Tous types de mouvements mécaniques. Qu'est-ce que le mouvement mécanique : définition du mouvement en physique

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 onde 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 solide 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 progressive 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� - mouvement dans lequel se trouvent les trajectoires de tous les points plans parallèles, alors qu'elle est entièrement déterminée 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 montrant 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 mécaniques du mouvement :

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 corps terrestres et célestes sont complètement différentes. 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, rectiligne et Mouvement 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 masse est l'une des grandeurs physiques les plus fondamentales. La masse caractérise plusieurs propriétés du corps à la fois et possède un certain nombre de propriétés importantes.

La force est un 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 vers l'avant.

Uniforme mouvement droit

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 contrôle :.

Formuler une définition et sujet scientifique la 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 branches 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.

Nommez 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: Didacticiel/ 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 rectiligne d'un 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, le déplacement, la vitesse et l'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.

Vitesse - vecteur quantité physique, caractérisant la vitesse de mouvement du corps, numériquement égal au rapport mouvements 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).

Mouvement mécanique d'un corps (point) est le changement de sa position dans l'espace par rapport aux autres corps au fil du temps.

Types de mouvements :

A) Mouvement rectiligne uniforme d'un point matériel : Conditions initiales

. Conditions initiales

G) Mouvement oscillatoire harmonique. Un cas important de mouvement mécanique est celui des oscillations, dans lesquelles les paramètres du mouvement d’un point (coordonnées, vitesse, accélération) sont répétés à certains intervalles.

À PROPOS écritures du mouvement . Il existe différentes manières de décrire le mouvement des corps. Avec la méthode des coordonnées précisant la position d'un corps dans un système de coordonnées cartésiennes, le mouvement d'un point matériel est déterminé par trois fonctions exprimant la dépendance des coordonnées au temps :

X= X(t), oui=y(t) Et z= z(t) .

Cette dépendance des coordonnées au temps est appelée la loi du mouvement (ou équation du mouvement).

Avec la méthode vectorielle la position d'un point dans l'espace est déterminée à tout moment par le rayon vecteur r= r(t) , tiré de l'origine jusqu'à un point.

Il existe une autre façon de déterminer la position d'un point matériel dans l'espace pour une trajectoire donnée de son mouvement : en utilisant une coordonnée curviligne je(t) .

Les trois méthodes de description du mouvement d'un point matériel sont équivalentes ; le choix de l'une d'entre elles est déterminé par des considérations sur la simplicité des équations de mouvement résultantes et la clarté de la description.

Sous système de référence comprendre un corps de référence, qui est classiquement considéré comme immobile, un système de coordonnées associé au corps de référence, et une horloge, également associée au corps de référence. En cinématique, le système de référence est choisi en fonction des conditions spécifiques du problème de description du mouvement d'un corps.

2. Trajectoire du mouvement. Distance parcourue. Loi cinématique du mouvement.

La ligne le long de laquelle se déplace un certain point du corps est appelée trajectoiremouvement ce point.

La longueur de la section de trajectoire parcourue par un point lors de son déplacement est appelée le chemin parcouru .

Le changement du rayon vecteur au fil du temps est appelé loi cinématique :
Dans ce cas, les coordonnées des points seront des coordonnées dans le temps : X= X(t), oui= oui(t) Etz= z(t).

Dans un mouvement curviligne, la trajectoire est supérieure au module de déplacement, puisque la longueur de l'arc est toujours supérieure à la longueur de la corde qui le contracte.

Le vecteur tracé depuis la position initiale du point mobile jusqu'à sa position à un instant donné (incrément du rayon vecteur du point sur la période de temps considérée) est appelé en mouvement. Le déplacement résultant est égal à la somme vectorielle des déplacements successifs.

Lors d'un mouvement rectiligne, le vecteur déplacement coïncide avec la section correspondante de la trajectoire, et le module de déplacement est égal à la distance parcourue.

3. Vitesse. Vitesse moyenne. Projections de vitesse.

Vitesse - vitesse de changement de coordonnées. Lorsqu'un corps (point matériel) se déplace, on s'intéresse non seulement à sa position dans le système de référence choisi, mais aussi à la loi du mouvement, c'est-à-dire la dépendance du rayon vecteur au temps. Laisse le moment dans le temps correspond au rayon vecteur un point en mouvement et un moment proche dans le temps - vecteur de rayon . Puis dans un court laps de temps
la pointe fera un petit déplacement égal à

Pour caractériser le mouvement d'un corps, le concept est introduit vitesse moyenne ses mouvements :
Cette grandeur est une grandeur vectorielle, coïncidant en direction avec le vecteur
. Avec réduction illimitée Δt la vitesse moyenne tend vers une valeur limite appelée vitesse instantanée :

Projections de vitesse.

A) Mouvement linéaire uniforme d'un point matériel :
Conditions initiales

B) Mouvement linéaire uniformément accéléré d'un point matériel :
. Conditions initiales

B) Mouvement d'un corps le long d'un arc de cercle avec une vitesse absolue constante :

Aujourd'hui, nous parlerons de l'étude systématique de la physique et de sa première section - la mécanique. Etudes de physique différents types les changements ou les processus qui se produisent dans la nature, et quels processus intéressaient principalement nos ancêtres ? Bien entendu, ce sont des processus associés au mouvement. Ils se demandaient si la lance qu’ils lanceraient atteindrait le mammouth ; ils se demandaient si le messager porteur de nouvelles importantes aurait le temps d'atteindre la grotte voisine avant le coucher du soleil. Tous ces types de mouvements et le mouvement mécanique en général sont étudiés par la section appelée mécanique.

Partout où nous regardons, il y a de nombreux exemples de mouvements mécaniques autour de nous : quelque chose tourne, quelque chose saute de haut en bas, quelque chose bouge d'avant en arrière, et d'autres corps peuvent être au repos, ce qui est aussi un exemple de mouvement mécanique, dont la vitesse est zéro.

Définition

Mouvement mécanique est appelé le changement de position des corps dans l'espace par rapport aux autres corps au fil du temps (Fig. 1).

Riz. 1. Mouvement mécanique

Tout comme la physique est divisée en plusieurs sections, la mécanique possède ses propres sections. Le premier d’entre eux s’appelle la cinématique. Section Mécanique cinématique répond à la question de savoir comment un corps bouge. Avant de commencer à travailler sur l’étude du mouvement mécanique, il est nécessaire de définir et d’apprendre les concepts de base, ce qu’on appelle l’ABC de la cinématique. Dans cette leçon, nous apprendrons :

Choisir un système de référence pour étudier le mouvement du corps ;

Simplifier les tâches en remplaçant mentalement le corps par un point matériel ;

Déterminer la trajectoire du mouvement, trouver un chemin ;

Distinguer les types de mouvements.

Dans la définition du mouvement mécanique sens spécial a l'expression par rapport aux autres corps. Nous devons toujours choisir ce qu'on appelle le corps de référence, c'est-à-dire le corps par rapport auquel nous considérerons le mouvement de l'objet que nous étudions. Un exemple simple : bouge ta main et dis-moi si elle bouge ? Oui, bien sûr, par rapport à la tête, mais par rapport au bouton de votre chemise, ça ne bougera pas. Par conséquent, le choix de la référence est très important, car par rapport à certains corps, le mouvement se produit, mais par rapport à d'autres corps, le mouvement ne se produit pas. Le plus souvent, le corps de référence est choisi comme étant celui qui est toujours à portée de main, ou plutôt sous les pieds, c'est notre Terre, qui est le corps de référence dans la plupart des cas.

Les scientifiques se demandent depuis longtemps si la Terre tourne autour du Soleil ou si le Soleil tourne autour de la Terre. En fait, du point de vue de la physique, du point de vue du mouvement mécanique, il ne s'agit que d'une dispute sur le corps de référence. Si l'on considère la Terre comme corps de référence, alors oui, le Soleil tourne autour de la Terre ; si l'on considère le Soleil comme corps de référence, alors la Terre tourne autour du Soleil. Le corps de référence est donc une notion importante.

Comment décrire un changement de position du corps ?

Afin de préciser avec précision la position du corps qui nous intéresse par rapport au corps de référence, il est nécessaire d'associer un système de coordonnées au corps de référence (Fig. 2).

Lorsqu'un corps bouge, les coordonnées changent, et pour décrire leur changement, nous avons besoin d'un appareil pour mesurer le temps. Pour décrire un mouvement, il faut avoir :

Organisme de référence ;

Un système de coordonnées associé au corps de référence ;

Un appareil pour mesurer le temps (horloge).

Tous ces objets forment ensemble un cadre de référence. Tant que nous n’avons pas choisi un cadre de référence, cela n’a aucun sens de décrire le mouvement mécanique : nous ne saurons pas exactement comment le corps se déplace. Un exemple simple : une valise posée sur une étagère dans un compartiment de train en mouvement est simplement au repos pour le passager, mais pour une personne debout sur le quai, elle est en mouvement. Comme on le voit, le même corps est à la fois en mouvement et au repos, tout le problème est que les systèmes de référence sont différents (Fig. 3).

Riz. 3. Divers systèmes rapport

Dépendance de la trajectoire sur le choix du système de référence

Répondons à une question intéressante et question importante si la forme de la trajectoire et le chemin parcouru par le corps dépendent du choix du système de référence. Prenons l'exemple d'un passager d'un train à côté duquel se trouve un verre d'eau sur la table. Quelle sera la trajectoire du verre dans le système de signalement associé au passager (le corps de référence est le passager) ?

Bien entendu, la vitre est immobile par rapport au passager. Cela signifie que la trajectoire est un point et que le déplacement est égal (Fig. 4).

Riz. 4. La trajectoire du verre par rapport au passager du train

Quelle sera la trajectoire du verre par rapport au passager qui attend le train sur le quai ? Pour ce passager, il semblera que la vitre se déplace en ligne droite et a une trajectoire non nulle (Fig. 5).

Riz. 5. La trajectoire du verre par rapport au passager sur le quai

De ce qui précède, nous pouvons conclure que la trajectoire et le chemin dépendent du choix du système de référence.

Pour décrire le mouvement mécanique, il faut d’abord choisir un système de référence.

Nous étudions le mouvement afin de prédire où se trouvera tel ou tel objet au moment requis. La tâche principale de la mécanique- déterminer la position du corps à tout moment. Que signifie décrire le mouvement d’un corps ?

Prenons un exemple : un bus relie Moscou à Saint-Pétersbourg (Fig. 6). Est-ce que nous nous soucions de la taille du bus par rapport à la distance qu'il parcourra ?

Riz. 6. Mouvement de bus de Moscou à Saint-Pétersbourg

Bien entendu, la taille du bus est dans ce cas peut être négligé. Nous pouvons décrire le bus comme un point mobile, sinon on l’appelle un point matériel.

Définition

Un corps dont les dimensions peuvent être négligées dans ce problème est appelé point matériel.

Le même organisme, selon les conditions du problème, peut ou non constituer un point important. Lors du déplacement d'un bus de Moscou à Saint-Pétersbourg, le bus peut être considéré comme un point matériel, car ses dimensions ne sont pas comparables à la distance entre les villes. Mais si une mouche a volé dans le bus et que nous voulons étudier son mouvement, alors dans ce cas les dimensions du bus sont importantes pour nous, et ce ne sera plus un point matériel.

Le plus souvent en mécanique on étudiera le mouvement d’un point matériel. Lors d'un déplacement, un point matériel passe successivement par une position le long d'une certaine ligne.

Définition

La ligne le long de laquelle un corps (ou un point matériel) se déplace est appelée trajectoire du mouvement du corps ( riz. 7).

Riz. 7. Trajectoire d'un point

Parfois, nous observons une trajectoire (par exemple, le processus de notation d'une leçon), mais le plus souvent, la trajectoire est une sorte de ligne imaginaire. Si nous disposons d’instruments de mesure, nous pouvons mesurer la longueur de la trajectoire le long de laquelle le corps s’est déplacé et déterminer une quantité appelée chemin(Fig. 8).

Définition

Chemin traversé par le corps pendant un certain temps est longueur de la section de trajectoire.

Riz. 8. Chemin

Il existe deux principaux types de mouvements : les mouvements rectilignes et curvilignes.

Si la trajectoire du corps est une ligne droite, alors le mouvement est dit rectiligne. Si un corps se déplace le long d'une parabole ou le long de toute autre courbe, nous parlons de mouvement curviligne. Lorsqu'on considère le mouvement non seulement d'un point matériel, mais le mouvement vrai corps Il existe deux autres types de mouvements : le mouvement vers l'avant et mouvement de rotation.

Mouvement de translation et de rotation. Exemple

Quels mouvements sont appelés translationnels et lesquels sont rotationnels ? Considérons cette question en utilisant l'exemple d'une grande roue. Comment se déplace la cabine de la grande roue ? Notons deux points arbitraires cabines et les relier par une ligne droite. La roue tourne. Après un certain temps, marquez les mêmes points et connectez-les. Les lignes résultantes se trouveront sur des lignes parallèles (Fig. 9).

Riz. 9. Avancement de la cabine de la grande roue

Si une ligne droite passant par deux points quelconques du corps reste parallèle à elle-même pendant le mouvement, alors cela mouvement appelé progressive.

Sinon, nous avons affaire à un mouvement de rotation. Si la ligne droite n'était pas parallèle à vous, le passager tomberait probablement hors de la cabine (Fig. 10).

Riz. 10.Mouvement de rotation de la roue de la cabine

Rotation est le mouvement d'un corps dans lequel ses pointes décrivent des cercles situés dans des plans parallèles. La ligne droite reliant les centres des cercles s'appelle axe de rotation.

Très souvent, nous sommes confrontés à une combinaison de mouvements de translation et de rotation, ce que l'on appelle le mouvement de translation-rotation. L'exemple le plus simple d'un tel mouvement est le mouvement d'un sauteur dans l'eau (Fig. 11). Il effectue une rotation (saut périlleux), mais en même temps son centre de masse avance en direction de l'eau.

Riz. 11. Mouvement de translation-rotation

Aujourd'hui, nous avons étudié l'ABC de la cinématique, c'est-à-dire la base, la plus notions importantes, ce qui nous permettra plus tard de passer à la résolution Tâche principale mécanique - déterminer la position du corps à tout moment.

Bibliographie

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. La physique ( un niveau de base de) - M. : Mnémosyne, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Physique 10e année. - M. : Mnémosyne, 2014.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Physique - 9, Moscou, Éducation, 1990.

1. Portail Internet « Av-physics.narod.ru » ().
2. Portail Internet « Rushkolnik.ru » ().
3. Portail Internet « Testent.ru » ().

Devoirs

Pensez à ce qu'est l'organisme de référence lorsque nous disons :

• le livre repose immobile sur une table dans le compartiment d'un train en marche ;
• une hôtesse de l'air traverse la cabine passagers de l'avion après le décollage ;
• La terre tourne autour de son axe.

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

La notion de mouvement est extrêmement générale et couvre la plupart grand cercle phénomènes. En physique, différents types de mouvements sont étudiés. 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 à un train, d'une mouche par rapport à un passager, etc. mouvement absolu et le repos absolu n'ont pas de sens : un passager au repos par rapport au train va se déplacer avec lui par rapport au poteau sur la route, effectuer une rotation quotidienne avec la Terre et se déplacer 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 réference- il s'agit d'un corps de référence avec un système de coordonnées et une horloge qui lui 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.

Image 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. Les cas où l'idéalisation d'un point matériel ne peut pas être utilisé seront spécialement discutés.

Trajectoire - c'est la ligne le long de laquelle le corps se déplace. En figue. 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.
En mouvement 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.

Figure 2.

Vitesse et accélération.

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

Figure 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 l'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 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 en mouvement . 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.
En figue. 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 rectiligne.
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 - c'est un système points matériels, dont les distances ne changent pas avec le temps. Le modèle du corps rigide est utilisé dans les cas où l'on ne peut pas négliger les dimensions du corps, mais peut ignorer 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 progressive, si une ligne droite reliant deux points quelconques du corps se déplace parallèlement à sa direction d'origine. À mouvement vers l'avant 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 des 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.

En figue. 6 montre une balle tournant autour axe vertical. C'est comme ça qu'ils dessinent habituellement Terre dans les problèmes de dynamique correspondants.

Graphique 6.

DÉFINITION

Mouvement mécanique appeler le changement de position d'un corps dans l'espace au fil du temps par rapport à d'autres corps.

Sur la base de cette définition, le fait du mouvement d'un corps peut être établi en comparant ses positions à des instants successifs avec la position d'un autre corps, appelé corps de référence.

Ainsi, en observant les nuages ​​flottant dans le ciel, on peut dire qu'ils changent de position par rapport à la Terre. Une balle qui roule sur une table change de position par rapport à la table. Dans un char en mouvement, les chenilles se déplacent à la fois par rapport à la Terre et par rapport au corps du char. Un immeuble résidentiel est au repos par rapport à la Terre, mais change de position par rapport au Soleil.

Les exemples considérés nous permettent de faire conclusion importante qu'un seul et même corps peut simultanément accomplir différents mouvements par rapport aux autres corps.

Types de mouvements mécaniques

Les types de mouvements mécaniques les plus simples d’un corps de dimensions finies sont les mouvements de translation et de rotation.

Le mouvement est dit translationnel si la droite reliant deux points du corps se déplace en restant parallèle à elle-même (Fig. 1, a). Lors d’un mouvement de translation, tous les points du corps bougent de manière égale.

Lors d'un mouvement de rotation, tous les points du corps décrivent des cercles situés dans des plans parallèles. Les centres de tous les cercles se trouvent sur la même ligne droite, appelée axe de rotation. Les points du corps situés sur l'axe du cercle restent immobiles. L'axe de rotation peut être situé à la fois à l'intérieur du corps (rotation rotationnelle) (Fig. 1, b) et à l'extérieur (rotation orbitale) (Fig. 1, c).

Exemples de mouvements mécaniques des corps

Une voiture se déplace progressivement sur une section droite de la route, tandis que les roues de la voiture effectuent un mouvement de rotation. La Terre, tournant autour du Soleil, tourne mouvement orbital, et tournant autour de son axe – mouvement de rotation. Dans la nature, nous rencontrons généralement des combinaisons complexes divers types mouvements. Ainsi, un ballon de football volant dans un but subit simultanément un mouvement de translation et de rotation. Des mouvements complexes sont effectués par des parties de divers mécanismes, corps célestes etc.