Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Остальные же величины и их единицы выводятся из законов, связываю- псих эти величины с основными. Они называются производными. В СССР, согласно Государственному стандарту (ГОСТ 8.417 — 81), обязательна к применению Система Интернациональ. ная (СИ), которая строится на семи основных единицах — метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела — и двух дополнительных — радиан и стерадиан.
Метр (и) †- длина пути, проходимого светом в вакууме зв 1/299 792 458 с. Килограмм (кг) -- масса, равнан массе международного прототипа килограмма (платинонридиевого цилиндра, хранящегося в Международном бюро мер и весов в Севре, близ Парижа). Секунда (с) — - время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-!ЗЗ. Ампер (А) — — сила неизменяющегося тона, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, создает между этими проводниками силу, равную 2 10 ' Г! на каждый метр длины. Нчслсчнс Кельвин (К) — 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.
Моль (моль) — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде 'тС массой 0,012 кг. Кандела (кд) — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540.!О" Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составлнет 1/683 Вт/ср.
Радиан (рад) — угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу. Стерадиаи (ср) — телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающнй на поверхности сферы площадь, равную плошади квадрата со стороной, равной радиусу сферы. Для установления производных единиц используют физические законы, свя- зывающие их с основными единицами.
Например, из формулы равномерного прямоли пенн ого движения о = з/! (з — п ройденный путь, ! — нремя) производная единица скорости получается равной 1 м/с, Размерность физической величины есть ее выражение а основных единицах. Исходя, например, из второго закона Ньютона, получим, что размерность силы б)шг"=М(.Т где М вЂ” размерность массы; ).
— размерность длины; Т вЂ” размерность времени. Размерности обеих частей физических равенств должны быть одинаковыми, так как физические законы не могут зависеть от выбора единиц физических величин, Исходя из этого можно проверять правильность полученных физических формул (например, при решении задач), а также устанавливать размерности физических величин, Физические основы механики Механика — часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяюц!ие это днижеиие. Механическое движение — это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей.
Развитие механики как науки начинается с !!!в. до н. э., когда древнегреческий ученый Архимед (287 †!2 до н, э.) сформулировал закон равновесия рычага и законы равновесия плавающих тел. Основные законы механики установлены итальянским физиком и астрономом Г. Галилеем (1564 — 1642) и окончательно сформулированы английским ученым И. Ньютоном (1643 — 1727). Механика Галилея — Ньютона называется классической механикой. В ней изучаются законы движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме. Законы движения макроскопических тел со скоростями, сравнимыми со скоростью с, изучаются релятивистской механикой, основанной на специальной теории относительности, сформулированной А. Эйнштейном (18?9 †19).
Для описания движения микроскопических тел (отдельные атомы и элементарные частицы) законы классической механики неприменимы -- они заменяются законами квантовой механики. В первой части нашего курса мы будем иметь дело с механикой Галилеи— Ньютона, т. е, будем рассматривать движение макроскопических тел со скоростями, значительно меньшими скорости с. В классической механике общепринята концепция пространства и времени, разработанная И.
Ньютоном и господствовав- шая в естествознании на протяжении ХЧП- Х!Х вв. Механика Галилея— Ньютона рассматривает пространство и время как объективные формы сушествования материи, но в отрыве друг от друга и от движения материальных тел, что соответствовало уровню знаний того времени. Так как механическое описание наглядно и привычно и с его помощью можно объяснить многие физические явления, в Х1Х в.
некоторые физики стали сводить все явления к механическим. Эта точка зрения соответствовала философскому механистическому материализму. Дальнейшее развитие физики показало, однако, что многие физические явления ие могут быть сведены к простейшему виду дание. ния — механическому. Механистический материализм должен был уступить место материализму диалектическому, рассматривающему более общие виды движения материи и учитывающему все разнообразие реального мира. Механика делится на три раздела: 1) кинематику; 2) динамику; 3) статику.
Кинематика изучает движение тел, не рассматривая причины, которые это движение обусловливают. Динамика изучает законы движения тел и причины, которые вызывают или изменяют это движение. Статика изучает законы равновесия системы тел. Если известны законы движения тел, то нз них можно установить и законы равновесия. Поэтому законы статики отдельно от законое динамики физика не рассматривает. Фкш кскк~ ~кккко чгкккккк Глава 1 Элементы кинематики < х=х(!), ц=ц(г), г=г(!), Рис й!. Модели в механике.
Снстема отсчета. Траектория, длнна пути, вектор перемещення Механика для опнсання движения тел в зависимости от условий конкретных задач нспользует разные физические модели. Простейшей моделью является материальная точка — тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. Поннтне материальной точкн — абстрактное, но его введенне облегчает решение практических задач. Например, изучая двнженне планет по орбнтам вокруг Солнца, можно принять нх за матернальные точки. Произвольное макроскопнческое тело нлн систему тел можно мысленно разбить на малые взанмодействующне между собой части, каждая нз которых рассматрнвается как материальная точка.
Тогда нэученне движения произвольной системы тел своднтсн к изучению системы материальных точек. В механике сначала научают движение одной материальной тачки, а затем переходят к нзученню движения системы материальных точек. Под воздействнем тел друг на друга тела могут деформироваться, т.е. изменять свою форму н размеры, Поэтому в механике вводятся еще одна модель— абсолютно твердое тело, Абсолютно твердым телом называется тело, которое нн прн каких уславнях не может деформнроваться н прн всех условиях расстояние между двумя точками (нлн точнее между двумя частицами) этого тела остается постоянным Любое двньсенне твердого тела можно представать как комбинацию поступательного н вращательного движений.
Поступательное двнженне эта двнженне, прн котором любая прямая, жестко связанная с двнжущнмся телом, остается параллельной своему первоначальному положенню. Вращательное двнженне — это движение, прн котором все тачки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной н той же прямой, называемой осью вращения. Движение тел пронсходнт в пространстве н во времени. Поэтому для описания двнження материальной точки надо знать, в каких места» пространства эта точка находилась н е какие моменты времени она проходила то нлн иное положение. Положенне материальной точки определнется по о ношенню к какому-либо другому, произвольно выбранному телу, называемому теяом отсчета. С ннм связывается система отсчета — совокупность системы коордьнат н часов, свнзанных с телом отсчета.
В декартовой системе координат, используемой наиболее часто, положение точкн А в данный момент временн по отношенню к этой системе характернзуется тремя коордннатамн х, у н х нлн раднусом.вектором г, проведенньш нз начала системы координат в данную точку (рнс. 1), Прн двнжензн материальной то«кн ее координаты с течением времени изменяются. В общем случае ее движение определяется скалярными уравнениями эквивалентными векторному уравнению г= г(г). (1.2) Уравнения (1.11 (соответственно (1.2)) называются кянемвтнческнмн уравнениямн двнження матернальной точки. Г л а н а 1.
племен>а кингма>икн Рис. 2 Число независимых координат, полностью определяющих положение точки в пространстве, называется числом степеней свободы. Если материальная точка свободно движется в пространстве, то, как уже было сказано, она обладает тремя степенями свободы (координаты х, у и а); если оиа движется по некоторой поверхно. сти, то — двумя степенями свободы, если — вдоль некоторой линии, то — одной степенью свободы. Исключая 1 в уравнениях (1.1) и (1.2), получим уравнение траектории движения материальной точки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
