sein, aufgrund von Naturkatastrophen, beispielsweise ständigen Überschwemmungen oder Dürren, weiterhin auf ihrem Territorium zu leben, wirtschaftliche und soziale Probleme in ihrem Staat oder das Eingreifen externer Kräfte, beispielsweise Krieg.

In diesem Artikel wird untersucht, was als mechanische Bewegung bezeichnet wird. Beispiele werden nicht nur aus der Physik, sondern auch aus anderen Wissenschaften genannt. Dies weist darauf hin, dass der Begriff mehrdeutig ist.

Mechanisches Uhrwerk

Mechanisches Uhrwerk eines Körpers ist die Veränderung seiner Position im Raum relativ zu anderen Körpern im Laufe der Zeit. In diesem Fall interagieren die Körper nach den Gesetzen der Mechanik.

Der Zweig der Mechanik, der die geometrischen Eigenschaften der Bewegung beschreibt, ohne die Ursachen zu berücksichtigen, die sie verursachen, wird Kinematik genannt.

Allgemeiner Bewegung nennt man die Zustandsänderung eines physikalischen Systems im Laufe der Zeit. Wir können zum Beispiel über die Bewegung einer Welle in einem Medium sprechen.

Arten mechanischer Bewegungen

Mechanische Bewegung kann für verschiedene mechanische Objekte betrachtet werden:

  • Bewegung eines materiellen Punktes wird vollständig durch die zeitliche Änderung seiner Koordinaten bestimmt (zum Beispiel zwei in einer Ebene). Dies wird anhand der Kinematik eines Punktes untersucht. Wichtige Bewegungsmerkmale sind insbesondere die Flugbahn eines materiellen Punktes, die Verschiebung, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung.
    • Einfach Bewegung eines Punktes (wenn er sich immer auf einer Geraden befindet, ist die Geschwindigkeit parallel zu dieser Geraden)
    • Krummlinige Bewegung� - Bewegung eines Punktes entlang einer Flugbahn, die keine gerade Linie ist, mit beliebiger Beschleunigung und beliebiger Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt (z. B. Bewegung im Kreis).
  • Starre Körperbewegung besteht aus der Bewegung eines seiner Punkte (zum Beispiel des Massenschwerpunkts) und der Rotationsbewegung um diesen Punkt. Untersucht durch Starrkörperkinematik.
    • Liegt keine Drehung vor, wird die Bewegung aufgerufen progressiv und wird vollständig durch die Bewegung des ausgewählten Punktes bestimmt. Die Bewegung ist nicht unbedingt linear.
    • Zur Beschreibung Rotationsbewegung�- Körperbewegungen relativ zu einem ausgewählten Punkt, zum Beispiel an einem Punkt fixiert�- Verwenden Sie Euler-Winkel. Ihre Zahl beträgt im dreidimensionalen Raum drei.
    • Auch für einen Festkörper gibt es flache Bewegung� ist eine Bewegung, bei der die Flugbahnen aller Punkte in parallelen Ebenen liegen, während sie vollständig durch einen der Körperabschnitte bestimmt wird und der Körperabschnitt durch die Position zweier beliebiger Punkte bestimmt wird.
  • Kontinuumsbewegung. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Bewegung einzelner Teilchen des Mediums völlig unabhängig voneinander ist (normalerweise nur durch die Bedingungen der Kontinuität der Geschwindigkeitsfelder begrenzt), daher ist die Anzahl der definierenden Koordinaten unendlich (Funktionen werden unbekannt).

Geometrie der Bewegung

Relativität der Bewegung

Relativität ist die Abhängigkeit der mechanischen Bewegung eines Körpers vom Bezugssystem. Ohne Angabe des Bezugssystems macht es keinen Sinn, über Bewegung zu sprechen.

Mechanikkonzept. Mechanik ist ein Teilgebiet der Physik, das die Bewegung von Körpern, die Wechselwirkung von Körpern oder die Bewegung von Körpern unter irgendeiner Art von Wechselwirkung untersucht.

Die Hauptaufgabe der Mechanik- Dies ist die jederzeitige Bestimmung des Standorts des Körpers.

Abschnitte der Mechanik: Kinematik und Dynamik. Die Kinematik ist ein Zweig der Mechanik, der die geometrischen Eigenschaften von Bewegungen untersucht, ohne deren Massen und die auf sie einwirkenden Kräfte zu berücksichtigen. Dynamik ist ein Zweig der Mechanik, der die Bewegung von Körpern unter dem Einfluss von auf sie ausgeübten Kräften untersucht.

Bewegung. Bewegungseigenschaften. Bewegung ist eine zeitliche Änderung der Position eines Körpers im Raum relativ zu anderen Körpern. Bewegungsmerkmale: zurückgelegte Strecke, Bewegung, Geschwindigkeit, Beschleunigung.

Mechanisches Uhrwerk – Dies ist eine Änderung der Position eines Körpers (oder seiner Teile) im Raum relativ zu anderen Körpern im Laufe der Zeit.

Vorwärtsbewegung

Gleichmäßige Körperbewegung. Vorführung per Video mit Erläuterungen.

Ungleichmäßige mechanische Bewegung- Dies ist eine Bewegung, bei der der Körper in gleichen Zeitabständen ungleiche Bewegungen ausführt.

Relativität der mechanischen Bewegung. Vorführung per Video mit Erläuterungen.

Bezugspunkt und Bezugssystem bei mechanischer Bewegung. Der Körper, relativ zu dem die Bewegung betrachtet wird, wird als Bezugspunkt bezeichnet. Das Bezugssystem bei mechanischer Bewegung ist der Bezugspunkt und das Koordinatensystem der Uhr.

Referenzsystem. Eigenschaften der mechanischen Bewegung. Das Referenzsystem wird durch ein Video mit Erläuterungen demonstriert. Mechanische Bewegung hat die folgenden Eigenschaften: Flugbahn; Weg; Geschwindigkeit; Zeit.

Geradlinige Flugbahn- Dies ist die Linie, entlang der sich der Körper bewegt.

Krummlinige Bewegung. Vorführung per Video mit Erläuterungen.

Pfad und das Konzept der Skalargröße. Vorführung per Video mit Erläuterungen.

Physikalische Formeln und Maßeinheiten für die Eigenschaften mechanischer Bewegungen:

Mengenbezeichnung

Maßeinheiten

Formel zur Wertermittlung

Weg-S

m, km

S= vt

Zeit- T

s, Stunde

T = s/v

Geschwindigkeit –v

m/s, km/h

V = S/ T

P Konzept der Beschleunigung. Enthüllt durch eine Videodemonstration mit Erklärungen.

Formel zur Bestimmung der Beschleunigungsgröße:

3. Newtons Gesetze der Dynamik.

Der große Physiker I. Newton. I. Newton widerlegte die alten Vorstellungen, dass die Bewegungsgesetze von Erd- und Himmelskörpern völlig unterschiedlich seien. Das gesamte Universum unterliegt einheitlichen Gesetzen, die mathematisch formuliert werden können.

Zwei grundlegende Probleme, die von I. Newtons Physik gelöst wurden:

1. Schaffung einer axiomatischen Grundlage für die Mechanik, die diese Wissenschaft in die Kategorie strenger mathematischer Theorien überführte.

2. Schaffung einer Dynamik, die das Verhalten des Körpers mit den Eigenschaften äußerer Einflüsse (Kräfte) auf ihn verbindet.

1. Jeder Körper bleibt in einem Zustand der Ruhe oder gleichförmigen und geradlinigen Bewegung, bis er durch angewandte Kräfte gezwungen wird, diesen Zustand zu ändern.

2. Die Impulsänderung ist proportional zur ausgeübten Kraft und erfolgt in Richtung der Geraden, entlang derer diese Kraft wirkt.

3. Eine Aktion hat immer eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion, andernfalls sind die Wechselwirkungen zweier Körper aufeinander gleich und in entgegengesetzte Richtungen gerichtet.

I. Newtons erstes Gesetz der Dynamik. Jeder Körper bleibt in einem Ruhezustand oder in einer gleichmäßigen und geradlinigen Bewegung, bis er durch angewandte Kräfte gezwungen wird, diesen Zustand zu ändern.

Konzepte von Trägheit und Trägheit eines Körpers. Trägheit ist ein Phänomen, bei dem ein Körper danach strebt, seinen ursprünglichen Zustand beizubehalten. Trägheit ist die Eigenschaft eines Körpers, einen Bewegungszustand aufrechtzuerhalten. Die Trägheitseigenschaft wird durch die Körpermasse charakterisiert.

Newtons Weiterentwicklung von Galileis Theorie der Mechanik. Lange Zeit glaubte man, dass es zur Aufrechterhaltung einer Bewegung notwendig sei, unkompensierte äußere Einflüsse durch andere Körper auszuüben. Newton erschütterte diese von Galilei abgeleiteten Überzeugungen.

Trägheitsbezugssystem. Bezugssysteme, relativ zu denen sich ein freier Körper gleichmäßig und geradlinig bewegt, werden als Trägheit bezeichnet.

Newtons erstes Gesetz – das Gesetz der Inertialsysteme. Newtons erstes Gesetz ist ein Postulat über die Existenz von Trägheitsbezugssystemen. In inertialen Bezugssystemen lassen sich mechanische Phänomene am einfachsten beschreiben.

I. Newtons zweites Gesetz der Dynamik. In einem Trägheitsbezugssystem kann eine geradlinige und gleichförmige Bewegung nur dann auftreten, wenn keine anderen Kräfte auf den Körper einwirken oder deren Wirkung kompensiert wird, d.h. ausgewogen. Vorführung per Video mit Erläuterungen.

Das Prinzip der Kräfteüberlagerung. Vorführung per Video mit Erläuterungen.

Körpergewichtskonzept. Masse ist eine der grundlegendsten physikalischen Größen. Masse charakterisiert mehrere Eigenschaften des Körpers gleichzeitig und weist eine Reihe wichtiger Eigenschaften auf.

Kraft ist ein zentraler Begriff des zweiten Newtonschen Gesetzes. Das zweite Newtonsche Gesetz besagt, dass sich ein Körper mit Beschleunigung bewegt, wenn eine Kraft auf ihn einwirkt. Kraft ist ein Maß für die Wechselwirkung zweier (oder mehrerer) Körper.

Zwei Schlussfolgerungen der klassischen Mechanik aus dem zweiten Gesetz von I. Newton:

1. Die Beschleunigung eines Körpers steht in direktem Zusammenhang mit der auf den Körper ausgeübten Kraft.

2. Die Beschleunigung eines Körpers steht in direktem Zusammenhang mit seiner Masse.

Demonstration der direkten Abhängigkeit der Beschleunigung eines Körpers von seiner Masse

I. Newtons drittes Gesetz der Dynamik. Vorführung per Video mit Erläuterungen.

Die Bedeutung der Gesetze der klassischen Mechanik für die moderne Physik. Die auf den Newtonschen Gesetzen basierende Mechanik wird als klassische Mechanik bezeichnet. Im Rahmen der klassischen Mechanik wird die Bewegung nicht sehr kleiner Körper mit nicht sehr hohen Geschwindigkeiten gut beschrieben.

Demos:

Physikalische Felder um Elementarteilchen.

Planetenmodell des Atoms von Rutherford und Bohr.

Bewegung als physikalisches Phänomen.

Vorwärtsbewegung.

Gleichmäßige lineare Bewegung

Ungleichmäßige relative mechanische Bewegung.

Videoanimation des Referenzsystems.

Krummlinige Bewegung.

Weg und Flugbahn.

Beschleunigung.

Trägheit der Ruhe.

Superpositionsprinzip.

Newtons 2. Gesetz.

Dynamometer.

Direkte Abhängigkeit der Beschleunigung eines Körpers von seiner Masse.

Newtons 3. Gesetz.

Sicherheitsfragen:

    Geben Sie die Definition und das wissenschaftliche Thema der Physik an.

    Formulieren Sie die physikalischen Eigenschaften, die allen Naturphänomenen gemeinsam sind.

    Formulieren Sie die Hauptstadien in der Entwicklung des physischen Weltbildes.

    Nennen Sie zwei Grundprinzipien der modernen Wissenschaft.

    Nennen Sie die Merkmale des mechanistischen Weltmodells.

    Was ist die Essenz der molekularkinetischen Theorie?

    Formulieren Sie die Grundzüge des elektromagnetischen Weltbildes.

    Erklären Sie das Konzept eines physikalischen Feldes.

    Identifizieren Sie die Eigenschaften und Unterschiede zwischen elektrischen und magnetischen Feldern.

    Erklären Sie die Konzepte elektromagnetischer Felder und Gravitationsfelder.

    Erklären Sie das Konzept des „Planetenmodells des Atoms“

    Formulieren Sie die Merkmale des modernen physischen Weltbildes.

    Formulieren Sie die wichtigsten Bestimmungen des modernen physischen Weltbildes.

    Erklären Sie die Bedeutung der Relativitätstheorie von A. Einstein.

    Erklären Sie das Konzept: „Mechanik“.

    Benennen Sie die Hauptabschnitte der Mechanik und geben Sie ihnen Definitionen.

    Nennen Sie die wichtigsten körperlichen Merkmale der Bewegung.

    Formulieren Sie die Anzeichen einer mechanischen Vorwärtsbewegung.

    Formulieren Sie die Anzeichen gleichmäßiger und ungleichmäßiger mechanischer Bewegung.

    Formulieren Sie die Zeichen der Relativität der mechanischen Bewegung.

    Erklären Sie die Bedeutung physikalischer Konzepte: „Bezugspunkt und Bezugssystem in mechanischer Bewegung.“

    Nennen Sie die Hauptmerkmale der mechanischen Bewegung im Bezugssystem.

    Nennen Sie die Hauptmerkmale der Flugbahn einer geradlinigen Bewegung.

    Nennen Sie die Hauptmerkmale der krummlinigen Bewegung.

    Definieren Sie das physikalische Konzept: „Pfad“.

    Definieren Sie das physikalische Konzept: „Skalare Größe“.

    Reproduzieren Sie physikalische Formeln und Maßeinheiten für die Eigenschaften mechanischer Bewegungen.

    Formulieren Sie die physikalische Bedeutung des Begriffs: „Beschleunigung“.

    Reproduzieren Sie die physikalische Formel, um die Größe der Beschleunigung zu bestimmen.

    Nennen Sie zwei grundlegende Probleme, die durch die Physik von I. Newton gelöst wurden.

    Reproduzieren Sie die Hauptbedeutungen und den Inhalt von I. Newtons erstem Gesetz der Dynamik.

    Formulieren Sie die physikalische Bedeutung des Begriffs Trägheit und Trägheit eines Körpers.

    Wie entwickelte Newton Galileis Theorie der Mechanik?

    Formulieren Sie die physikalische Bedeutung des Konzepts: „Trägheitsbezugsrahmen“.

    Warum ist Newtons erstes Gesetz das Gesetz der Inertialsysteme?

    Reproduzieren Sie die Hauptbedeutungen und den Inhalt des zweiten Dynamikgesetzes von I. Newton.

    Formulieren Sie die physikalische Bedeutung des von I. Newton abgeleiteten Prinzips der Kräfteüberlagerung.

    Formulieren Sie die physikalische Bedeutung des Begriffs Körpermasse.

    Erklären Sie, dass Kraft ein zentraler Begriff des zweiten Newtonschen Gesetzes ist.

    Formulieren Sie zwei Schlussfolgerungen der klassischen Mechanik basierend auf dem zweiten Gesetz von I. Newton.

    Reproduzieren Sie die Hauptbedeutungen und den Inhalt von I. Newtons drittem Gesetz der Dynamik.

    Erklären Sie die Bedeutung der Gesetze der klassischen Mechanik für die moderne Physik.

Literatur:

1. Akhmedova T.I., Mosyagina O.V. Naturwissenschaften: Lehrbuch / T.I. Akhmedova, O.V. Mosyagina. – M.: RAP, 2012. – S. 34-37.

Was ist ein Referenzpunkt? Was ist mechanische Bewegung?

Andreus-Dad-ndrey

Die mechanische Bewegung eines Körpers ist die zeitliche Veränderung seiner Position im Raum relativ zu anderen Körpern. In diesem Fall interagieren die Körper nach den Gesetzen der Mechanik. Der Zweig der Mechanik, der die geometrischen Eigenschaften der Bewegung beschreibt, ohne die Ursachen zu berücksichtigen, die sie verursachen, wird Kinematik genannt

Im allgemeineren Sinne ist Bewegung jede räumliche oder zeitliche Änderung des Zustands eines physikalischen Systems. Wir können zum Beispiel über die Bewegung einer Welle in einem Medium sprechen.

* Die Bewegung eines materiellen Punktes wird vollständig durch die zeitliche Änderung seiner Koordinaten bestimmt (z. B. zwei auf einer Ebene). Dies wird anhand der Kinematik eines Punktes untersucht.
o Geradlinige Bewegung eines Punktes (wenn er sich immer auf einer Geraden befindet, ist die Geschwindigkeit parallel zu dieser Geraden)
o Eine krummlinige Bewegung ist die Bewegung eines Punktes entlang einer Flugbahn, die keine gerade Linie ist, mit beliebiger Beschleunigung und beliebiger Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt (z. B. Bewegung in einem Kreis).
* Die Bewegung eines starren Körpers besteht aus der Bewegung eines seiner Punkte (zum Beispiel des Massenschwerpunkts) und der Rotationsbewegung um diesen Punkt. Untersucht durch Starrkörperkinematik.
o Wenn keine Drehung erfolgt, wird die Bewegung als translatorisch bezeichnet und wird vollständig durch die Bewegung des ausgewählten Punktes bestimmt. Beachten Sie, dass es nicht unbedingt linear ist.
o Zur Beschreibung einer Rotationsbewegung – der Bewegung eines Körpers relativ zu einem ausgewählten Punkt, beispielsweise an einem Punkt fixiert – werden Euler-Winkel verwendet. Ihre Zahl beträgt im dreidimensionalen Raum drei.
o Auch für einen starren Körper wird eine ebene Bewegung unterschieden – eine Bewegung, bei der die Flugbahnen aller Punkte in parallelen Ebenen liegen, während sie vollständig durch einen der Körperabschnitte bestimmt wird und der Körperabschnitt durch die bestimmt wird Position zweier beliebiger Punkte.
* Kontinuumsbewegung. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Bewegung einzelner Teilchen des Mediums völlig unabhängig voneinander ist (normalerweise nur durch die Bedingungen der Kontinuität der Geschwindigkeitsfelder begrenzt), daher ist die Anzahl der definierenden Koordinaten unendlich (Funktionen werden unbekannt).
Relativität – die Abhängigkeit der mechanischen Bewegung eines Körpers von einem Bezugssystem, ohne Angabe des Bezugssystems – es macht keinen Sinn, über Bewegung zu sprechen.

Daniil Jurjew

Arten mechanischer Uhrwerke [Bearbeiten | Wiki-Text bearbeiten]
Mechanische Bewegung kann für verschiedene mechanische Objekte betrachtet werden:
Die Bewegung eines materiellen Punktes wird vollständig durch eine zeitliche Änderung seiner Koordinaten bestimmt (z. B. bei einer Ebene durch eine Änderung der Abszisse und Ordinate). Dies wird anhand der Kinematik eines Punktes untersucht. Wichtige Bewegungsmerkmale sind insbesondere die Flugbahn eines materiellen Punktes, die Verschiebung, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung.
Geradlinige Bewegung eines Punktes (wenn er sich immer auf einer Geraden befindet, ist die Geschwindigkeit parallel zu dieser Geraden)
Eine krummlinige Bewegung ist die Bewegung eines Punktes entlang einer Flugbahn, die keine gerade Linie ist, mit beliebiger Beschleunigung und beliebiger Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt (z. B. Bewegung im Kreis).
Die Bewegung eines starren Körpers besteht aus der Bewegung eines seiner Punkte (zum Beispiel des Massenschwerpunkts) und der Rotationsbewegung um diesen Punkt. Untersucht durch Starrkörperkinematik.
Liegt keine Rotation vor, wird die Bewegung als translatorisch bezeichnet und wird vollständig durch die Bewegung des ausgewählten Punktes bestimmt. Die Bewegung ist nicht unbedingt linear.
Um eine Rotationsbewegung zu beschreiben – die Bewegung eines Körpers relativ zu einem ausgewählten Punkt, der beispielsweise an einem Punkt fixiert ist – werden Euler-Winkel verwendet. Ihre Zahl beträgt im dreidimensionalen Raum drei.
Außerdem wird für einen starren Körper eine ebene Bewegung unterschieden – eine Bewegung, bei der die Flugbahnen aller Punkte in parallelen Ebenen liegen, während sie vollständig durch einen der Körperabschnitte bestimmt wird und der Körperabschnitt durch die bestimmt wird Position zweier beliebiger Punkte.
Bewegung eines kontinuierlichen Mediums. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Bewegung einzelner Teilchen des Mediums völlig unabhängig voneinander ist (normalerweise nur durch die Bedingungen der Kontinuität der Geschwindigkeitsfelder begrenzt), daher ist die Anzahl der definierenden Koordinaten unendlich (Funktionen werden unbekannt).

Mechanisches Uhrwerk. Weg. Geschwindigkeit. Beschleunigung

Lara

Mechanische Bewegung ist eine Änderung der Position eines Körpers (oder seiner Teile) relativ zu anderen Körpern.
Die Position des Körpers wird durch die Koordinate angegeben.
Die Linie, entlang der sich ein materieller Punkt bewegt, wird Trajektorie genannt. Die Länge der Flugbahn wird als Pfad bezeichnet. Die Einheit des Weges ist Meter.
Weg = Geschwindigkeit * Zeit. S=v*t.

Mechanische Bewegung wird durch drei physikalische Größen charakterisiert: Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung.

Ein gerichtetes Liniensegment, das von der Anfangsposition eines sich bewegenden Punktes zu seiner Endposition gezogen wird, wird als Verschiebung (s) bezeichnet. Verschiebung ist eine Vektorgröße. Die Bewegungseinheit ist Meter.

Geschwindigkeit ist eine vektorielle physikalische Größe, die die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers charakterisiert und numerisch dem Verhältnis der Bewegung über einen kurzen Zeitraum zum Wert dieses Zeitraums entspricht.
Die Geschwindigkeitsformel lautet v = s/t. Die Geschwindigkeitseinheit ist m/s. In der Praxis wird als Geschwindigkeitseinheit km/h (36 km/h = 10 m/s) verwendet.

Beschleunigung ist eine vektorielle physikalische Größe, die die Geschwindigkeitsänderungsrate charakterisiert, numerisch gleich dem Verhältnis der Geschwindigkeitsänderung zum Zeitraum, in dem diese Änderung auftrat. Formel zur Berechnung der Beschleunigung: a=(v-v0)/t; Die Einheit der Beschleunigung ist Meter/(Quadratsekunde).



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