Механика. Кинематика

На прошлом уроке мы уже затронули некоторые аспекты движения тел в физике. Сегодня мы подробнее разберемся в таких разделах физики, как механика и кинематика.

Основные понятия

Движение – это изменение положения тела в пространстве относительно других тел или относительно неподвижной системы координат. Положение тела может быть описано его координатами в пространстве.

Законы движения

С законом инерции, или первым законом Ньютона, мы уже познакомились на прошлом уроке. Мы помним, что он утверждает, что тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действует никакое внешнее воздействие.

Все три закона Ньютона описывают движение тела при условии, что на него действует внешняя сила. Первый закон Ньютона утверждает, что тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действует никакая сила или сумма всех сил равна нулю. Второй закон Ньютона устанавливает, что сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на его ускорение. Третий закон Ньютона гласит, что любое действие вызывает противодействие, то есть сила, действующая на одно тело, вызывает равную и противоположную по направлению силу на другое тело.

Кинематика

Кинематика изучает движение тел безотносительно учета сил, являющихся причиной этого движения. Она описывает движение тела в пространстве и времени.

Для описания движения тела на плоскости нужно знать его скорость и ускорение. Скорость может быть выражена как отношение пройденного пути к затраченному времени. Ускорение же может быть выражено как изменение скорости за единицу времени.

Существует несколько типов движения тел на плоскости.

Рассмотрим формулы, которые позволят произвести различные вычисления. Для прямолинейного движения тела формула для вычисления пройденного пути будет выглядеть как S = V * t, где S — пройденный путь, V — скорость тела, t — время движения тела. Для вычисления ускорения тела можно использовать формулу a = (V2 – V1) / t, где a — ускорение, V2 — конечная скорость, V1 — начальная скорость, t — время движения.

Для кругового движения тела формула для вычисления длины окружности будет выглядеть как L = 2 * π * R, где L — длина окружности, R — радиус окружности. Для вычисления периода кругового движения можно использовать формулу T = 2 * π * R / V, где T — период кругового движения, V — скорость тела, R — радиус окружности.

Формула ускорения свободного падения — g = G * (M/R 2), где g — ускорение свободного падения [м/с 2] M — масса планеты [кг] R — расстояние между телами [м] G — гравитационная постоянная G = 6,67 × 10 -11 м 3 ·кг -1 ·с -2.