Виды механического движения тела. Понятие скорости. Ускорение.
Механическое движение тела. Понятие материальной точки. Путь и перемещение тела. Система отсчёта. Относительность механического движения.
Интерференция волн. Образование стоячих волн.
Фазовая и групповая скорость.
Фазовая скорость -скорость, с которой распространяется поверхность одинаковых фаз.
Групповая скорость — это величина, характеризующая скорость распространения «группы волн» - то есть более или менее хорошо локализованной квазимонохроматической волны (волны с достаточно узким спектром).
Интерференция волн — взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве.
Механическим движением тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. Механическое движение тел изучает механика.
Материальная точка. Тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь, называют материальной точкой.
Тело можно рассматривать как материальную точку, если его размеры малы по сравнению с расстоянием, которое оно проходит, или по сравнению с расстояниями от него до других тел. Космический корабль, пролетающий 8 км за 1 с, при наблюдении с поверхности Земли вполне можно рассматривать как материальную точку. Но космонавт, находящийся в космическом корабле, не может считать свой корабль материальной точкой.
Путь и перемещение. Линия, по которой движется точка тела, называется траекторией движения. Длина траектории называется пройденным путем. Вектор, соединяющий начальную и конечную точки траектории, называется перемещением.
Система отсчета. Относительность механического движения. Чтобы описать механическое движение тела (точки), нужно знать его координаты в любой момент времени. Для определения координат материальной точки следует прежде всего выбрать тело отсчета и связать с ним систему координат. В механике часто телом отсчета служит Земля, с которой связывается прямоугольная декартова система координат (рис. 4).
Для определения положения материальной точки в любой момент времени необходимо также задать начало отсчета времени.
Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и указание начала отсчета времени образуют систему отсчета, относительно которой рассматривается движение тела.
Траектория движения тела, пройденный путь и перемещение зависят от выбора системы отсчета. Другими словами, механическое движение относительно.
Движение тела, при котором все его точки в данный момент времени движутся одинаково, называется поступательным движением. Для описания поступательного движения тела достаточно выбрать одну точку и описать ее движение (рис. 1).
Движение, при котором траектории всех точек тела являются окружностями с центрами на одной прямой и все плоскости окружностей перпендикулярны этой прямой, называется вращательным движением (рис. 2).
Поступательное и вращательное движения — самые простые примеры механического, движения тел.
При движении автомобиля по дороге его кузов движется поступательно, а колеса совершают вращательное движение относительно осей.
Скорость. Скорость – векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения тела, численно равная отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка. Промежуток времени считается достаточно малым если скорость в течение этого промежутка не менялась. Определяющая формула скорости имеет вид Единица измерения скорости – м/с. На практике – км/ч. Измеряют скорость спидометром.
Для количественной характеристики процесса движения тела вводится понятие скорости движения.
Мгновенной скоростью поступательного движения тела в момент времени t называется отношение очень малого перемещения к малому промежутку времени Δt , за который произошло это перемещение:
. (1.1)
Мгновенная скорость — векторная величина.
При последовательном уменьшении длительности промежутка времени Δt направление вектора перемещения приближается к касательной в точке А траектории движения, через которую проходит тело в момент времени t (рис. 5).
Поэтому вектор скорости лежит на касательной к траектории движения тела в точке А и направлен в сторону движения тела.
Формула (1.1) позволяет установить единицу скорости.
В Международной системе (СИ) единицей расстояния является метр, единицей времени — секунда; поэтому скорость выражается в метрах в секунду:
1м/1с = 1 м/с.
Метр в секунду равен скорости прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой точка за время 1 с перемещается на расстояние 1 м.
Ускорение– векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости, численно равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло. Если скорость изменяется одинаково в течение всего времени движения, то ускорение можно рассчитать по формуле Единица измерения ускорения м/с2.
Характеристики механического движения связаны между собой основными кинематическими уравнениями:
.