Механика. по дисциплине "Механика"

по дисциплине " Механика"

по направлению 240100 " Химическая технология и биотехнология"

 

 

Темплан 2009 г. Поз.№

Лицензия ИД № 04790 от 18.05.2001 г.

Подписано в печать 20114 г.Формат 60 84 1/16. Бумага газетная.

Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л.

Тиражэкз. Заказ

 

Волгоградский государственный технический университет.

400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28

 

РПК «Политехник»

Волгоградского государственного технического университета.

400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35

 

Содержание

 

Введение
1 Механика
1.1 Кинематика
1.1.1 Физические модели: материальная точка, механическая система, абсолютно твердое тело.
1.1.2 Способы описания движения материальной точки
1.1.3 Кинематика прямолинейного движения
1.1.4 Тангенциальное, нормальное и полное ускорение
1.1.5 Поступательное и вращательное движение абсолютно твердого тела
2.1 Динамика материальной точки
2.1.1 Основная задача динамики
2.1.2 Первый закон Ньютона и инерциальные системы отсчета
2.1.3 Второй закон Ньютона и границы его применимости
2.1.4 Третий закон Ньютона
2.1.5 Силы трения скольжения, качения, вязкого сопротивления
2.1.6 Деформации, силы упругости, закон Гука
3.1 Закон сохранения энергии
3.1.1 Консервативные и диссипативные силы
3.1.2 Кинетическая энергия, потенциальная энергия
3.1.3 Консервативная система и закон сохранения энергии в механике
3.1.4 Общефизический закон сохранения энергии
2 Основы молекулярной физики и термодинамики
1.1 Молекулярно-кинетические представления о веществе
1.1.1 Задачи молекулярной физики
1.1.2 Основные положения молекулярно-кинетической теории и их анализ
1.1.3 Модель идеального газа
1.1.4 Статистический и термодинамический способы описания
2.1 Молекулярно-кинетическая теория идеального газа
2.1.1 Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
2.1.2 Распределение Максвелла
2.1.3 Распределение Больцмана; барометрическая формула
2.1.4 Средняя длина свободного пробега молекул; понятие о вакууме
3.1 Основы термодинамики
3.1.1 Внутренняя энергия и ее свойства
3.1.2 Первое начало термодинамики, теплоемкость идеального газа; закон Майера, применение первого начала к изопроцессам в идеальном газе
3.1.3 Обратимые и необратимые тепловые процессы; цикл Карно
3.1.4 Энтропия. Второе начало термодинамики
3.1.5 Третье начало термодинамики
Заключение
Список использованных источников

 

Механика

Любое физическое явление или процесс в окружающем нас материальном мире представляет собой закономерный ряд изменений, происходящих во времени и пространстве. Механическое движение, то есть изменение положения данного тела относительно других тел, – это простейший вид физического процесса. Механическое движение тел изучается в разделе физики, который называется механикой. Основная задача механики – определить положение тела в любой момент времени.

Одна из основных частей механики, которая называется кинематикой, рассматривает движение тел без выяснения причин этого движения. Кинематика отвечает на вопрос: как движется тело? Другой важной частью механики является динамика, которая рассматривает действие одних тел на другие как причину движения. Динамика отвечает на вопрос: почему тело движется именно так, а не иначе?

Механика – одна из самых древних наук. Определенные познания в этой области были известны задолго до новой эры (Аристотель (IV век до н. э.), Архимед (III в. до н.э.)). Однако, качественная формулировка законов механики началась только в XVII веке н. э., когда Г. Галилей открыл кинематический закон сложения скоростей и установил законы свободного падения тел. Через несколько десятилетий после Галилея И. Ньютон (1643–1727 гг.) сформулировал основные законы динамики.

В механике Ньютона движение тел рассматривается при скоростях, много меньше скорости света в пустоте. Её называют классической механикой в отличие от релятивистской механики, созданной в начале XX века главным образом благодаря работам А. Эйнштейна (1879–1956 гг.).

В релятивистской механике движение тел рассматривается при скоростях, близких к скорости света. Классическая механика Ньютона является предельным случаем релятивистской при [1, с. 310]

 

1.1 Кинематика

 

1.1.1 Физические модели: материальная точка, механическая система, абсолютно твердое тело

Во многих случаях размером тела можно пренебречь, так как размеры этого тела малы по сравнению с расстоянием, которое походит это тело, или по сравнению с расстоянием между этим телом и другими телами. Такое тело для упрощения расчетов условно можно считать материальной точкой, имеющей массу этого тела.

Материальная точка – это тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.

Материальная точка движется относительно других тел. Тело, по отношению к которому рассматривается данное механическое движение, называется телом отсчёта. Тело отсчёта выбирают произвольно в зависимости от решаемых задач.

С телом отсчёта связывается система координат, которая представляет точку отсчёта (начало координат). Система координат имеет 1, 2 или 3 оси в зависимости от условий движения. Положение точки на линии (1 ось), плоскости (2 оси) или в пространстве (3 оси) определяют соответственно одной, двумя или тремя координатами. Для определения положения тела в пространстве в любой момент времени также необходимо задать начало отсчёта времени.

Система отсчёта – это система координат с которым связана тело отсчета и прибор для измерения времени. Относительно системы отсчёта и рассматривается движение тела. У одного и того же тела относительно разных тел отсчёта в разных системах координат могут быть совершенно различные координаты.

Под воздействием тел друг на друга тела могут деформироваться, т. е. изменять свою форму и размеры. Поэтому в механике вводится еще одна модель - абсолютно твердое тело. Абсолютно твердым телом называется тело, которое ни при каких условиях не может деформироваться и при всех условиях расстояние между двумя точками (или между двумя частицами) этого тела остается постоянным.

 

1.1.2 Способы описания движения материальной точки

Описать движение тела – это значит указать способ определения его положения в пространстве в любой момент времени. В кинематике существует три способа описания движения материальной точки в пространстве. Рассмотрим их:

1. Векторный способ.

В этом случае положение материальной точки задается с помощью радиус вектора, представляющий собой вектор, проведенный из точки О, соответствующей началу отсчета, в интересующую нас точку. В процессе движения материальной точки её радиус-вектор может меняться по модулю и направлению траектории точки.

2. Координатный способ.

В этом случае положение материальной точки на плоскости в произвольный момент времени определяется координатами x и y, которые представляют собой проекции радиус вектора тела на оси. При движении тела координаты его изменяются во времени, являясь функциями (t): x(t) = x, y(t) = y, если эти функции известны, то они определяют положение тела в любой момент времени. Зная эти зависимости, можно найти положение тела, проекции на его скорость, модуль и направление a и v в любой момент времени.

(1)

3. Естественный способ.

Применяется, если траектория материальной точки известна заранее. На заданной траектории выбирают начало отсчёта - неподвижную точку, а положение материальной точки определяют при помощи дуговой координаты, представляющей собой расстояние вдоль траектории от выбранного начала отсчета до самой материальной точки.

Движение тела считается определённым, если известны его траектория, начало отсчета, положительное направление дуговой координаты и зависимость времени от этой координаты.

Перемещение тела – вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела.

Средняя скорость – отношение перемещения тела к времени.

Средняя путевая скорость – отношение пути к времени, за которое был пройден этот путь.

Мгновенная скорость – величина, к которой стремится отношение при стремление к нулю. Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории в данной точке в сторону движения тела. [2, с. 325]