מה שמכונה תנועה מכנית: ההגדרה והנוסחה

מבית הספר, כנראה כולם זוכרים את זהנקרא תנועה מכנית של הגוף. אם לא, אז במאמר זה ננסה לא רק לזכור את המונח הזה, אלא גם כדי לעדכן את הידע הבסיסי במהלך הפיזיקה, או ליתר דיוק מן החלק של "מכניקה קלאסית". כמו כן, דוגמאות יוכיחו כי מושג זה משמש לא רק בתחום מסוים, אלא גם במדעים אחרים.

מכניקה

ראשית, בואו ננתח את משמעות המונח הזה. מכניקה היא חלק בפיסיקה שחקר את תנועת הגופים השונים, את האינטראקציה ביניהם, ואת השפעתם של כוחות ותופעות של גופים אלה. תנועת המכונית לאורך הכביש המהיר, בעט בעיטה למטרה, לכדורגל, למטוס שהולך לארץ - כל זה נלמד על ידי משמעת זו. בדרך כלל, באמצעות המונח "מכניקה", מתכוון "מכניקה קלאסית". מה זה, נדון איתך למטה.

מכניקה קלאסית מחולקת לשלושה חלקים גדולים.

1. קינמטיקה - היא בוחנת את תנועת הגופים, לא שוקלת את השאלה, למה הם נעים? כאן אנו מעוניינים בכמויות כמו נתיב, מסלול, תזוזה, מהירות.
2. החלק השני הוא דינמיקה. היא בוחנת את הסיבות להופעת התנועה, תוך שימוש במושגים כמו עבודה, כוח, מסה, לחץ, מומנטום, אנרגיה.
3. הקטע השלישי, הקטן ביותר, הוא סטטיקה שמחקרת מצב כזה כשיווי משקל. הוא מחולק לשני חלקים. אחד מאיר את שיווי המשקל של מוצקים, והשני - של נוזלים וגזים.

לעתים קרובות מאוד מכניקה קלאסית נקראת ניוטונית, כי היא מבוססת על שלושת החוקים של ניוטון.

שלושה חוקים של ניוטון

הם תוארו לראשונה על ידי אייזיק ניוטון בשנת 1687.

1. החוק הראשון אומר על האינרציה של הגוף. תכונה זו, אשר משמרת את הכיוון ואת המהירות של ההצעה של הצבע החומר, אם לא כוחות חיצוניים לפעול על זה.
2. החוק השני קובע שהגוף הרוכש תאוצה עולה בקנה אחד עם ההאצה הזו בכיוון, אבל הופך להיות תלוי במסה שלו.
3. החוק השלישי קובע כי כוח הפעולה הוא תמיד שווה לכוח האופוזיציה.

כל שלושת החוקים הם אקסיומות. במילים אחרות, אלה הן הנחות שאינן דורשות הוכחה.

מה שנקרא תנועה מכנית

זהו שינוי במצב של גוף בחלל, יחסית לגופים אחרים לאורך זמן. נקודות חומר במקרה זה אינטראקציה על פי חוקי מכניקה.

הוא מחולק למספר סוגים:

• התנועה של נקודת חומר נמדדת על ידימציאת הקואורדינטות שלה ומעקב אחר שינויים בקואורדינטות עם הזמן. מצא מחוונים אלה, ולאחר מכן לחשב את הערכים לאורך abscissa ו לצוות גרזנים. זה נלמד על ידי קינמטיקה של הנקודה, אשר פועל עם מושגים כגון מסלול, עקירה, האצה, מהירות. תנועה של האובייקט יכול להיות מרותק ו curvilinear.
• תנועה של גוף נוקשה מורכבנעה נקודה כלשהי נלקחה כבסיס, תנועה סיבובית סביבו. הוא למד על ידי קינמטיקה של מוצקים. התנועה יכולה להיות טרנסלציונית, כלומר, סיבוב סביב נקודה מסוימת אינו מתרחש, וכל הגוף נע אחיד, וגם שטוח - אם כל הגוף נע במקביל למטוס.
• יש גם תנועה של מדיום מתמשך. זוהי תנועה של מספר רב של נקודות המשויכות רק עם שדה או אזור. לאור ריבוי הגופים הנעים (או נקודות החומר), מערכת אחת של קואורדינטות אינה מספיקה כאן. לכן, כמה גופים, כל כך הרבה מערכות לתאם. דוגמה לכך היא הגל על ​​הים. היא רציפה, אך מורכבת ממספר רב של נקודות בודדות על מערכת של מערכות קואורדינטות. כך מתברר שתנועת הגל היא עקירה של מדיום מתמשך.

תורת היחסות של התנועה

יש עדיין מושג כזה במכניקה, כמותורת היחסות של התנועה. זוהי ההשפעה של כל מסגרת התייחסות על תנועה מכנית. כיצד ניתן להבין זאת? מערכת ייחוס היא מערכת קואורדינטות בתוספת שעון כדי לקבוע את הזמן. במילים פשוטות, אלה הם abscissa ו לצרף צירים בשילוב עם דקות. באמצעות מערכת כזו, הוא נקבע עבור מה מרווח הזמן נקודה חומרית נסע מרחק קבוע מראש. במילים אחרות, הוא זז יחסית לציר הקואורדינטות או לגופים אחרים.

מערכות הפניה יכולות להיות: מתואמות, אינרציאליות ואינן אינרציאליות. נסביר:

• CO אינרציאליות - הוא מערכת שבה הגוף, לייצר מה שנקרא התנועה המכאנית של נקודה, ולהפוך אותו באופן אחיד, או בכלל נמצא במצב של מנוחה.
• לפיכך, noninertial CO מערכת לנוע עם תאוצה או סיבוב ביחס CO הראשון.
• המערכת הנלווית היא מערכת אשריחד עם נקודת חומר, מבצע את מה שנקרא התנועה המכנית של הגוף. במילים אחרות, היכן ובאיזו מהירות האובייקט נע, CO זה עובר יחד איתו.

נקודה חומרית

למה לפעמים נעשה שימוש במושג "גוף", ולפעמים - "נקודת חומר"? המקרה השני מצוין כאשר ניתן להזניח את ממדי האובייקט עצמו. כלומר, פרמטרים כגון מסה, נפח וכן הלאה, לא משנה לפתרון הבעיה. לדוגמה, אם המטרה היא לברר באיזו מהירות עובר הולכי רגל יחסית לכוכב הלכת, אזי ניתן להתעלם מהגובה והמשקל של הולכי הרגל. הוא נקודת החומר. התנועה המכנית של אובייקט זה אינה תלויה בפרמטרים שלו.

מושגים וכמויות של תנועה מכנית

במכניקה, כמויות שונות משמשות, עם הפרמטרים שנקבעו, המצב נכתב ופתרון נמצא. אנחנו מוסיפים אותם.

• שנה את מיקום הגוף (או חומרנקודה) ביחס שטח (או לתאם את המערכת) לאורך זמן נקרא עקירה. התנועה המכנית של הגוף (נקודה חומרית), למעשה, היא שם נרדף למושג "נע". פשוט הרעיון השני משמש בקינמטיקה, ואת הדינמיקה הראשונה. ההבדל בין סעיפים אלה הוסבר לעיל.
• מסלול הוא קו שבו הגוף (נקודה חומרית) מבצע מה שנקרא תנועה מכנית. אורכו נקרא נתיב.
• מהירות היא המהירות שבה נקודת חומר (גוף) נע ביחס למערכת דיווח נתונה. גם הגדרת מערכת הדיווח ניתנה לעיל.

הערכים הלא ידועים המשמשים לקביעת התנועה המכנית בבעיות נמצאים בשימוש בנוסחה: S = U * T, כאשר "S" הוא המרחק, "U" היא המהירות, ו- "T" הוא הזמן.

מההיסטוריה

עצם הרעיון של "מכניקה קלאסית" הופיעאפילו בימי קדם, ודחף את הבנייה המתפתחת במהירות. ארכימדס ניסח ותיאר את הכלל של המנוף, את המשפט על תוספת של כוחות מקבילים, הציג את המושג "מרכז הכובד". אז זה התחיל סטטי.

הודות לגלילאו, במאה ה -17 החלה הדינמיקה להתפתח. חוק האינרציה ועקרון היחסות הוא הכשרון שלו.

אייזק ניוטון, כפי שהוזכר לעיל, הציג שלושה חוקים, אשר היו הבסיס של מכניקה ניוטונית. הוא גם גילה את חוק הכבידה האוניברסלית. כך הונחו יסודות המכניקה הקלאסית.

מכניקה לא קלאסית

עם התפתחות הפיזיקה, כמדע, ועם הופעתו שלהזדמנויות גדולות בתחומים של אסטרונומיה, כימיה, מתמטיקה ועוד דברים, מכניקה קלאסית בהדרגה לא הפך הראשי, אבל אחד של רבים טען מדעי. כאשר מושגים של מהירות האור, תורת השדות הקוונטית וכן הלאה הוצגו ומופעלו באופן פעיל, החוקים שבבסיס המכניקה הפכו לנדירים.

מכניקה קוונטית היא קטע של פיזיקהעוסקת במחקר של גופים קטנים במיוחד (נקודות חומר) בצורה של אטומים, מולקולות, אלקטרונים ופוטונים. דיסציפלינה זו מתארת ​​היטב את המאפיינים של חלקיקים קטנים במיוחד. בנוסף, היא מנבאת את התנהגותם במצב זה או אחר, וגם בהתאם להשפעה. התחזיות של מכניקת הקוונטים יכולות להיות שונות מאוד מההנחות של המכניקה הקלאסית, שכן השנייה אינה מסוגלת לתאר את כל התופעות והתהליכים המתרחשים ברמת המולקולות, האטומים ודברים אחרים - קטנים מאוד ובלתי נראים לעין בלתי מזוינת.

מכניקה רלטיביסטית היא ענף של פיזיקה,העוסקים בחקר תהליכים, תופעות, וכן חוקים במהירויות הדומות למהירות האור. כל האירועים שנלמדו על ידי משמעת זו מתרחשים בחלל ארבע-ממדי, בניגוד ל"קלסית "- התלת-ממדית. כלומר, לגובה, רוחב ואורך אנו מוסיפים עוד מחוון - זמן.

מה עוד היא ההגדרה של תנועה מכנית

שקלנו רק מושגים בסיסיים הקשורים לפיסיקה. אבל המונח עצמו משמש לא רק במכניקה, בין אם קלאסית או לא קלאסית.

במדע שנקרא "חברתי-כלכליההגדרה סטטיסטיקות של תנועה מכנית של האוכלוסייה ניתנת כמו הגירה. במילים אחרות, זוהי התנועה של אנשים על פני מרחקים ארוכים, למשל, כדי מדינות שכנות או השכנה ויבשות כדי לשנות את מקום מגוריו. הסיבות למהלך זה עשוי להיות בלתי אפשרי כפי להמשיך לחיות בשטחם של דאגות זו אסונות טבע, למשל, צפה או בצורת הקבועה, בעיות כלכליות וחברתיות במדינה, ואת ההתערבות של כוחות חיצוניים, כגון מלחמה.

מאמר זה עוסק במה שמכונה תנועה מכנית. דוגמאות ניתנות לא רק מפיסיקה, אלא גם ממדע אחר. זה מציין כי המונח הוא בעל ערך רב.