Où le mouvement mécanique est utilisé. Qu'est-ce que le mouvement mécanique : définition du mouvement en physique

Sujets Codificateur d'examen d'État unifié: mouvement mécanique et ses types, relativité mouvement mécanique, vitesse, accélération.

La notion de mouvement est extrêmement générale et couvre la plupart grand cercle phénomènes. Ils étudient en physique différents types mouvements. Le plus simple d’entre eux est le mouvement mécanique. Il est étudié dans mécanique.
Mouvement mécanique- il s'agit d'un changement de position d'un corps (ou de ses parties) dans l'espace par rapport aux autres corps au fil du temps.

Si le corps A change de position par rapport au corps B, alors le corps B change de position par rapport au corps A. En d'autres termes, si le corps A se déplace par rapport au corps B, alors le corps B se déplace par rapport au corps A. Le mouvement mécanique est relatif- pour décrire un mouvement, il faut indiquer par rapport à quel corps il est considéré.

Ainsi, par exemple, on peut parler du mouvement d'un train par rapport au sol, d'un passager par rapport au train, d'une mouche par rapport à un passager, etc. Les notions de mouvement absolu et de repos absolu n'ont pas de sens : un passager au repos par rapport au train se déplacera avec lui par rapport à un pilier sur la route, effectuera avec la Terre une rotation quotidienne et se déplacera autour du Soleil.
Le corps par rapport auquel le mouvement est considéré est appelé corps de référence.

La tâche principale de la mécanique est de déterminer la position d'un corps en mouvement à tout moment. Pour résoudre ce problème, il convient d'imaginer le mouvement d'un corps comme un changement des coordonnées de ses points au fil du temps. Pour mesurer des coordonnées, vous avez besoin d'un système de coordonnées. Pour mesurer le temps, il faut une montre. Tout cela ensemble forme un cadre de référence.

Cadre de référence- il s'agit d'un corps de référence avec un système de coordonnées et une horloge qui y est rigidement reliée (« figée »).
Le système de référence est représenté sur la Fig. 1. Le mouvement d'un point est considéré dans un système de coordonnées. L'origine des coordonnées est un corps de référence.

Graphique 1.

Le vecteur s'appelle vecteur de rayon points Les coordonnées d'un point sont en même temps les coordonnées de son rayon vecteur.
La solution au problème principal de la mécanique d'un point est de trouver ses coordonnées en fonction du temps : .
Dans certains cas, on peut ignorer la forme et la taille de l’objet étudié et le considérer simplement comme un point en mouvement.

Point matériel - c'est un corps dont les dimensions peuvent être négligées dans les conditions de ce problème.
Ainsi, un train peut être considéré comme un point matériel lorsqu'il se déplace de Moscou à Saratov, mais pas lorsque les passagers y montent. La Terre peut être considérée comme un point matériel pour décrire son mouvement autour du Soleil, mais pas son rotation quotidienne autour de son propre axe.

Les caractéristiques du mouvement mécanique comprennent la trajectoire, la trajectoire, le déplacement, la vitesse et l'accélération.

Trajectoire, chemin, mouvement.

Dans ce qui suit, lorsqu'on parle d'un corps en mouvement (ou au repos), on suppose toujours que le corps peut être pris comme un point matériel. Cas d'idéalisation point matériel ne peuvent pas être utilisés, ils seront spécialement indiqués.

Trajectoire - c'est la ligne le long de laquelle le corps se déplace. Sur la fig. Sur la figure 1, la trajectoire d'un point est un arc bleu, que l'extrémité du rayon vecteur décrit dans l'espace.
Chemin - c'est la longueur du tronçon de trajectoire parcouru par le corps dans un laps de temps donné.
Mobile est un vecteur reliant la position initiale et finale du corps.
Supposons que le corps commence à bouger en un point et termine son mouvement en un point (Fig. 2). Alors le chemin parcouru par le corps est la longueur de la trajectoire. Le déplacement d'un corps est un vecteur.

Graphique 2.

Vitesse et accélération.

Considérons le mouvement d'un corps dans système rectangulaire se coordonne avec la base (Fig. 3).

Graphique 3.

Supposons qu'à ce moment le corps se trouve en un point avec le rayon vecteur

Après une courte période de temps, le corps s'est retrouvé à un point où
vecteur de rayon

Mouvement du corps :

(1)

Vitesse instantanéeà un instant donné - c'est la limite du rapport du mouvement à un intervalle de temps lorsque la valeur de cet intervalle tend vers zéro ; en d'autres termes, la vitesse d'un point est la dérivée de son rayon vecteur :

De (2) et (1) on obtient :

Les coefficients des vecteurs de base dans la limite donnent les dérivées :

(La dérivée par rapport au temps est traditionnellement indiquée par un point au-dessus de la lettre.) Ainsi,

On voit que les projections du vecteur vitesse sur les axes de coordonnées sont des dérivées des coordonnées du point :

Lorsqu'il s'approche de zéro, le point se rapproche du point et le vecteur déplacement tourne dans le sens de la tangente. Il s'avère que dans la limite, le vecteur est dirigé exactement de manière tangente à la trajectoire au point . Ceci est montré sur la Fig. 3.

Le concept d’accélération est introduit de la même manière. Supposons que la vitesse du corps soit égale à un moment donné, et après un court intervalle, la vitesse devient égale.
Accélération - c'est la limite du rapport de la variation de vitesse à l'intervalle lorsque cet intervalle tend vers zéro ; en d'autres termes, l'accélération est la dérivée de la vitesse :

L’accélération est donc le « taux de changement de vitesse ». Nous avons:

Par conséquent, les projections d’accélération sont des dérivées des projections de vitesse (et, par conséquent, des dérivées secondes des coordonnées) :

La loi de l'addition des vitesses.

Soit deux systèmes de référence. L'un d'eux est lié à corps immobile compte à rebours Nous désignerons ce système de référence et l'appellerons immobile.
Le deuxième système de référence, noté , est associé à un corps de référence qui se déplace par rapport au corps avec une vitesse de . Nous appelons ce cadre de référence mobile . De plus, nous supposons que les axes de coordonnées du système se déplacent parallèlement à eux-mêmes (il n'y a pas de rotation du système de coordonnées), de sorte que le vecteur peut être considéré comme la vitesse du système en mouvement par rapport au système stationnaire.

Un référentiel fixe est généralement associé à la Terre. Si un train se déplace en douceur sur les rails à la vitesse , ce référentiel associé au wagon sera un référentiel mobile.

Notez que la vitesse n'importe lequel points de la voiture (sauf les roues qui tournent !) est égal à . Si une mouche reste immobile à un moment donné dans le chariot, alors par rapport au sol, la mouche se déplace à une vitesse de . La mouche est portée par le chariot, et donc la vitesse du système en mouvement par rapport au système stationnaire est appelée vitesse portative .

Supposons maintenant qu'une mouche rampe le long du chariot. La vitesse du vol par rapport à la voiture (c'est-à-dire dans un système en mouvement) est désignée et appelée vitesse relative. La vitesse d'une mouche par rapport au sol (c'est-à-dire dans un référentiel stationnaire) est notée et appelée vitesse absolue .

Découvrons comment ces trois vitesses sont liées les unes aux autres : absolue, relative et portable.
Sur la fig. 4 mouches sont indiquées par un point. Suivant :
- rayon vecteur d'un point dans un système fixe ;
- rayon vecteur d'un point dans un système en mouvement ;
- rayon vecteur du corps de référence dans un système stationnaire.

Graphique 4.

Comme le montre la figure,

En différenciant cette égalité, on obtient :

(3)

(la dérivée d'une somme est égale à la somme des dérivées non seulement dans le cas fonctions scalaires, mais aussi pour les vecteurs).
La dérivée est la vitesse d'un point du système, c'est-à-dire vitesse absolue:

De même, la dérivée est la vitesse d'un point du système, c'est-à-dire la vitesse relative :

Qu'est-ce que c'est? Il s'agit de la vitesse d'un point dans un système stationnaire, c'est-à-dire la vitesse portable d'un système en mouvement par rapport à un système stationnaire :

En conséquence, de (3) on obtient :

Loi d'addition de vitesses. La vitesse d'un point par rapport à un référentiel fixe est égale à la somme vectorielle de la vitesse du système en mouvement et de la vitesse du point par rapport au système en mouvement. En d’autres termes, la vitesse absolue est la somme des vitesses portables et relatives.

Ainsi, si une mouche rampe le long d'un chariot en mouvement, alors la vitesse de la mouche par rapport au sol est égale à la somme vectorielle de la vitesse du chariot et de la vitesse de la mouche par rapport au chariot. Résultat intuitivement évident !

Types de mouvements mécaniques.

Les types de mouvement mécanique les plus simples d’un point matériel sont le mouvement uniforme et linéaire.
Le mouvement s'appelle uniforme, si l'amplitude du vecteur vitesse reste constante (la direction de la vitesse peut changer).

Le mouvement s'appelle direct , si la direction du vecteur vitesse reste constante (et l'amplitude de la vitesse peut changer). La trajectoire du mouvement rectiligne est une ligne droite sur laquelle se trouve le vecteur vitesse.
Par exemple, une voiture roulant à vitesse constante sur une route sinueuse effectue un mouvement uniforme (mais non linéaire). Une voiture qui accélère sur une section droite d’autoroute se déplace en ligne droite (mais pas uniformément).

Mais si, pendant le mouvement d'un corps, le module de vitesse et sa direction restent constants, alors le mouvement est appelé rectiligne uniforme.

En termes de vecteur vitesse, on peut donner plus définitions courtesà ces types de mouvements :

Le cas particulier le plus important mouvement irrégulier est mouvement uniformément accéléré, à laquelle ils restent module constant et direction du vecteur accélération :

Parallèlement au point matériel, la mécanique considère une autre idéalisation : un corps rigide.
Solide - Il s'agit d'un système de points matériels dont les distances ne changent pas dans le temps. Modèle solide utilisé dans les cas où l'on ne peut pas négliger la taille du corps, mais ne peut pas prendre en compte changement taille et forme du corps pendant le mouvement.

Les types de mouvements mécaniques les plus simples d’un corps solide sont les mouvements de translation et de rotation.
Le mouvement du corps s'appelle progressif, si une ligne droite reliant deux points quelconques du corps se déplace parallèlement à sa direction d'origine. Lors du mouvement de translation, les trajectoires de tous les points du corps sont identiques : elles sont obtenues les unes des autres par un décalage parallèle (Fig. 5).

Graphique 5.

Le mouvement du corps s'appelle rotation , si tous ses points décrivent des cercles situés dans plans parallèles. Dans ce cas, les centres de ces cercles se trouvent sur une ligne droite perpendiculaire à tous ces plans et appelée axe de rotation.

Sur la fig. 6 montre une balle tournant autour axe vertical. C'est comme ça qu'ils dessinent habituellement globe dans les problèmes de dynamique correspondants.

Graphique 6.

Mouvement mécanique d'un corps est le changement de sa position dans l'espace par rapport aux autres corps au fil du temps. Dans ce cas, les corps interagissent selon les lois de la mécanique.

Section de mécanique décrivant propriétés géométriques le mouvement sans tenir compte des raisons qui le provoquent est appelé cinématique.

En plus sens général mouvement appelé changement d'état système physique au fil du temps. Par exemple, on peut parler du mouvement d’une vague dans un milieu.

Types de mouvements mécaniques

Le mouvement mécanique peut être considéré pour différents objets mécaniques :

• Mouvement d'un point matériel est entièrement déterminé par le changement de ses coordonnées dans le temps (par exemple, deux dans un avion). Ceci est étudié par la cinématique d'un point. En particulier, caractéristiques importantes les mouvements sont la trajectoire d'un point matériel, le déplacement, la vitesse et l'accélération.
  • Direct mouvement d'un point (quand il est toujours sur une droite, la vitesse est parallèle à cette droite)
  • Mouvement curviligne� - mouvement d'un point le long d'une trajectoire qui n'est pas une ligne droite, avec une accélération et une vitesse arbitraires à tout moment (par exemple, mouvement en cercle).
• Mouvement du corps rigide consiste en le mouvement de l'un de ses points (par exemple, le centre de masse) et mouvement de rotation autour de ce point. Étudié par la cinématique des corps rigides.
  • S'il n'y a pas de rotation, alors le mouvement est appelé progressif et est entièrement déterminé par le mouvement du point sélectionné. Le mouvement n'est pas nécessairement linéaire.
  • Pour descriptif mouvement de rotation�- mouvements du corps par rapport à un point sélectionné, par exemple fixé en un point�- utiliser les angles d'Euler. Leur numéro au cas où espace tridimensionnel est égal à trois.
  • Aussi pour un corps solide, il y a mouvement à plat� est un mouvement dans lequel les trajectoires de tous les points se situent dans des plans parallèles, alors qu'il est entièrement déterminé par l'une des sections du corps, et la section du corps est déterminée par la position de deux points quelconques.
• Mouvement continuum . On suppose ici que le mouvement particules individuelles les environnements sont assez indépendants les uns des autres (généralement limités uniquement par les conditions de continuité des champs de vitesse), donc le nombre de coordonnées définissant est infini (les fonctions deviennent inconnues).

Géométrie du mouvement

Relativité du mouvement

La relativité est la dépendance du mouvement mécanique d'un corps vis-à-vis du système de référence. Sans préciser le système de référence, cela n’a aucun sens de parler de mouvement.

Notion de mécanique. La mécanique est une partie de la physique qui étudie le mouvement des corps, l'interaction des corps ou le mouvement des corps sous une sorte d'interaction.

La tâche principale de la mécanique- c'est la détermination de la localisation du corps à tout moment.

Sections de mécanique : cinématique et dynamique. La cinématique est une branche de la mécanique qui étudie les propriétés géométriques des mouvements sans tenir compte de leurs masses et des forces agissant sur eux. La dynamique est une branche de la mécanique qui étudie le mouvement des corps sous l'influence des forces qui leur sont appliquées.

Mouvement. Caractéristiques de mouvement. Le mouvement est un changement de position d'un corps dans l'espace au fil du temps par rapport à d'autres corps. Caractéristiques du mouvement : distance parcourue, mouvement, vitesse, accélération.

Mouvement mécanique – Il s'agit d'un changement de position d'un corps (ou de ses parties) dans l'espace par rapport à d'autres corps au fil du temps.

Mouvement vers l'avant

Mouvement corporel uniforme. Démonstration via vidéo avec explications.

Mouvement mécanique irrégulier- il s'agit d'un mouvement dans lequel le corps effectue des mouvements inégaux à intervalles de temps égaux.

Relativité du mouvement mécanique. Démonstration via vidéo avec explications.

Point de référence et système de référence en mouvement mécanique. Le corps par rapport auquel le mouvement est considéré est appelé point de référence. Le système de référence en mouvement mécanique est le point de référence et le système de coordonnées de l'horloge.

Système de référence. Caractéristiques du mouvement mécanique. Le système de référence est démontré par une vidéo avec des explications. Le mouvement mécanique présente les caractéristiques suivantes : Trajectoire ; Chemin; Vitesse; Temps.

Trajectoire en ligne droite- C'est la ligne le long de laquelle le corps se déplace.

Mouvement curviligne. Démonstration via vidéo avec explications.

Chemin et concept de quantité scalaire. Démonstration via vidéo avec explications.

Formules physiques et unités de mesure des caractéristiques du mouvement mécanique :

P. concept d'accélération. Révélé avec une démonstration vidéo, avec explications.

Formule pour déterminer l'ampleur de l'accélération:

3. Les lois de la dynamique de Newton.

Le grand physicien I. Newton. I. Newton a démystifié les idées anciennes selon lesquelles les lois du mouvement des objets terrestres et terrestres corps célestes complètement différent. L’Univers tout entier est soumis à des lois uniformes qui peuvent être formulées mathématiquement.

Deux tâches fondamentales, résolu par la physique de I. Newton:

1. Création d'une base axiomatique pour la mécanique, qui a transféré cette science dans la catégorie des théories mathématiques strictes.

2. Création d'une dynamique qui relie le comportement du corps aux caractéristiques des influences externes (forces) sur celui-ci.

1. Tout corps continue d'être maintenu dans un état de repos ou de mouvement uniforme et rectiligne jusqu'à ce qu'il soit forcé par des forces appliquées de changer cet état.

2. Le changement de quantité de mouvement est proportionnel à la force appliquée et se produit dans la direction de la ligne droite le long de laquelle cette force agit.

3. Une action a toujours une réaction égale et opposée, sinon les interactions de deux corps l'un sur l'autre sont égales et dirigées dans des directions opposées.

I. Première loi de la dynamique de Newton. Chaque corps continue d'être maintenu dans un état de repos ou de mouvement uniforme et rectiligne jusqu'à ce qu'il soit forcé par des forces appliquées de changer cet état.

Notions d'inertie et d'inertie d'un corps. L'inertie est un phénomène dans lequel un corps s'efforce de maintenir son état d'origine. L'inertie est la propriété d'un corps de maintenir un état de mouvement. La propriété d'inertie est caractérisée par la masse corporelle.

Développement par Newton de la théorie de la mécanique de Galilée. Pendant longtemps on croyait que pour maintenir tout mouvement, il était nécessaire d'effectuer des actions non compensées influence externe provenant d'autres corps. Newton a brisé ces croyances dérivées de Galilée.

Système inertiel compte à rebours. Référentiels par rapport auxquels corps libre se déplace uniformément et en ligne droite, sont appelés inertiels.

Première loi de Newton - la loi des systèmes inertiels. La première loi de Newton est un postulat sur l'existence de référentiels inertiels. Dans les systèmes de référence inertiels phénomènes mécaniques sont décrits de la manière la plus simple.

I. Deuxième loi de la dynamique de Newton. Dans un référentiel inertiel, un mouvement rectiligne et uniforme ne peut se produire que si d'autres forces n'agissent pas sur le corps ou si leur action est compensée, c'est-à-dire équilibré. Démonstration via vidéo avec explications.

Le principe de superposition des forces. Démonstration via vidéo avec explications.

Notion de poids corporel. La messe est l'un des éléments les plus fondamentaux grandeurs physiques. La masse caractérise plusieurs propriétés du corps à la fois et possède un certain nombre de propriétés importantes.

La force est le concept central de la deuxième loi de Newton. La deuxième loi de Newton détermine qu'un corps se déplacera alors avec une accélération lorsqu'une force agira sur lui. La force est une mesure de l’interaction de deux (ou plusieurs) corps.

Deux sorties mécanique classique de la deuxième loi de I. Newton :

1. L’accélération d’un corps est directement liée à la force appliquée au corps.

2. L'accélération d'un corps est directement liée à sa masse.

Démonstration de la dépendance directe de l'accélération d'un corps sur sa masse

I. Troisième loi de la dynamique de Newton. Démonstration via vidéo avec explications.

L'importance des lois de la mécanique classique pour physique moderne . La mécanique basée sur les lois de Newton s'appelle mécanique classique. Dans le cadre de la mécanique classique, le mouvement de corps pas très petits avec des vitesses pas très élevées est bien décrit.

Démos :

Champs physiques autour des particules élémentaires.

Modèle planétaire atome de Rutherford et Bohr.

Le mouvement comme phénomène physique.

Mouvement en avant.

Mouvement linéaire uniforme

Mouvement mécanique relatif irrégulier.

Animation vidéo du système de référence.

Mouvement curviligne.

Chemin et trajectoire.

Accélération.

Inertie du repos.

Principe de superposition.

2ème loi de Newton.

Dynamomètre.

Dépendance directe de l'accélération d'un corps à sa masse.

La 3ème loi de Newton.

Questions de sécurité :

Formuler une définition et sujet scientifique physique.

Formuler propriétés physiques, commun à tous les phénomènes naturels.

Formuler les principales étapes de l'évolution de l'image physique du monde.

Nommez 2 principes de base de la science moderne.

Nommez les caractéristiques du modèle mécaniste du monde.

Quelle est l’essence de la théorie de la cinétique moléculaire.

Formuler les principales caractéristiques de l'image électromagnétique du monde.

Expliquer le concept de champ physique.

Identifiez les caractéristiques et les différences entre les champs électriques et magnétiques.

Expliquer les concepts de champs électromagnétiques et gravitationnels.

Expliquer le concept de « Modèle planétaire de l'atome »

Formuler les caractéristiques de l'image physique moderne du monde.

Formuler les principales dispositions de l'image physique moderne du monde.

Expliquez le sens de la théorie de la relativité d'A. Einstein.

Expliquez le concept : « Mécanique ».

Nommez les principales sections de la mécanique et donnez-leur des définitions.

Nommez les principaux caractéristiques physiques mouvements.

Formuler les signes d'un mouvement mécanique vers l'avant.

Formuler les signes d'un mouvement mécanique uniforme et irrégulier.

Formuler les signes de la relativité du mouvement mécanique.

Expliquer la signification des concepts physiques : « Point de référence et système de référence en mouvement mécanique ».

Nommer les principales caractéristiques du mouvement mécanique dans le système de référence.

Nommer les principales caractéristiques de la trajectoire du mouvement rectiligne.

Nommez les principales caractéristiques du mouvement curviligne.

Définir notion physique: "Chemin".

Définir le concept physique : « Quantité scalaire ».

Reproduire des formules physiques et des unités de mesure des caractéristiques du mouvement mécanique.

Formuler signification physique concept : « Accélération ».

Jouer formule physique pour déterminer l’ampleur de l’accélération.

Nommez deux problèmes fondamentaux résolus par la physique de I. Newton.

Reproduire les principales significations et le contenu de la première loi de la dynamique de I. Newton.

Formuler la signification physique de la notion d'inertie et d'inertie d'un corps.

Comment Newton a-t-il développé la théorie de la mécanique de Galilée ?

Formuler la signification physique du concept : « Référentiel inertiel ».

Pourquoi la première loi de Newton est-elle la loi des systèmes inertiels ?

Reproduisez les principales significations et le contenu de la deuxième loi de la dynamique d’I. Newton.

Formuler la signification physique du principe de superposition des forces, dérivé par I. Newton.

Formuler la signification physique du concept de masse corporelle.

Justifier que la force est concept central Deuxième loi de Newton.

Formuler deux conclusions de la mécanique classique basées sur la deuxième loi de I. Newton.

Reproduisez les principales significations et le contenu de la troisième loi de la dynamique de I. Newton.

Expliquer l'importance des lois de la mécanique classique pour la physique moderne.

Littérature:

1. Akhmedova T.I., Mosyagina O.V. Science: Tutoriel/ T.I. Akhmedova, O.V. Mosyagina. – M. : RAP, 2012. – P. 34-37.

Qu'est-ce qu'un point de départ ? Qu'est-ce que le mouvement mécanique ?

Andreus-papa-ndrey

Le mouvement mécanique d'un corps est le changement de sa position dans l'espace par rapport aux autres corps au fil du temps. Dans ce cas, les corps interagissent selon les lois de la mécanique. La branche de la mécanique qui décrit les propriétés géométriques du mouvement sans tenir compte des raisons qui le provoquent est appelée cinématique.

D'une manière plus générale, le mouvement est tout changement spatial ou temporel de l'état d'un système physique. Par exemple, on peut parler du mouvement d’une vague dans un milieu.

* Le mouvement d'un point matériel est entièrement déterminé par le changement de ses coordonnées dans le temps (par exemple, deux dans un plan). Ceci est étudié par la cinématique d'un point.
o Mouvement en ligne droite point (quand il est toujours sur une droite, la vitesse est parallèle à cette droite)
o Le mouvement curviligne est le mouvement d'un point le long d'une trajectoire qui n'est pas une ligne droite, avec une accélération et une vitesse arbitraires à tout moment (par exemple, un mouvement en cercle).
* Le mouvement d'un corps rigide comprend le mouvement de l'un de ses points (par exemple, le centre de masse) et un mouvement de rotation autour de ce point. Étudié par la cinématique des corps rigides.
o S'il n'y a pas de rotation, alors le mouvement est dit translationnel et est entièrement déterminé par le mouvement du point sélectionné. Notez que ce n’est pas nécessairement linéaire.
o Pour décrire le mouvement de rotation - le mouvement d'un corps par rapport à un point sélectionné, par exemple fixé en un point, les angles d'Euler sont utilisés. Leur nombre dans le cas d'un espace tridimensionnel est trois.
o Également pour un corps rigide, on distingue le mouvement plan - un mouvement dans lequel les trajectoires de tous les points se trouvent dans des plans parallèles, alors qu'il est entièrement déterminé par l'une des sections du corps, et la section du corps est déterminée par le position de deux points quelconques.
* Mouvement continu. Ici, on suppose que le mouvement des particules individuelles du milieu est tout à fait indépendant les unes des autres (généralement limité uniquement par les conditions de continuité des champs de vitesse), donc le nombre de coordonnées déterminantes est infini (les fonctions deviennent inconnues).
Relativité - la dépendance du mouvement mécanique d'un corps à un système de référence, sans préciser le système de référence - cela n'a aucun sens de parler de mouvement.

Daniel Yuriev

Types de mouvements mécaniques [modifier | modifier le texte wiki]
Le mouvement mécanique peut être considéré pour différents objets mécaniques :
Le mouvement d'un point matériel est entièrement déterminé par un changement de ses coordonnées dans le temps (par exemple, pour un plan - par un changement d'abscisse et d'ordonnée). Ceci est étudié par la cinématique d'un point. En particulier, les caractéristiques importantes du mouvement sont la trajectoire d'un point matériel, son déplacement, sa vitesse et son accélération.
Mouvement rectiligne d'un point (quand il est toujours sur une droite, la vitesse est parallèle à cette droite)
Le mouvement curviligne est le mouvement d'un point le long d'une trajectoire qui n'est pas une ligne droite, avec une accélération et une vitesse arbitraires à tout moment (par exemple, un mouvement en cercle).
Le mouvement d'un corps rigide consiste en le mouvement de l'un de ses points (par exemple, le centre de masse) et en un mouvement de rotation autour de ce point. Étudié par la cinématique des corps rigides.
S'il n'y a pas de rotation, alors le mouvement est dit translationnel et est entièrement déterminé par le mouvement du point sélectionné. Le mouvement n'est pas nécessairement linéaire.
Pour décrire le mouvement de rotation - le mouvement d'un corps par rapport à un point sélectionné, par exemple fixé en un point - les angles d'Euler sont utilisés. Leur nombre dans le cas d'un espace tridimensionnel est trois.
De plus, pour un corps rigide, on distingue le mouvement plan - un mouvement dans lequel les trajectoires de tous les points se trouvent dans des plans parallèles, alors qu'il est entièrement déterminé par l'une des sections du corps, et la section du corps est déterminée par le position de deux points quelconques.
Mouvement d'un milieu continu. Ici, on suppose que le mouvement des particules individuelles du milieu est tout à fait indépendant les unes des autres (généralement limité uniquement par les conditions de continuité des champs de vitesse), donc le nombre de coordonnées déterminantes est infini (les fonctions deviennent inconnues).

Mouvement mécanique. Chemin. Vitesse. Accélération

Lara

Le mouvement mécanique est un changement de position d'un corps (ou de ses parties) par rapport à d'autres corps.
La position du corps est spécifiée par la coordonnée.
La ligne le long de laquelle se déplace un point matériel est appelée trajectoire. La longueur de la trajectoire s’appelle le chemin. L'unité de trajet est le mètre.
Chemin = vitesse * temps. S=v*t.

Le mouvement mécanique est caractérisé par trois grandeurs physiques : le déplacement, la vitesse et l'accélération.

Segment de ligne dirigé tiré de position initiale le déplacement du point vers sa position finale est appelé déplacement(s). Le déplacement est une quantité vectorielle. L'unité de déplacement est le mètre.

La vitesse est une grandeur physique vectorielle qui caractérise la vitesse de déplacement d'un corps, numériquement égale au rapport du mouvement sur une courte période de temps à la valeur de cette période de temps.
La formule de vitesse est v = s/t. L'unité de vitesse est m/s. En pratique, l'unité de vitesse utilisée est le km/h (36 km/h = 10 m/s).

L'accélération est une grandeur physique vectorielle qui caractérise le taux de changement de vitesse, numériquement égal au rapport du changement de vitesse à la période de temps pendant laquelle ce changement s'est produit. Formule de calcul de l'accélération : a=(v-v0)/t ; L'unité d'accélération est le mètre/(seconde carrée).

Qu’est-ce que le mouvement mécanique et comment se caractérise-t-il ? Quels paramètres sont introduits pour comprendre ce type de mouvement ? Quels termes sont les plus souvent utilisés dans ce cas ? Dans cet article, nous répondrons à ces questions, considérons le mouvement mécanique avec différents points vue, nous donnerons des exemples et traiterons de la résolution de problèmes de physique sur le sujet concerné.

Concepts de base

Depuis l’école, on nous enseigne que le mouvement mécanique est un changement de position d’un corps à tout moment par rapport aux autres corps du système. En fait, c'est comme ça. Prenons la maison ordinaire dans laquelle nous sommes comme zéro système de coordonnées. Imaginez visuellement que la maison sera l'origine des coordonnées et que les axes des abscisses et des ordonnées en émergeront dans n'importe quelle direction.

Dans ce cas, notre mouvement à l'intérieur comme à l'extérieur de la maison démontrera clairement le mouvement mécanique du corps dans le référentiel. Imaginez qu'un point se déplace le long d'un système de coordonnées, changeant à chaque instant ses coordonnées par rapport à la fois à l'axe des abscisses et à l'axe des ordonnées. Tout sera simple et clair.

Caractéristiques du mouvement mécanique

De quel genre de mouvement cela pourrait-il être ? Nous n’entrerons pas trop profondément dans la jungle de la physique. Considérons les cas les plus simples où un point matériel se déplace. Il est divisé en mouvement linéaire, ainsi qu'en mouvement curviligne. En principe, tout devrait déjà être clair dans le titre, mais parlons-en plus précisément, juste au cas où.

Le mouvement rectiligne d'un point matériel sera appelé un mouvement qui se produit le long d'une trajectoire en forme de ligne droite. Eh bien, par exemple, une voiture roule directement sous une route sans virage. Ou le long d'un tronçon d'une route similaire. Ce sera un mouvement linéaire. Dans ce cas, elle peut être uniforme ou uniformément accélérée.

Le mouvement curviligne d'un point matériel sera appelé un mouvement effectué le long d'une trajectoire qui n'a pas la forme d'une ligne droite. La trajectoire peut être une ligne brisée ou une ligne fermée. C'est-à-dire une trajectoire circulaire, une trajectoire ellipsoïdale, etc.

Mouvement mécanique de la population

Ce type de mouvement n’a presque absolument rien à voir avec la physique. Cependant, cela dépend du point de vue duquel nous le percevons. Qu'appelle-t-on en général le mouvement mécanique de la population ? Il s'agit de la réinstallation d'individus, qui résulte de processus de migration. Il peut s’agir à la fois d’une migration externe et interne. En fonction de la durée, les mouvements mécaniques de la population sont divisés en permanents et temporaires (plus pendulaires et saisonniers).

Si l'on considère ce processus de point physique vue, alors une seule chose peut être dite : ce mouvement démontrera parfaitement le mouvement des points matériels dans le système de référence associé à notre planète - la Terre.

Mouvement mécanique uniforme

Comme son nom l'indique, il s'agit d'un type de mouvement dans lequel la vitesse du corps a une certaine valeur, qui reste constante en module. En d’autres termes, la vitesse d’un corps qui se déplace uniformément ne change pas. DANS la vraie vie nous pouvons à peine le remarquer exemples idéaux mouvement mécanique uniforme. On peut tout à fait raisonnablement objecter que l'on peut conduire une voiture à une vitesse de 60 kilomètres par heure. Oui, certainement un compteur de vitesse véhicule peut démontrer une valeur similaire, mais cela ne signifie pas qu'en fait la vitesse de la voiture sera exactement de soixante kilomètres par heure.

De quoi parle-t-on ? Comme nous le savons, premièrement, tous les instruments de mesure comportent une certaine erreur. Règles, balances, mécaniques et appareils électroniques- ils ont tous une certaine erreur, inexactitude. Vous pouvez le constater par vous-même en prenant une douzaine de règles et en les plaçant les unes à côté des autres. Après cela, vous remarquerez peut-être des écarts entre les marques millimétriques et leur application.

Il en va de même pour le compteur de vitesse. Il y a une certaine erreur. Pour les instruments, l'imprécision est numériquement égale à la moitié de la valeur de division. Dans les voitures, le compteur de vitesse sera inexact de 10 kilomètres par heure. C'est pourquoi, à un moment donné, il est impossible de dire avec certitude si nous avançons à une vitesse ou à une autre. Le deuxième facteur qui introduira une imprécision sera les forces agissant sur la voiture. Mais les forces sont inextricablement liées à l’accélération, nous parlerons donc de ce sujet un peu plus tard.

Très souvent, un mouvement uniforme se produit dans des problèmes de nature mathématique plutôt que physique. Là-bas, les motocyclistes, les camions et les voitures se déplacent à la même vitesse, de même ampleur à différents moments.

Mouvement uniformément accéléré

En physique, ce type de mouvement se produit assez souvent. Même dans les problèmes de la partie « A » des 9e et 11e années, il existe des tâches dans lesquelles vous devez être capable d'effectuer des opérations avec accélération. Par exemple, « A-1 », où un graphique des mouvements du corps est dessiné axes de coordonnées et vous devez calculer la distance parcourue par la voiture sur une période de temps donnée. De plus, l'un des intervalles peut démontrer un mouvement uniforme, tandis que dans le second, il est nécessaire de calculer d'abord l'accélération et ensuite seulement de calculer la distance parcourue.

Comment savez-vous que le mouvement est uniformément accéléré ? En règle générale, les tâches fournissent directement des informations à ce sujet. C'est-à-dire qu'il existe soit une indication numérique de l'accélération, soit des paramètres donnés (temps, changement de vitesse, distance) qui nous permettent de déterminer l'accélération. Il convient de noter que l’accélération est une quantité vectorielle. Cela signifie que cela peut être non seulement positif, mais aussi négatif. Dans le premier cas, nous observerons l'accélération du corps, dans le second - sa décélération.

Mais il arrive que des informations sur le type de mouvement soient enseignées à l'élève sous une forme quelque peu secrète, si on peut l'appeler ainsi. Par exemple, on dit que rien n’agit sur le corps ou que la somme de toutes les forces est nulle. Eh bien, dans ce cas, vous devez clairement comprendre que nous parlons deÔ mouvement uniforme ou sur le reste d'un corps dans un certain système de coordonnées. Si vous vous souvenez de la deuxième loi de Newton (qui stipule que la somme de toutes les forces n'est rien d'autre que le produit de la masse d'un corps et de l'accélération conférée sous l'action des forces correspondantes), vous remarquerez facilement une chose intéressante: Si la somme des forces est nulle, alors le produit de la masse et de l'accélération sera également nul.

Conclusion

Mais la masse est pour nous une quantité constante, et a priori elle ne peut pas être nulle. Dans ce cas, la conclusion logique serait qu'en l'absence d'action forces extérieures(ou avec leur action compensée) le corps n'a aucune accélération. Cela signifie qu’il est soit au repos, soit en mouvement à vitesse constante.

Formule pour un mouvement uniformément accéléré

Parfois trouvé dans littérature scientifique une approche selon laquelle des formules simples sont d'abord données, puis, en tenant compte de certains facteurs, elles deviennent plus complexes. Nous ferons le contraire, c’est-à-dire que nous considérerons d’abord un mouvement uniformément accéléré. La formule selon laquelle la distance parcourue est calculée est la suivante : S = V0t + at^2/2. Ici V0 est vitesse initiale du corps, a est l'accélération (peut être négative, alors le signe + dans la formule se transformera en -), et t est le temps écoulé depuis le début du mouvement jusqu'à l'arrêt du corps.

Formule pour un mouvement uniforme

Si nous parlons de mouvement uniforme, nous rappelons que dans ce cas l'accélération est nulle (a = 0). Remplacez zéro dans la formule et obtenez : S = V0t. Mais la vitesse sur tout le trajet est constante, en gros, c'est-à-dire qu'il faudra négliger les forces agissant sur le corps. Ce qui, d'ailleurs, est pratiqué partout en cinématique, puisque la cinématique n'étudie pas les causes du mouvement, la dynamique s'en occupe ; Ainsi, si la vitesse sur toute la section du chemin est constante, alors sa valeur initiale coïncide avec tout intermédiaire, ainsi que final. Par conséquent, la formule de distance ressemblera à ceci : S = Vt. C'est tout.

Le mouvement mécanique est pris en compte pour point matériel et Pour corps solide.

Mouvement d'un point matériel

Mouvement vers l'avant un corps absolument rigide est un mouvement mécanique au cours duquel tout segment de droite associé à ce corps est toujours parallèle à lui-même à tout moment.

Si vous connectez mentalement deux points d'un corps solide avec une ligne droite, le segment résultant sera toujours parallèle à lui-même dans le processus. mouvement vers l'avant.

Lors d’un mouvement de translation, tous les points du corps bougent de manière égale. Autrement dit, ils parcourent la même distance dans le même laps de temps et se déplacent dans la même direction.

Exemples de mouvements de translation : le mouvement d'une cabine d'ascenseur, une balance mécanique, un traîneau dévalant une montagne, des pédales de vélo, une plate-forme former, pistons du moteur par rapport aux cylindres.

Mouvement de rotation

Pendant un mouvement de rotation, tous les points corps physique se déplaçant en rond. Tous ces cercles se trouvent dans des plans parallèles les uns aux autres. Et les centres de rotation de tous les points sont situés sur une ligne droite fixe, appelée axe de rotation. Les cercles décrits par des points se trouvent dans des plans parallèles. Et ces plans sont perpendiculaires à l'axe de rotation.

Les mouvements de rotation sont très courants. Ainsi, le mouvement des pointes sur la jante d'une roue est un exemple de mouvement de rotation. Le mouvement de rotation est décrit par une hélice de ventilateur, etc.

Le mouvement de rotation est caractérisé par les grandeurs physiques suivantes : vitesse angulaire rotation, période de rotation, fréquence de rotation, vitesse linéaire points.

Vitesse angulaire d'un corps tournant uniformément est appelée la quantité égal au rapport l'angle de rotation à la période de temps pendant laquelle cette rotation s'est produite.

Le temps qu'il faut à un corps pour voyager seul tour complet, appelé période de rotation (T).

Le nombre de tours qu'un corps fait par unité de temps s'appelle vitesse de rotation (f).

La fréquence et la période de rotation sont liées l'une à l'autre par la relation T = 1/f.

Si un point est situé à une distance R du centre de rotation, alors sa vitesse linéaire est déterminée par la formule :

Types de mouvements mécaniques

Le mouvement mécanique peut être considéré pour différents objets mécaniques :

• Mouvement d'un point matériel est entièrement déterminé par le changement de ses coordonnées dans le temps (par exemple, deux dans un avion). Ceci est étudié par la cinématique d'un point. En particulier, les caractéristiques importantes du mouvement sont la trajectoire d'un point matériel, son déplacement, sa vitesse et son accélération.
  • Direct mouvement d'un point (quand il est toujours sur une droite, la vitesse est parallèle à cette droite)
  • Mouvement curviligne- le déplacement d'un point le long d'une trajectoire qui n'est pas une ligne droite, avec une accélération et une vitesse arbitraires à tout moment (par exemple, mouvement en cercle).
• Mouvement du corps rigide consiste en le mouvement de l'un de ses points (par exemple, le centre de masse) et le mouvement de rotation autour de ce point. Étudié par la cinématique des corps rigides.
  • S'il n'y a pas de rotation, alors le mouvement est appelé progressif et est entièrement déterminé par le mouvement du point sélectionné. Le mouvement n'est pas nécessairement linéaire.
  • Pour descriptif mouvement de rotation- mouvements du corps par rapport à un point sélectionné, par exemple fixé en un point, utilisez Euler Angles. Leur nombre dans le cas d'un espace tridimensionnel est trois.
  • Aussi pour un corps solide, il y a mouvement à plat- un mouvement dans lequel les trajectoires de tous les points se situent dans des plans parallèles, alors qu'il est entièrement déterminé par l'une des sections du corps, et la section du corps est déterminée par la position de deux points quelconques.
• Mouvement continu. Ici, on suppose que le mouvement des particules individuelles du milieu est tout à fait indépendant les unes des autres (généralement limité uniquement par les conditions de continuité des champs de vitesse), donc le nombre de coordonnées déterminantes est infini (les fonctions deviennent inconnues).

Géométrie du mouvement

Relativité du mouvement

La relativité est la dépendance du mouvement mécanique d'un corps par rapport au système de référence. Sans préciser le système de référence, cela n’a aucun sens de parler de mouvement.

Voir aussi

Links

• Mouvement mécanique (cours vidéo, programme de 10e année)

Fondation Wikimédia.

2010.

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Livres

• Ensemble de tableaux. Physique. 7e année (20 tables), . Album pédagogique de 20 feuilles. Grandeurs physiques. Mesures de grandeurs physiques. Structure de la matière. Molécules. Diffusion. Attirance mutuelle