Fizika, mint tudomány
1. Fizikai mint tudomány. A téma és kutatási módszerek a fizikában.
2. Mechanikus mozgás. Frame.
3. A transzlációs mozgást és annak jellemzőit.
4. A forgó mozgást és annak jellemzőit.
5. Kommunikáció vektorai közötti lineáris, szögsebességeket és gyorsulások.
Fizika - a tudomány, hogy a tanulmányok a legegyszerűbb és mégis a legtöbb általános törvényei a természeti jelenségek, tulajdonságok és az anyag szerkezetének és a törvények a mozgás.
Alapvető fizikai törvények alapján kémiai és biológiai törvények.
Fizikai kutatási módszerek: megfigyelés, kísérletezés, hipotézisek.
Megfigyelés - a tanulmány a jelenségek a természetes, természetes környezetben. Tudományos megfigyelés nem egyszerű feladat, mivel nem igényli a képesség, hogy egy csoportba sorolni számos kapcsolódó jelenségek, megjegyezve jellegzetes hasonlóságok és különbségek, megtalálni azokat a tényezőket, amelyek meghatározzák a jelenség a vizsgált, és a létesítmény a hatás az egyes tényező önmagában miközben változatlanul a többit.
Kísérlet - tanulmány a jelenség által reprodukciós mesterséges (laboratóriumi) körülmények között, vagyis, megfigyelés vizsgált jelenség pontosan teszik a körülmények lehetővé teszik, hogy figyelemmel kísérje a haladás, a folyamat, és játszani őket többször megismételve ezeket a feltételeket.
Hipotézis - a tudományos hipotézis előadott megmagyarázni néhány jelenséget, és ellenőrizni kell a tapasztalat és elméleti alapot ahhoz, hogy hiteles tudományos tény.
Abban a vizsgálatban, jelenségek vagy folyamatok, attól függően, hogy a feltételek egy adott feladat különböző fizikai modellek. Ez lehetővé teszi, hogy egy fizikai jelenség oly módon, hogy elvonható a több valódi tényezőket, amelyek a másodlagos jelentőségű egy adott ügyben.
A fizikai modellek a következők:
- egy anyagi pont - a pont csak jellemzi tömegét és a helyzetét a térben. Anyag pont közelítése lehet bármely szervezet méretben és alakban, amely elhanyagolható lehet ilyen körülmények között (azaz, amelynek mérete elhanyagolhatóan kicsi összehasonlítva azzal a nagysága a mozgás);
- merev test - a test, a távolság bármely két pont között, amely mindig ugyanaz marad;
- Tökéletesen rugalmas test - a szervezet, amelynek deformációja arányos a hívó hatáskörüket, megszüntetése az erő a test teljesen meggyógyul a méretét és alakját.
Az összefoglaló a kísérleti által megállapított tények a fizika törvényei - stabil visszatérő objektív törvények a természetben létező. Fizikai törvények fejezik formájában matematikai összefüggések között fizikai mennyiségeket - a mért jellemzők fizikai tárgyak, és a folyamat paramétereit.
Fizikai mennyiségek vannak osztva:
- Skaláris - teljesen jellemez egy numerikus érték és a mértékegység. Például: idő, tömeg. Kiszámításakor a skaláris mennyiségek fejezik ki valós számok, és velük lehet, kivétel nélkül olyan tevékenységet, amely végre valós számok;
- Illusztrációk - teljesen jellemezhető számszerű értéket, mértékegység és irányát. Például: gyorsaság, erő. Geometriailag képviseli egy vektorral mennyiségű vektor, vagyis szegmens, amelynek egy bizonyos hosszúságú és irányú. Matematikai műveleteket vektor mennyiségek hatálya alá tartozó különleges törvények.
Mérése fizikai mennyiségek - ezt a műveletet el kell végezni a mérő eszköz értékének meghatározásához egy fizikai mennyiség egység elfogadott. Elvileg a fizikai egységek tetszés szerint, de akkor már a nehézségeket, ha összehasonlítják őket. Ezért az egység a rendszer bevezetésekor. amely minden egység fizikai mennyiségek, és lehetővé teszi, hogy működni velük.
A konstrukció rendszer egységek véletlenszerűen kiválasztott egységek több egymástól független fizikai mennyiségek. Ezek az egységek az úgynevezett alap. A másik szériában származó egységek vonatkozó törvények ezeket a mennyiségeket az alapvető. Ezek az úgynevezett származtatott mennyiségek. Magyarországon a nemzeti szabvány alkalmazása szükséges SI International Mértékegység Rendszer (SI). Ez alapján hét alapvető egységek és két további - radián és szteradiánt (1. táblázat).
Mechanics - az ág a fizika, hogy tanulmányozza a mechanikai mozgás.
Mechanikus mozgás - bármilyen változás a relatív pozíciója szervek, hogy mi történik a teret az idővel. Például, a járművek mozgását, gépalkatrészek, valamint a szervek az emberek és állatok.
Kinematikája - mechanika rész, amelyben tanulni a mozgás szervek nélkül okait kutatva ezeket a mozgásokat.
Hogyan mozog a test - azt jelenti, meg kell határozni annak térbeli helyzetét különböző időpontokban a kijelölt keret.
A referencia-rendszer - egy adott referencia test (rögzített test), és koordinátatengelyeket óra.
Egy derékszögű koordináta-rendszert, a helyzetét egy részecske egy adott idő tekintetében ez a rendszer határozza meg három koordinátáját vagy sugár vektor - vektor összekötő az origó és a pont helyzetében egy adott időben.
Ábra 1.1 A testhelyzet a térben a mozgás a síkban
Pályára - a vonal, amely mentén a test mozog.
Path - skalár fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő a távolságot, amelyet a pont a pályára.
Utazás - összekötő szakasz kezdő- és végpontja a pálya.
Ha a mozgás egy anyagi pont annak koordinátáit idővel változnak. Általában, a mozgás által meghatározott három egyenletet:
vagy vektor egyenlet.
Mozog a test kerül a következőképpen határozzuk meg:
1) koordináta-módszerrel;
1.2 ábra meghatározása eltolható test képkockáról
2) egy vektor módszer.
1.3 ábra meghatározása mozgó test vektor módszerrel
Kivéve az idő az egyenletek a mozgás, megkapjuk az egyenlet a pálya mozgás egy anyagi pont :.
Az alak a pályán a mechanikai mozgások vannak besorolva napryamolineynye és ívelt. A pályáját a mechanikai mozgás különböző referencia képkockák lehet különböző formájú.
Transzlációs mozgást - a mozgás a test, amely bármely összekötő vonal bármely két pont marad önmagával párhuzamosan. Az ilyen mozgás, minden pont a mozgó test ugyanazon az úton.
Speed jellemzi a sebesség és a mozgás iránya az anyag pont.
Tekintsük a mozgás egy anyagi pont mozog egyenes szakaszon. Tegyük fel, hogy időben koordinálja az anyagi pont lesz, de abban a pillanatban fogja koordinálni. Aztán azon időtartam alatt utat fog mutatni.
Átlagos haladási sebesség - skalár fizikai mennyiség számszerűleg egyenlő az arány az út, tökéletes anyagi pont az időtartam, amelyre az utat vezettük
Az átlagos sebessége egyenetlen mozgás - vektor fizikai mennyiség, amelynek modulusa számszerűen arány egyenlő a változása a sugár vektor a időintervallum:
sebesség mértékegysége az SI m / s.
iránya a vektor egybeesik az irányt a vektor.
Ha a mozgás egyenletes, akkor az átlagos sebesség ugyanaz bármely ideig. Azonban, a nem egységes mozgás a test azonos időintervallumokban kiterjeszti egyenlőtlen távolságok. Ezért, ha egy ilyen mozgás érték az átlagos sebessége függ a választott időben. Annak megállapításához, a pillanatnyi sebesség egy adott ponton a pálya szükséges kiválasztani az időintervallum olyan kicsi, hogy a mozgás a test ebben az időszakban az idő tekinthető egységes.
Pillanatnyi sebessége nem egyenletes mozgást - vektor fizikai mennyiség, a modul, amely számszerűen egyenlő a határ, amely felé az átlagos sebesség a végtelen csökkenő ideig, amely alatt azt állapítjuk meg:
Így, a pillanatnyi sebesség az első derivált a mozgás (vagy pozíció) az idő függvényében.
Pályaszakaszának a szervezet idővel dt, egyenlő lesz. Ahhoz, hogy megállapítsuk a teljes pályaszakaszának ideje alatt t, ezt a kifejezést úgy kell integrálni:
Gyorsítás - vektor fizikai mennyiség jellemző a sebesség változás sebességét.
Az átlagos gyorsulás - Vector fizikai mennyiség, a modul, amely számszerűen egyenlő a változás mértéke tekintetében az időintervallum
Egység gyorsulás SI - m / s 2.
vektor iránya egybeesik a vektor irányát a gyorsuló mozgás, és egymással szemben, hogy lassú a mozgás.
A pillanatnyi gyorsulás - vektor fizikai mennyiség, a modul, amely számszerűen egyenlő a határ, amely felé az átlagos gyorsulás csökkenése végtelen ideig, amely alatt azt állapítjuk meg:
Így, a pillanatnyi gyorsulás első deriváltját a sebességet az idő függvényében, vagy egy második származék mozdult el az illető idő.
Abban az esetben, nem egységes sebességgel egyenes vonalú mozgás az anyag pont határozza meg a képlet
Ha anyagi pont mozog ívelt pálya mentén, a sebessége változik nem csak a nagysága, de az irány és bármikor az érintő a pályához.
1.4 ábra irány a pillanatnyi sebesség görbe pályájú mozgás
Gyorsulásvektor párhuzamos a vektor változás sebessége, és lehet egy sebességvektor egy tetszőleges szöget. Ezután a gyorsulásvektor bontható két komponens irányított mentén érintő, és merőleges az sebességvektor.
Ábra 1.5 összetevői gyorsulás görbe pályájú mozgás
1) tangenciális gyorsulás - leírja a forgási sebesség változásának nagyságrendje, egybeesik az irányt a sebességvektor, és határozza meg a képlettel;
2) a gyorsítás - leírja a változás sebessége a merőleges irányban a sebességvektor
ahol R - görbületi sugara a pálya.
Teljes gyorsulás által meghatározott általános képletű
Forgómozgást merev test - egy ilyen mozgalom, amelyben minden pont írja le egy kört fekvő párhuzamos síkban, ha a központok a körök ugyanazon egyenes vonal, az úgynevezett a forgástengely.
Jobbkéz-szabályt. ha a hüvelykujj gombot irányában forog a mozgás egy pont a kerületén, az előre mozgást fúrót egybeesnek az irányt a szögelfordulás.
Pszeudo - vektor merőleges a síkra, amely mentén az anyagi pont.
1.6 Ábra alkalmazása ökölszabályokat
Ha anyagi pont mozog egy kört, akkor idővel a sugár vektor (szegmens összekötő a kör közepére, és egy pont tömeget minden egyes időpontban) forog. Modul vektor egyenlő a forgásszög radiánban, és az irányt a vektor szerint határozzuk ökölszabály.
1.7 ábra Mozgás pontok kerületileg
Az átlagos szögsebesség - pseudovector fizikai nagyságát, amelynek modulusa számszerűen arány egyenlő a forgási szög a sugár vektor az időt, amely alatt ez a változás történt:
Mértékegységek szögsebesség rad / s.
A pillanatnyi szögsebessége egyenetlen mozgás - pseudovector fizikai nagyságát, amelynek modulusa egyenlő a határ, amely felé az átlagos szögsebességről végtelen csökkenő ideig, amely alatt azt állapítjuk meg:
Így, a pillanatnyi szögsebesség a szögelfordulás az első derivált időt.
Ábra 1.8 Lineáris és szögsebessége az anyag pont
Szögelmozdulás, egy tökéletes test az idő dt, egyenlő lesz. Ahhoz, hogy megállapítsuk a teljes pályaszakaszának ideje alatt t, ezt a kifejezést úgy kell integrálni:
Ha az anyag pont mozog egy kör mentén egy állandó szögsebességgel, alkalmazásával a további mozgás jellemzők: az időszak, frekvencia, gyűrűs frekvencia.
Időszak - az az idő, amely a szervezet végez egy fordulatot.
Frekvencia - a fordulatok száma egységnyi idő alatt.
Ciklikus frekvencia - a fordulatok száma tette másodpercenként.
Az átlagos szöggyorsulással - pseudovector fizikai nagyságát, amelynek modulusa az aránya a szögsebesség változása az idő intervallum:
Mértékegység gyorsulás SI - rad / s 2.
A pillanatnyi szöggyorsulás - pseudovector fizikai nagyságát, amelynek modulusa egyenlő a határ, amely felé az átlagos szöggyorsulás csökken végtelen ideig, amely alatt azt állapítjuk meg:
Így, a pillanatnyi szöggyorsulás egyenlő a szögsebessége az első derivált vagy második idő szerinti deriváltja a szögelfordulás idő tekintetében.
Amikor a test körül forog rögzített tengely szöggyorsulás vektort irányul a forgási tengely mentén az irányt a szögsebesség (1.9 ábra.); gyorsuló mozgás (ábra. 1,9 A) vektor van irányítva, ugyanabban az irányban, mint, és az ellenkező irányba (ábra. 1.9b) a lassú forgatás
1.9 ábra - irány szöggyorsulás vektor: a) gyors fordulat; b) a lassú forgatás
Levezetjük kapcsolat képletek lineáris és szögmérések.
Körív kapcsolódó kör sugara arány
Vegyük az első származékot az egyenlet (1.16). A kör sugara a kör egy olyan érték, amelynek állandó érték. Állandó lehet venni, mint egy jel a származék. Kapunk. A bal oldalon az egyenlőségjel első deriváltja az út adott időben, azaz a sebesség. Ahhoz, hogy a jogot a egyenlõségjel első deriváltja a szögelfordulás adott időben, azaz, a szögsebesség. Így azt kapjuk, hogy a lineáris és szögsebesség kapcsolódnak a
Vegyük az első származékot az egyenlet (1,17). A kör sugara a kör egy olyan érték, amelynek állandó érték. Állandó lehet venni, mint egy jel a származék. Kapunk. A bal oldalon az egyenlőségjel első deriváltja a sebesség az idő függvényében, azaz a gyorsulás. A jobb oldalon az egyenlőségjel első deriváltja szögsebesség adott időben, vagyis a szöggyorsulással. Így azt látjuk, hogy a tangenciális gyorsulás miatt közbeiktatásával
Mi írjuk a képlet a szokásos komponense gyorsulás a görbe vonalú mozgás (1.7). Speed helyett a kapcsolatban (1,17), megkapjuk.
A redukció, és kapjuk, hogy a gyorsulás szögsebesség aránya