- •Лекция 1 Введение: основные принципы классической и релятивистской механики
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 2 Кинематика. Основные понятия
- •2.1. Перемещение. Средняя и мгновенная скорости
- •2.2. Ускорение материальной точки
- •2.3. Равноускоренное движение
- •Лекция 3 Кинематика криволинейного движения
- •3.1. Скалярное произведение. Базис
- •3.2. Путь, проходимый материальной точкой
- •2.4. Классический закон сложения скоростей и ускорений
- •2.5. Преобразования Галилея
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •3.3. Векторное произведение
- •3.4. Угловая скорость и угловое ускорение
- •3.5. Нормальное и тангенциальное ускорения
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 4 Основы динамики материальной точки
- •4.1. Законы Ньютона
- •4.2. Импульсная формулировка второго закона Ньютона
- •4.3. Второй закон Ньютона как уравнение движения
- •4.4. Прямая задача механики
- •4.5. Обратная задача механики (случай явной зависимости силы от времени)
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 5 Одномерное движение под действием сил, зависящих от положения и скорости тела, в простейших случаях
- •5.1. Случай силы, зависящей только от скорости и сонаправленной с ней
- •5.2 Падение тела в вязкой среде
- •5.3. Одномерное движение частицы под действием силы, зависящей от координаты
- •5.4. Движение, описываемое линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами
- •5.5. Движение, описываемое нелинейным дифференциальным уравнением (реальный маятник)
- •5.6. Классическая частица в одномерной потенциальной яме
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 6 Примеры движения в трехмерном пространстве под действием сил, зависящих от положения и скорости тела
- •6.1. Движение тела, брошенного в вязкой среде под углом к горизонту
- •6.2. Движение тела под действием силы Лоренца
- •6.3. Движение заряженной частицы в скрещенных постоянных магнитном и электрическом полях
- •6.4. Движение в кулоновском поле
- •6.5. Примеры численного интегрирования движения в центральных и произвольных силовых полях
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 7 Законы сохранения в динамике материальной точки
- •7.1. Закон сохранения импульса
- •7.2. Закон сохранения момента импульса
- •7.3. Работа. Теорема об изменении кинетической энергии
- •7.3. Примеры вычисления работы различных сил
- •7.4. Потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии
- •7.5. Вычисление потенциальных сил по известной потенциальной энергии
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 8 Движение в центральном и кулоновском поле
- •8.1. Закон всемирного тяготения
- •8.2. Гравитационное поле простейших симметричных распределений масс
- •8.3.Центробежный потенциал
- •8.4. Движение в кулоновском поле
- •8.5. Третий закон Кеплера
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 9 Динамика системы материальных точек
- •9.5. Закон сохранения механической энергии в потенциальных системах
- •Лекция 10 Примеры движения систем классических материальных точек
- •10.1. Задача двух тел
- •10.2. Упругое столкновение двух тел. Лобовой удар
- •10.3. Произвольное упругое столкновение
- •10.4. Неупругие и сверх упругие столкновения
- •10.5. Движение тела с переменной массой
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 11 Симметрии и законы сохранения в механике
- •11.1. Симметрия относительно трансляций и закон сохранения импульса
- •11.2. Симметрия относительно поворотов и закон сохранения момента импульса
- •11.3. Однородность времени и закон сохранения энергии
- •11.4. Экстремальные принципы в механике
- •11.5. Другие симметрии и глобальные законы сохранения в физике
- •Лекция 12 Абсолютно твердое тело. Статика
- •12.1. Определения
- •12.2. Равнодействующая сил, приложенных к твердому телу
- •12.3. Статика
- •12.5. Произвольное движение твердого тела. Теорема Эйлера
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 13 Абсолютно твердое тело. Динамика
- •13.1. Момент импульса твердого тела, тензор инерции
- •13.2. Кинетическая энергия
- •13.3. Вращение твердого тела вокруг закрепленной оси
- •13.4. Свободное вращение твердого тела
- •13.5. Вращающееся тела под воздействие внешних сил
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 14 Релятивистская кинематика
- •14.1. Необходимость перехода к релятивистскому описанию
- •14.2. Постулаты сто. Синхронизация часов. Измерение расстояний. Относительность одновременности
- •14.3. Релятивистские эффекты замедления времени и сокращения длин отрезков
- •14.4. Преобразования Лоренца
- •14.5. Четырехмерное пространство-время
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 15 Релятивистская динамика
- •15.1. Релятивистски инвариантное описание при помощи четырехвекторов
- •15.2. Четырехскорость
- •15.3. Четырехимпульс и четырехсила
- •15.4. Релятивистский закон преобразования сил и основной закон релятивистской динамики
- •15.5. Релятивистская энергия
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 16 Движение в неинерциальных системах отсчета
- •16.1. Сила инерции
- •16.2. Силы инерции во вращающихся системах отсчета
- •16.4. Принцип эквивалентности и современные представления о природе гравитационных сил
- •16.5. Приливообразующие силы
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Лекция 17 Колебательные системы с одной степенью свободы
- •17.1. Вывод простейшего уравнения гармонических колебаний
- •17.2. Решение простейшего уравнения незатухающих гармонических колебаний
- •16.3. Маятник Фуко
- •17.3 Энергетические соотношения. Фазовая диаграмма
- •17.4. Затухающие колебания
- •17.5. Апериодический режим при затухающих колебаниях
- •Лекция 18 Вынужденные колебания в линейной одномерной системе
- •18.1. Уравнение вынужденных колебаний
- •18.2. Установившиеся колебания
- •18.3. Превращения энергии при установившихся вынужденных колебаниях
- •Лекция 19 Связанные маятники
- •19.1. Постановка задачи
- •19.2. Решение системы уравнений связанных колебаний.
- •19.3. Вынужденные колебания связанных маятников
- •19.4. Бесконечная цепочка из связанных маятников
- •Лекция 20 Механика упругих тел
- •20.1. Упругие напряжения
- •20.2. Растяжение и сжатие
- •20.3. Объемное сжатие и растяжение
- •20.4. Скорость распространения возмущения в стержне
- •Лекция 21 Волны в безграничной среде
- •21.1. Классификация волн
- •21.2. Поперечные волны в натянутом шнуре
- •21.2.Продольные волны в упругой среде
- •21.3. Энергия в упругой волне
- •21.4. Плоские монохроматические волны
- •Лекция 22 Волны в ограниченной среде
- •22.1. Отражение волн от закрепленного конца струны
- •22.2. Сложение двух монохроматических волн
3.3. Векторное произведение
|
|
(3.11) |
Определение векторного произведения. |
|
|
(3.12) |
Смешанное скалярно-векторное произведение и его основное свойство. |
|
(3.13) |
Свойство линейности векторного произведения по его сомножителям и идея доказательства этого свойства. |
|
|
(3.14) |
Вычисление векторного произведения по декартовым координатам перемножаемых векторов. |
|
|
(3.15) |
Правило «bac-cab» и идея его доказательства. |
|
3.4. Угловая скорость и угловое ускорение
|
|
(3.16) |
Определение угловой скорости. |
|
|
(3.17) |
Связь угловой и линейной скорости. |
|
(3.18) |
Угловое ускорение. |
|
|
(3.19) |
Связь линейного и углового ускорений. |
|
Пример. Движение тела по дуге окружности
|
(3.20) |
Движение по окружности с постоянной угловой скоростью. |
|
(3.21) |
Описание равномерного вращения по окружности в декартовых координатах. |
|
(3.22) |
Нормальное (центростремительное) ускорение при равномерном вращении по окружности. |
|
(3.23) |
Равноускоренное движение по окружности. |
3.5. Нормальное и тангенциальное ускорения
|
|
(3.24) |
Разложение ускорения на нормальное и тангенциальное. |
Пример. Движение тела, брошенного под углом к горизонту: нормальное и тангенциальное ускорения
|
(3.25) |
Нормальное и тангенциальное ускорения тела, брошенного под углом к горизонту. |
Вопросы и задачи для самостоятельной работы
Первоначально покоившаяся материальная точка начинает двигаться по окружности радиусом R с постоянным угловым ускорением. Получить явные зависимости от времени декартовых координат и проекций линейной скорости и ускорения (r(t) , v(t) , a(t) , =x,y). Убедитесь непосредственным сравнением в справедливости соотношений (3.21) для рассмотренного случая.
Рассмотрите движение материальной точки с постоянной угловой скоростью 0 по спирали («окружности», радиус которой увеличивается со временем по линейному закону: R(t)=u t). Как направлены скорость и ускорение материальной точки в каждый момент времени? Чему равны их модули? Получите ответы, используя явные выражения (3.19) для декартовых координат и проекций скорости и сравните результаты с общими формулами
Найти радиус кривизны траектории тела, брошенного под углом к горизонту в каждой точке его траектории.
Небольшое тело, подвешенное на невесомой нерастяжимой нити длиной L, начинает двигаться без начальной скорости из положения, в котором нить составляла угол 450 с вертикалью. Определить величину нормального и тангенциального ускорений в произвольной точки траектории.
*Тело движется с постоянной по модулю скоростью v по траектории, представляющей собой синусоиду с заданными параметрами y(x)=Asin(kx). Определить нормальное и тангенциальное ускорения тела в каждой точке траектории.
* Определить траекторию тела и найти пройденный им путь и перемещение за время T=/ , если его координаты изменяются по закону:
x(t)=(R0/5)cos(5t)
y(t)=(R0/3)sin(3t).
