Механическое движение.

В 9 классе изучение физики начинается с изучения механики.

Механика – наука о движении и его законах.

Все вокруг нас связано с движением. Большинство процессов, происходящих в нашей природе - это разные виды движения. Изучая законы движения, человечество может предсказывать развитие многих процессов и явления. Основное понятие механики:

Механическое движение - это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей.

Механическое движение делят на два вида: поступательное и вращательное.

Поступательное движение - это движение, при котором все точки тела двигаются одинаково.

Представьте движение летающей тарелки, когда она не поворачивается, не качается. Просто передвигается. Тогда все точки этой тарелки будут двигаться по одинаковым параллельным линиям. Это и будет пример поступательного движения.

•Вращательное движение -это движение, при котором все точки тела движутся по окружности, центры которых лежат на одной прямой (на оси вращения ).

Но описать положение целого тела, это очень сложная задача. Поэтому, для упрощения тела часто представляют в виде точек. Очень важное понятие в механике - Материальная точка.

Материальная точка - тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

Очень часто нам нет необходимости, рассматривать все размеры тела. Когда самолет перемещается в воздухе, диспетчер следит за движением самолета, как за движением единой точки. Ему не важно, как двигаются крылья, хвост или кабина пилота. Это все двигается как единое целое и может быть представлено в виде точки. Но когда тот же самый самолет идет на посадку - нам важно когда и как выпускается шасси, какой наклон крыльев, как корпус наклонен к поверхности земли. Тут уже очень важны и размеры тела и его форма. Представить самолет, идущий на посадку, в виде материальной точки никак нельзя. Это может привести к аварии.

Поэтому есть определенное правило, когда тело можно представлять в виде материальной точки. Когда в задаче описываются расстояния, проходимые телом, гораздо больше размеров самого тела, тогда его можно считать материальной точкой. Когда при движении тело проходит расстояния, сравнимые с своим размером, считать это тело материальной точкой нельзя.

А теперь попробуйте ответить на вопрос. В каких случаях тела можно считать материальными точками?

1. На станке изготавливают спортивный диск.

2. Этот же диск летит после броска спортсмена на расстояние 55 м.

3. Конькобежец проходит дистанцию на соревновании.

4. Тот же конькобежец рассматривается на фотофинише.

5. Фигурист выполняет упражнения произвольно программы.

6. За движением космического корабля следят из центра управления полетом.

7. За тем же кораблем наблюдает космонавт, осуществляющий стыковку со станцией.

8. Земля вращается вокруг своей оси.

9. Земля движется по орбите вокруг Солнца.

Нельзя точно определить движение тела, если не смотреть на это тело относительно какой-то точки. Мы может видеть как меняется расстояние до этой точки и рассчитать параметры движения. Поэтому для описания движения нам в первую очередь необходима система отсчета. Что входит в систему отсчета:

• Тело или точка отсчета
• Часы
• Система координат

Причем телом отсчета в такой системе будет начало координат в координатной системе.

Для описания положения тел в системе отсчета давайте вспомним понятия математики: проекция точки и координата.

Проекцией точки на ось называется основание перпендикуляра, опущенного из этой точки на данную ось То есть, проекцией точки на ось является точка на оси координат.

Координатой точки на данной оси называется число, абсолютная величина которого равна длине отрезка оси (в выбранном масштабе), заключённого между началом оси и проекцией точки на эту ось. Это число берется со знаком плюс, если проекция точки располагается в направлении оси от ее начала и со знаком минус, если в противоположном направлении.

В физике координаты обозначают реальное расстояние и должны иметь единицы измерения, которые обозначены возле названия оси координат. Знак и модуль координат зависит от выбора тела отсчета и направления осей координат.

При данном расположении системы координат тело имеет определенные координаты X, Y ,Z. Но при смещении системы координат.

Координаты в новой системе будут другими.

Часто, для упрощения задач, систему координат выбирают таким образом, чтобы точка начала движения находилась в точке отсчета.

Есть ещё важные понятия в описании механического движения:

Траектория – линия по которой двигалось тело.

Иногда может быть видимой, как след от лыж. Но, чаще всего - воображаемая.

Путь – длина траектории.

т.е. Числовое значение с единицами измерения. Например: путь автомобиля между городами составил 150 км.

Перемещение тела ( материальной точки) - направленный отрезок прямой (вектор), соединяющий начальное положение тела с его последующим положением.

Перемещение также измеряется в единицах расстояния (км, см, мили, дюймы). В системе СИ в метрах.

Синяя линия, на данном рисунке - это траектория. l - пройденный путь. Серый отрезок - перемещение.

Синяя линия, на данном рисунке - это траектория. l - пройденный путь. Серый вектор - перемещение. Очень важно, что перемещение – векторная величина. Можно использовать векторные методы решения задач.

Путь и перемещение могут совпадать при прямолинейном движении в одном направлении. А могут не совпадать, если тело движется по криволинейной траектории.

Перемещение может быть равным нулю при ненулевом пути, если начальное и конечное положение тела совпадают.

Нарисуйте вектор перемещения по заданной траектории.

Тело движется из точки А в точку В. Сколько метров составляет путь и перемещение?

Тело движется по черной линии.

Понятно, что путь будет составлять длину траектории 50+70=120см=1,2 м. А перемещение (длину отрезка АВ) придется считать по теореме Пифагора.

А чему равны путь и перемещение, если тело проходит половину окружности с радиусом 3м? (Вспоминаем формулу длины окружности).

Перемещение тела в системе координат.

Проекция вектора на ось - отрезок, соединяющий проекцию начала вектора и проекцию его конца

Длина проекции вектора может совпадать с длиной вектора, если тело движется вдоль оси координат. А может не совпадать. Если движение происходит под углом к оси координат.

Знаки проекций

Проекция вектора положительна, если от проекции начала вектора к проекции его конца надо двигаться по направлению оси

Проекция вектора отрицательна, если от проекции начала вектора к проекции его конца надо двигаться в направлении, противоположном направлению оси.

Проекция вектора равна нулю, если вектор перпендикулярен оси координат.

Определите знаки проекций векторов, изображенных на рисунке, на оси координат.

Модуль проекции вектора на ось тоже рассчитывается в системе координат.