Единицы измерения .Размерность. Механика. Основные понятия кинематики м.Т.
Для построения системы единиц произвольно выбирают единицы для нескольких не зависящих друг от друга физических величин. Эти единицы называются основными.
В научной, а также в учебной литературе обязательна к применению Система интернациональная (СИ), которая строится на семи основных единицах — метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела — и двух дополнительных — радиан и стерадиан.
Метр (м) — длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299 792 458 с.
Килограмм (кг) — масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиноиридиевого цилиндра, хранящегося в Международном бюро мер и весов в Севре, близ Парижа).
Секунда (с) — время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
Ампер (А) — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, создает между этими проводниками силу, равную 2 • 10-7 Н на каждый метр длины.
Кельвин (К) — 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.
Моль (моль) — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде 12С массой 0,012 кг.
Кандела (кд) — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении, составляет 1/683 Вт/ср.
Радиан (рад) — угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.
Стерадиан (ср) — телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.
Размерность - это выражение производных величин через основные. В науке закономерности, то есть уравнения связи одних физических величин с другими, необходимо анализировать не с помощью единиц измерения, которых может быть много разных для одной и той же физической величины, а с помощью каких-то других понятий, однозначных для одной и той же физической величины. Такие понятия и стали называть размерностями.
Механика — часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение. Механическое движение — это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей.
Механика делится на три раздела:1) кинематику; 2) динамику; 3) статику.
Кинематика изучает движение тел, не рассматривая причины, которые это движение обусловливают.
В механике для описания движения тел в зависимости от условий конкретных задач используются разные физические модели. Простейшей моделью является материальная точка — тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.
Произвольное макроскопическое тело или систему тел можно мысленно разбить на малые взаимодействующие
между собой части. Тогда изучение движения произвольной системы тел сводится к изучению системы материальных точек.
Движение тел происходит в пространстве и во времени. Поэтому для описания движения материальной точки надо знать, в каких местах пространства и в какие моменты времени эта точка находилась в том или ином положении.
Положение материальной точки определяется по отношению к какому-либо другому, произвольно выбранному телу, называемому телом отсчета. С ним связывается система отсчета — совокупность системы координат и часов.
При движении материальной точки ее координаты с течением времени изменяются.
Радиус-вектор — вектор, определяющий положение материальной точки в пространстве. Геометрически изображается вектором, проведенным из начала координат к материальной точке. Зависимость радиус-вектора r = r(t). от времени называется законом движения. В общем случае ее движение определяется скалярными уравнениями x=x(t), y=y(t),z=z(t), эквивалентными векторному уравнению r = r(t). Эти уравнения называются кинематическими уравнениями движения материальной точки. Исключая t в уравнениях, получим уравнение траектории движения материальной точки.
Траектория — линия, описываемая в пространстве движущейся точкой. В зависимости от формы траектории движение может быть прямолинейным или криволинейным. Длина участка траектории, пройденного материальной точкой с момента начала отсчета времени, называется длиной пути и является скалярной функцией времени: s = s(t).
Вектор, проведенный из начального положения движущейся точки в положение ее в данный момент времени (приращение радиус-вектора точки за рассматриваемый промежуток времени), называется перемещением.
Физической величиной, характеризующей быстроту изменения скорости по модулю и направлению, является ускорение.
Мгновенное ускорение — векторная физическая величина, равная второй производной от радиус-вектора по времени и, соответственно, первой производной от мгновенной скорости по времени:
Мгновенная скорость — векторная физическая величина, равная первой производной от радиус-вектора по времени:
Средняя скорость — векторная физическая величина равная отношению вектора перемещения к промежутку времени, за который происходит это перемещение:
Скорость — векторная величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системы отсчёта.
Угловая скорость — векторная величина, характеризующая скорость вращения тела.
Угловое ускорение — величина, характеризующая быстроту изменения угловой скорости.