Mechanische Bewegung und ihre Relativität. Referenzsystem

Ja, relativ zum Baum ändern der Junge, das Auto, das Flugzeug ihren Standort, das heißt, wir können sagen, dass sich der Junge, das Auto, das Flugzeug relativ zum Baum bewegen.

Definition mechanischer Bewegung

Eine Änderung der Position eines Körpers relativ zu anderen Körpern im Laufe der Zeit wird als mechanische Bewegung bezeichnet.(in Notizbuch schreiben)

Um die Bedeutung dieser Definition zu verstehen, müssen wir das Konzept eines Bezugskörpers und die Relativität der Bewegung einführen

Schauen wir uns das Video an“ Mechanisches Uhrwerk. Referenzstelle“

Abschluss:

Referenzkörper - dieser Körper, relativ zu dem die Position eines anderen bestimmt wird Körper. Normalerweise als Bezugskörper Die Erde wird ausgewählt, es kann aber auch ein Objekt vorhanden sein, das sich relativ zur Erde bewegt: ein Auto, ein Boot, ein Flugzeug usw.

Die Studierenden geben Beispiele für die mechanische Bewegung von Körpern

Was können Sie über die Körpergrößen sagen, die an der Bewegung beteiligt sind?

Ungefähr richtige Antwort: Sie sind alle unterschiedlich groß

Was die Größen angeht, müssen wir einige Bedingungen akzeptieren.

Zu diesem Zweck empfehle ich Ihnen, sich das Video „Material Point“ anzusehen.

Ein materieller Punkt ist ein Körper, dessen Größe und Form unter bestimmten Bedingungen vernachlässigt werden kann.

Kriterien für den Ersatz eines Körpers durch einen materiellen Punkt:

a) Der vom Körper zurückgelegte Weg ist viel größer als die Größe des sich bewegenden Körpers.

b) Der Körper bewegt sich translatorisch.

Definition der translatorischen Bewegung

Dies ist eine Bewegung, bei der ein gerades Liniensegment, das zwei beliebige Punkte dieses Körpers verbindet und dessen Form und Abmessungen sich während der Bewegung nicht ändern, parallel zu seiner Position zu jedem vorherigen Zeitpunkt bleibt.

Frage an Studierende

Wie lässt sich die Körperposition bestimmen? (Diskussion zu zweit)

Fazit nach Diskussion

Bezugssystem: Bezugskörper, Koordinatensystem, Uhr.

Das Referenzsystem kann sein:

Eindimensional, wenn die Position des Körpers durch eine Koordinate bestimmt wird

Zweidimensional, wenn die Position des Körpers durch zwei Koordinaten bestimmt wird

Dreidimensional, wenn die Position des Körpers durch drei Koordinaten bestimmt wird.

Demonstration.

Auf meinem Schreibtisch steht ein Spielzeugauto zum Aufziehen.

Lassen Sie uns seine Bewegung demonstrieren

Gedankenexperiment

Stellen wir uns nun vor, dass ein Auto von einem Dorf (Punkt A) in eine Stadt (Punkt B) fährt. In diesem Fall hat die Straße, auf der er sich bewegt, die folgende Form (wir zeichnen eine imaginäre Linie auf der Tafel). Diese Linie wird Trajektorie genannt.

Eine Trajektorie ist eine Linie, entlang der sich ein Körper bewegt.

Die Flugbahn kann sein

Und wenn wir den kürzesten Abstand zwischen zwei Punkten messen, erhalten wir die Verschiebung.

Die Länge der Flugbahn, entlang der sich ein Körper über einen bestimmten Zeitraum bewegt, wird als Weg bezeichnet.

Sie sehen, dass die Bewegung und der Weg durch den Buchstaben S gekennzeichnet sind.

Sowohl Bewegung als auch Weg werden in Kilometern, Metern, Zentimetern und Dezimetern gemessen. Die SI-Basiseinheit der Entfernung ist Meter.

1 mm = 0,001 m, 1 dm = 0,1 m, 1 cm = 0,01 m, 1 km = 1000 m.

Verständnis prüfen

Formative Beurteilung (Peer-Assessment)

Die Bearbeitung jeder Aufgabe dauert 4 Minuten; zur Bewertung liest ein Schüler seine Antwort vor, der Rest wird anhand der Semaphorfarben Grün (stimme zu) und Rot (stimme nicht zu) bewertet

Anhang 1

dAnhang 2 (Materialpunkt, Weg, Bewegung)

Denke und antworte

1. Ist es möglich, den Mond als materiellen Punkt zu berücksichtigen, wenn man die Entfernung von der Erde zum Mond berechnet? beim Messen seines Durchmessers; bei der Berechnung der Bewegung eines Satelliten um den Mond; bei der Landung Raumschiff auf seiner Oberfläche; bei der Bestimmung der Geschwindigkeit seiner Bewegung um die Erde?

a) eine Person geht von zu Hause zur Arbeit;

b) eine Person führt gymnastische Übungen durch;

c) eine Person reist auf einem Schiff;

d) beim Messen der Körpergröße einer Person?

a) er läuft von der Spielfeldmitte zum gegnerischen Tor;

b) er nimmt dem Gegner den Ball ab;

c) er einen Pass zu einem anderen Spieler macht;

d) er streitet mit dem Richter;

d) Hilft ihm der Arzt?

4. Bezahlen wir die Reise- oder Transportkosten, wenn wir mit dem Taxi, dem Flugzeug, dem Schiff oder der Bahn reisen?

5. Der Junge warf den Ball hoch und fing ihn wieder auf. Unter der Annahme, dass der Ball eine Höhe von 2,5 m erreicht hat, ermitteln Sie den Weg und die Verschiebung des Balls.

Konsolidierung Die Konzepte „Weg“ und „Bewegung“

Anlage 2

Mechanisches Uhrwerk

1.Mechanische Bewegung ist...

1) Bewegung mechanisierter Geräte

2) Bewegung von Autos und Flugzeugen

3) Veränderung der Körperposition relativ zu anderen Körpern im Laufe der Zeit

4) Beliebige Körper bewegen

2.Was ist eine Flugbahn??

Wählen Sie eine von 3 Antwortmöglichkeiten:

1) Dies ist eine Linie, die die Bewegungsrichtung des Körpers angibt

2) Dies ist die Linie, entlang der sich der Körper bewegt

3) Dies ist der Weg, den der Körper während der Bewegung zurücklegt

3.Beispiele für mechanische Bewegung sind...

Wählen Sie mehrere von 4 Antwortmöglichkeiten aus:

1) Laufender Mann

2) Fallender Stein

3) Strom fließt durch die Drähte

4) Vermischen von Flüssigkeitsschichten während des Kochvorgangs

4.In welchen Einheiten wird die zurückgelegte Strecke angegeben? Internationales System(SI)?

Wählen Sie eine von 4 Antwortmöglichkeiten:

1) In Kilometern

2) In Metern

3) In Zentimetern

4) In Hektometern

Zusammenfassung der Lektion

Lehrer: Heute haben wir uns im Unterricht mit mechanischer Bewegung und ihren physikalischen Eigenschaften befasst

Als Mechaniker untersucht er die Interaktion und Bewegung von Körpern. Die Haupteigenschaft der Bewegung ist die Bewegung im Raum. Aber die Bewegung selbst wird für verschiedene Beobachter unterschiedlich sein – das ist die Relativität der mechanischen Bewegung. Wenn wir am Straßenrand stehen und ein fahrendes Auto beobachten, sehen wir, dass es sich uns nähert oder sich entfernt, je nach Bewegungsrichtung.

Indem wir die Bewegung eines Autos beobachten, ermitteln wir, wie sich der Abstand zwischen dem Beobachter und dem Auto verändert. Wenn wir gleichzeitig in einem Auto sitzen und ein anderes Auto mit der gleichen Geschwindigkeit vor uns fährt, wird das vordere als stillstehend wahrgenommen, weil Der Abstand zwischen den Autos ändert sich nicht. Aus der Sicht eines am Straßenrand stehenden Beobachters bewegt sich das Auto, aus der Sicht eines Beifahrers steht das Auto.

Daraus folgt, dass jeder Beobachter die Bewegung auf seine eigene Weise bewertet, d.h. Die Relativität wird durch den Punkt bestimmt, von dem aus die Beobachtung gemacht wird. Um die Bewegung eines Körpers genau zu bestimmen, ist es daher notwendig, einen Punkt (Körper) auszuwählen, von dem aus die Bewegung beurteilt wird. Hier kommt unwillkürlich der Gedanke auf, dass eine solche Herangehensweise an das Studium der Bewegung das Verständnis erschwert. Man möchte einen Punkt finden, von dem aus die Bewegung „absolut“ und nicht relativ wäre.

Studierende der Physik und Physiker versuchten, eine Lösung für dieses Problem zu finden. Wissenschaftler versuchten anhand von Konzepten wie „geradlinige gleichmäßige Bewegung“ und „Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers“ zu bestimmen, wie sich dieser Körper relativ zu Beobachtern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen würde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass das Ergebnis der Beobachtung vom Verhältnis der Bewegungsgeschwindigkeiten von Körper und Beobachter relativ zueinander abhängt. Ist die Geschwindigkeit des Körpers größer, dann entfernt er sich; ist sie geringer, dann nähert er sich.

Bei allen Berechnungen wurden Formeln der klassischen Mechanik verwendet, die Geschwindigkeit, zurückgelegte Strecke und Zeit bei gleichförmiger Bewegung in Beziehung setzen. Die nächste offensichtliche Schlussfolgerung ist: Die Relativität der mechanischen Bewegung ist ein Konzept, das für jeden Beobachter den gleichen Zeitablauf impliziert. Die von Wissenschaftlern erhaltenen Formeln heißen Er war der erste in der klassischen Mechanik, der das Konzept der Relativität der Bewegung formulierte.

Physikalische Bedeutung Galileis Veränderungen sind äußerst tiefgreifend. Der klassischen Mechanik zufolge gelten ihre Formeln nicht nur auf der Erde, sondern im gesamten Universum. Die nächste Schlussfolgerung daraus ist, dass der Raum überall gleich (homogen) ist. Und da die Bewegung in alle Richtungen gleich ist, hat der Raum die Eigenschaften der Isotropie, d.h. seine Eigenschaften sind in alle Richtungen gleich.

Somit stellt sich heraus, dass aus der einfachsten geradlinigen gleichförmigen Bewegung und dem Konzept der Relativität der mechanischen Bewegung eine äußerst wichtige Schlussfolgerung (oder Hypothese) folgt: Der Begriff „Zeit“ ist für alle gleich, d.h. es ist universell. Daraus folgt auch, dass der Raum isotrop und homogen ist und Galileis Transformationen im gesamten Universum gültig sind.

Diese etwas ungewöhnlichen Schlussfolgerungen stammen aus der Beobachtung vorbeifahrender Autos vom Straßenrand aus sowie aus Versuchen, mithilfe der Formeln der klassischen Mechanik, die Geschwindigkeit, Weg und Zeit verbinden, Erklärungen für das Gesehene zu finden. Es stellt sich heraus, dass das einfache Konzept der „Relativität mechanischer Bewegung“ zu globalen Schlussfolgerungen führen kann, die sich auf die Grundlagen des Verständnisses des Universums auswirken.

Der Stoff betrifft Fragen der klassischen Physik. Berücksichtigt werden Fragen im Zusammenhang mit der Relativität mechanischer Bewegung und die Schlussfolgerungen, die sich aus diesem Konzept ergeben.

Ist es möglich, im Stillstand zu sein und sich trotzdem schneller zu bewegen als ein Formel-1-Auto? Es stellt sich heraus, dass es möglich ist. Jede Bewegung hängt von der Wahl des Bezugssystems ab, das heißt, jede Bewegung ist relativ. Das Thema der heutigen Lektion: „Relativität der Bewegung. Das Gesetz der Addition von Verschiebungen und Geschwindigkeiten. Wir lernen, wie man im gegebenen Fall ein Bezugssystem wählt und wie man die Verschiebung und Geschwindigkeit eines Körpers ermittelt.

Unter mechanischer Bewegung versteht man die zeitliche Änderung der Position eines Körpers im Raum relativ zu anderen Körpern. Der Schlüsselbegriff in dieser Definition ist „relativ zu anderen Körpern“. Jeder von uns ist relativ zu jeder Oberfläche bewegungslos, aber relativ zur Sonne bewegen wir uns zusammen mit der gesamten Erde mit einer Geschwindigkeit von 30 km/s, das heißt, die Bewegung hängt vom Bezugssystem ab.

Ein Referenzsystem ist eine Reihe von Koordinatensystemen und Uhren, die mit dem Körper verknüpft sind, relativ zu dem die Bewegung untersucht wird. Bei der Beschreibung der Bewegungen von Passagieren in einem Auto kann das Referenzsystem beispielsweise einem Straßencafé, dem Innenraum eines Autos oder einem entgegenkommenden Auto zugeordnet werden, wenn wir die Überholzeit schätzen (Abb. 1). .

Reis. 1. Auswahl des Referenzsystems

Welche physikalischen Größen und Konzepte hängen von der Wahl des Bezugssystems ab?

1. Körperposition oder Koordinaten

Betrachten wir einen beliebigen Punkt. In verschiedenen Systemen hat es unterschiedliche Koordinaten (Abb. 2).

Reis. 2. Punktkoordinaten in verschiedene Systeme Koordinaten

2. Flugbahn

Betrachten Sie die Flugbahn eines Punktes auf einem Flugzeugpropeller in zwei Referenzsystemen: dem Referenzsystem, das dem Piloten zugeordnet ist, und dem Referenzsystem, das dem Beobachter auf der Erde zugeordnet ist. Für den Piloten angegebenen Punkt führt eine Kreisdrehung durch (Abb. 3).

Reis. 3. Kreisdrehung

Während für einen Beobachter auf der Erde die Flugbahn dieses Punktes eine Schraubenlinie sein wird (Abb. 4). Offensichtlich hängt die Flugbahn von der Wahl des Bezugssystems ab.

Reis. 4. Spiralförmiger Pfad

Relativität der Flugbahn. Trajektorien der Körperbewegung in verschiedenen Bezugssystemen

Betrachten wir am Beispiel eines Problems, wie sich die Bewegungsbahn je nach Wahl des Bezugssystems ändert.

Aufgabe

Wie verläuft die Flugbahn des Punktes am Ende des Propellers an verschiedenen Referenzpunkten?

1. Im CO, der dem Piloten des Flugzeugs zugeordnet ist.

2. Im CO, das mit dem Beobachter auf der Erde verbunden ist.

Lösung:

1. Weder der Pilot noch der Propeller bewegen sich relativ zum Flugzeug. Für den Piloten erscheint die Flugbahn des Punktes wie ein Kreis (Abb. 5).

Reis. 5. Flugbahn des Punktes relativ zum Piloten

2. Für einen Beobachter auf der Erde bewegt sich ein Punkt auf zwei Arten: rotierend und vorwärts bewegend. Die Flugbahn wird spiralförmig sein (Abb. 6).

Reis. 6. Flugbahn eines Punktes relativ zu einem Beobachter auf der Erde

Antwort : 1) Kreis; 2) Helix.

Am Beispiel dieses Problems waren wir davon überzeugt, dass die Flugbahn ein relatives Konzept ist.

Als unabhängigen Test empfehlen wir Ihnen, das folgende Problem zu lösen:

Wie verläuft die Flugbahn eines Punktes am Ende des Rades relativ zur Radmitte, wenn sich dieses Rad vorwärts bewegt, und relativ zu Punkten auf dem Boden (ein stationärer Beobachter)?

3. Bewegung und Weg

Stellen wir uns eine Situation vor, in der ein Floß schwimmt und irgendwann ein Schwimmer davon springt und versucht, zum gegenüberliegenden Ufer zu gelangen. Die Bewegung des Schwimmers relativ zum am Ufer sitzenden Fischer und relativ zum Floß wird unterschiedlich sein (Abb. 7).

Eine Bewegung relativ zum Boden wird als absolut und relativ zu einem sich bewegenden Körper als relativ bezeichnet. Die Bewegung eines beweglichen Körpers (Floß) relativ zu einem stationären Körper (Fischer) wird als tragbar bezeichnet.

Reis. 7. Schwimmerbewegung

Aus dem Beispiel folgt, dass Weg und Weg relative Größen sind.

4. Geschwindigkeit

Anhand des vorherigen Beispiels können Sie leicht zeigen, dass Geschwindigkeit auch eine relative Größe ist. Geschwindigkeit ist schließlich das Verhältnis von Bewegung zu Zeit. Unsere Zeit ist die gleiche, aber unsere Reisen sind anders. Daher wird die Geschwindigkeit unterschiedlich sein.

Die Abhängigkeit der Bewegungseigenschaften von der Wahl des Bezugssystems nennt man Relativität der Bewegung.

In der Geschichte der Menschheit gab es dramatische Fälle, die gerade mit der Wahl eines Referenzsystems verbunden waren. Hinrichtung von Giordano Bruno, Abdankung Galileo Galilei– all dies sind Folgen des Kampfes zwischen den Anhängern des geozentrischen Bezugssystems und des heliozentrischen Bezugssystems. Für die Menschheit war es sehr schwierig, sich an die Vorstellung zu gewöhnen, dass die Erde überhaupt nicht das Zentrum des Universums, sondern ein ganz gewöhnlicher Planet ist. Und Bewegung kann nicht nur relativ zur Erde betrachtet werden, diese Bewegung wird absolut und relativ zur Sonne, zu Sternen oder anderen Körpern sein. Die Bewegung von Himmelskörpern in einem mit der Sonne verbundenen Bezugssystem zu beschreiben, ist viel bequemer und einfacher; dies wurde zuerst von Kepler und dann von Newton überzeugend gezeigt, der, basierend auf einer Betrachtung der Bewegung des Mondes um die Erde, leitete sein berühmtes Gesetz der universellen Gravitation ab.

Wenn wir sagen, dass Flugbahn, Weg, Verschiebung und Geschwindigkeit relativ sind, also von der Wahl des Bezugssystems abhängen, dann sagen wir das nicht über die Zeit. Im Rahmen der klassischen bzw. Newtonschen Mechanik ist die Zeit ein absoluter Wert, das heißt, sie fließt in allen Bezugssystemen gleichermaßen.

Überlegen wir, wie wir Verschiebung und Geschwindigkeit in einem Referenzsystem ermitteln können, wenn sie uns in einem anderen Referenzsystem bekannt sind.

Betrachten wir die vorherige Situation, wenn ein Floß schwimmt und irgendwann ein Schwimmer davon springt und versucht, zum gegenüberliegenden Ufer zu gelangen.

Wie hängt die Bewegung eines Schwimmers relativ zu einem stationären SO (verbunden mit dem Fischer) mit der Bewegung eines relativ beweglichen SO (verbunden mit dem Floß) zusammen (Abb. 8)?

Reis. 8. Illustration des Problems

Wir nannten Bewegung in einem stationären Bezugssystem. Aus dem Vektordreieck folgt das . Kommen wir nun dazu, die Beziehung zwischen den Geschwindigkeiten zu ermitteln. Erinnern wir uns daran, dass es im Rahmen der Newtonschen Mechanik um Zeit geht Absolutwert(Die Zeit verläuft in allen Bezugssystemen gleich). Das bedeutet, dass jeder Term aus der vorherigen Gleichung durch die Zeit geteilt werden kann. Wir bekommen:

Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich ein Schwimmer für einen Fischer bewegt;

Dies ist die eigene Geschwindigkeit des Schwimmers;

Dies ist die Geschwindigkeit des Floßes (die Geschwindigkeit des Flusses).

Problem zum Additionsgesetz der Geschwindigkeiten

Betrachten wir das Gesetz der Addition von Geschwindigkeiten anhand eines Beispielproblems.

Aufgabe

Zwei Autos bewegen sich aufeinander zu: das erste Auto mit hoher Geschwindigkeit, das zweite mit hoher Geschwindigkeit. Mit welcher Geschwindigkeit nähern sich die Autos einander an (Abb. 9)?

Reis. 9. Illustration des Problems

Lösung

Wenden wir das Gesetz der Geschwindigkeitsaddition an. Gehen wir dazu vom üblichen CO der Erde zum CO des ersten Autos über. Dadurch bleibt das erste Auto stehen und das zweite bewegt sich mit Geschwindigkeit (Relativgeschwindigkeit) darauf zu. Mit welcher Geschwindigkeit dreht sich die Erde um das erste Auto, wenn das erste Auto stillsteht? Es dreht sich mit einer Geschwindigkeit und die Geschwindigkeit ist in Richtung der Geschwindigkeit des zweiten Wagens gerichtet (Übergangsgeschwindigkeit). Zwei Vektoren, die entlang derselben Geraden gerichtet sind, werden summiert. .

Antwort: .

Grenzen der Anwendbarkeit des Geschwindigkeitsadditionsgesetzes. Das Additionsgesetz der Geschwindigkeiten in der Relativitätstheorie

Lange Zeit glaubte man, dass das klassische Gesetz der Addition von Geschwindigkeiten immer gültig ist und für alle Bezugssysteme gilt. Vor etwa Jahren stellte sich jedoch heraus, dass dieses Gesetz in manchen Situationen nicht funktioniert. Betrachten wir diesen Fall anhand eines Beispielproblems.

Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einer Weltraumrakete, die sich mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h bewegt. Und der Kapitän Weltraumrakete schaltet die Taschenlampe in Bewegungsrichtung der Rakete ein (Abb. 10). Die Geschwindigkeit der Lichtausbreitung im Vakuum beträgt . Wie hoch wird die Lichtgeschwindigkeit für einen stationären Beobachter auf der Erde sein? Wird sie der Summe der Lichtgeschwindigkeiten und der Geschwindigkeit der Rakete entsprechen?

Reis. 10. Illustration des Problems

Tatsache ist, dass die Physik hier mit zwei widersprüchlichen Konzepten konfrontiert ist. Einerseits ist nach Maxwells Elektrodynamik die maximale Geschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit und beträgt . Andererseits ist Zeit nach der Newtonschen Mechanik ein absoluter Wert. Das Problem wurde gelöst, als Einstein die spezielle Relativitätstheorie bzw. deren Postulate vorschlug. Er war der erste, der darauf hinwies, dass die Zeit nicht absolut ist. Das heißt, irgendwo fließt es schneller und irgendwo langsamer. Natürlich bemerken wir in unserer Welt niedrige Geschwindigkeiten nicht dieser Effekt. Um diesen Unterschied zu spüren, müssen wir uns mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Basierend auf Einsteins Schlussfolgerungen wurde das Additionsgesetz der Geschwindigkeiten in der speziellen Relativitätstheorie ermittelt. Es sieht aus wie das:

Dies ist die Geschwindigkeit relativ zu einem stationären CO;

Dies ist die Geschwindigkeit von relativ mobilem CO;

Dies ist die Geschwindigkeit des sich bewegenden CO relativ zum stationären CO.

Wenn wir die Werte aus unserem Problem ersetzen, finden wir, dass die Lichtgeschwindigkeit für einen stationären Beobachter auf der Erde beträgt.

Die Kontroverse wurde gelöst. Sie können auch sicherstellen, dass, wenn die Geschwindigkeiten im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit sehr klein sind, die Formel der Relativitätstheorie zur klassischen Formel für die Addition von Geschwindigkeiten wird.

In den meisten Fällen verwenden wir das klassische Gesetz.

Heute haben wir herausgefunden, dass Bewegung vom Bezugssystem abhängt, dass Geschwindigkeit, Weg, Bewegung und Flugbahn relative Konzepte sind. Und Zeit ist im Rahmen der klassischen Mechanik ein absoluter Begriff. Durch die Analyse einiger typischer Beispiele lernten wir, das erworbene Wissen anzuwenden.

Referenzliste

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Physik (Grundniveau) - M.: Mnemosyne, 2012.
Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Physik 10. Klasse. - M.: Mnemosyne, 2014.
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Internetportal Class-fizika.narod.ru ().
Internetportal Nado5.ru ().
Internetportal Fizika.ayp.ru ().

Hausaufgaben

Definieren Sie die Relativität der Bewegung.
Welche physikalischen Größen hängen von der Wahl des Bezugssystems ab?

Arten mechanischer Bewegungen

Mechanische Bewegung kann für verschiedene mechanische Objekte betrachtet werden:

Bewegung eines materiellen Punktes wird vollständig durch die zeitliche Änderung seiner Koordinaten bestimmt (zum Beispiel zwei in einer Ebene). Dies wird anhand der Kinematik eines Punktes untersucht. Insbesondere, wichtige Eigenschaften Bewegungen sind die Flugbahn eines materiellen Punktes, Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung.
- Einfach Bewegung eines Punktes (wenn er sich immer auf einer Geraden befindet, ist die Geschwindigkeit parallel zu dieser Geraden)
- Krummlinige Bewegung- die Bewegung eines Punktes entlang einer Flugbahn, die keine gerade Linie ist, mit beliebiger Beschleunigung und beliebiger Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt (z. B. Bewegung im Kreis).
Starre Körperbewegung besteht aus der Bewegung eines seiner Punkte (zum Beispiel des Massenschwerpunkts) und der Rotationsbewegung um diesen Punkt. Untersucht durch Starrkörperkinematik.
- Liegt keine Drehung vor, wird die Bewegung aufgerufen progressiv und wird vollständig durch die Bewegung des ausgewählten Punktes bestimmt. Die Bewegung ist nicht unbedingt linear.
- Zur Beschreibung Rotationsbewegung - Körperbewegungen relativ zu einem ausgewählten Punkt, z. B. an einem Punkt fixiert, verwenden Euler-Winkel. Ihre Zahl beträgt im dreidimensionalen Raum drei.
- Auch für einen Festkörper gibt es flache Bewegung- eine Bewegung, bei der die Flugbahnen aller Punkte in parallelen Ebenen liegen, während sie vollständig durch einen der Körperabschnitte bestimmt wird und der Körperabschnitt durch die Position zweier beliebiger Punkte bestimmt wird.
Kontinuumsbewegung. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Bewegung einzelner Teilchen des Mediums völlig unabhängig voneinander ist (normalerweise nur durch die Bedingungen der Kontinuität der Geschwindigkeitsfelder begrenzt), daher ist die Anzahl der definierenden Koordinaten unendlich (Funktionen werden unbekannt).

Geometrie der Bewegung

Relativität der Bewegung

Relativität ist die Abhängigkeit der mechanischen Bewegung eines Körpers vom Bezugssystem. Ohne Angabe des Bezugssystems macht es keinen Sinn, über Bewegung zu sprechen.

siehe auch

Links

Mechanische Bewegung (Videolektion, Programm der 10. Klasse)

Wikimedia-Stiftung. 2010.

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „Mechanische Bewegung“ ist:

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mechanisches Uhrwerk- mechaninis judėjimas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. mechanische Bewegung vok. mechanische Bewegung, f rus. mechanisches Uhrwerk, n pranc. mechanische Bewegung, m … Fizikos terminų žodynas

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Basierend auf der Art der zu lösenden Probleme wird die Mechanik unterteilt in Kinematik Und Dynamik.

Die Kinematik beschreibt die Bewegung von Körpern, ohne die Ursachen dieser Bewegung zu identifizieren.

Das erste, was einem ins Auge fällt, wenn man die Welt um uns herum beobachtet, ist ihre Variabilität. Die Welt ist nicht eingefroren, statisch. Die Veränderungen darin sind sehr vielfältig. Aber wenn wir Sie fragen, welche Veränderungen Ihnen am häufigsten auffallen, wird die Antwort wahrscheinlich klar sein: die Position von Objekten ändert sich(oder Körper, wie Physiker sagen) relativ zum Boden und relativ zueinander im Laufe der Zeit.

Ob ein Hund rennt oder ein Auto rast, bei ihnen läuft der gleiche Prozess ab: Ihre Position relativ zum Boden und relativ zu Ihnen ändert sich im Laufe der Zeit. Sie bewegen sich. Die Feder wird komprimiert, das Brett, auf dem Sie saßen, beugt sich und die Position verschiedener Körperteile zueinander ändert sich.

Als Veränderung der Lage eines Körpers oder von Körperteilen im Raum relativ zu anderen Körpern im Laufe der Zeit bezeichnet man mechanisches Uhrwerk.

Die Definition mechanischer Bewegung sieht einfach aus, aber diese Einfachheit täuscht. Lesen Sie die Definition noch einmal und überlegen Sie, ob Ihnen alle Wörter klar sind: Raum, Zeit, relativ zu anderen Körpern. Höchstwahrscheinlich bedürfen diese Worte einer Klärung.

Raum und Zeit.

Raum und Zeit sind das Wichtigste allgemeine Konzepte Physik und... am wenigsten klar.

Wir haben keine umfassenden Informationen über Raum und Zeit. Es ist jedoch unmöglich, die heute erzielten Ergebnisse gleich zu Beginn des Physikstudiums darzustellen.

Normalerweise reicht es völlig aus, wenn wir mit einem Lineal den Abstand zwischen zwei Punkten im Raum und mit einer Uhr Zeitintervalle messen können. Lineal und Uhr - wesentliche Geräte für Messungen in der Mechanik und im Alltag. Bei der Untersuchung vieler Phänomene in allen Bereichen der Wissenschaft müssen Entfernungen und Zeitintervalle berücksichtigt werden.

„...in Bezug auf andere Körper.“

Wenn dieser Teil der Definition mechanischer Bewegung Ihrer Aufmerksamkeit entgangen ist, besteht die Gefahr, dass Sie das Wichtigste nicht verstehen. Zum Beispiel liegt in einem Wagenabteil ein Apfel auf dem Tisch. Bei der Abfahrt des Zuges werden zwei Beobachter (ein Fahrgast und eine Begleitperson) gebeten, die Frage zu beantworten: Bewegt sich der Apfel oder nicht?

Jeder Beobachter bewertet die Position des Apfels in Bezug auf sich selbst. Der Passagier sieht, dass sich der Apfel in einem Abstand von 1 m zu ihm befindet und dieser Abstand über die Zeit gleich bleibt. Die Person, die Sie auf dem Bahnsteig begleitet, sieht, wie der Abstand von ihr zum Apfel mit der Zeit zunimmt.

Der Passagier antwortet, dass der Apfel keiner mechanischen Bewegung unterliegt – er ist bewegungslos; Der Wärter sagt, dass sich der Apfel bewegt.

Relativitätsgesetz der Bewegung:
Die Art der Bewegung eines Körpers hängt davon ab, welche Körper wir in Bezug auf diese Bewegung betrachten.

Beginnen wir mit dem Studium der mechanischen Bewegung. Es dauerte etwa zweitausend Jahre, bis die Menschheit dies erreichte Richtiger Weg, was in der Entdeckung der Gesetze der mechanischen Bewegung gipfelte.

Die Versuche antiker Philosophen, die Ursachen von Bewegungen, auch mechanischer Natur, zu erklären, waren das Ergebnis reiner Fantasie. So wie, so argumentierten sie, ein müder Reisender seine Schritte beschleunigt, wenn er sich seinem Zuhause nähert, beginnt sich ein fallender Stein immer schneller zu bewegen, wenn er sich Mutter Erde nähert. Die Bewegungen lebender Organismen, etwa von Katzen, schienen damals viel einfacher und verständlicher zu sein als der Fall eines Steins. Es gab jedoch einige brillante Erkenntnisse. So sagte der griechische Philosoph Anaxagoras, dass der Mond, wenn er sich nicht bewegte, auf die Erde fallen würde, wie ein Stein, der aus einer Schleuder fällt.

Die eigentliche Entwicklung der Wissenschaft der mechanischen Bewegung begann jedoch mit den Werken des großen italienischen Physikers G. Galilei.

Kinematik ist ein Zweig der Mechanik, der Möglichkeiten zur Beschreibung von Bewegungen und die Beziehung zwischen Größen untersucht, die diese Bewegungen charakterisieren.

Die Bewegung eines Körpers zu beschreiben bedeutet, eine Möglichkeit aufzuzeigen, seine Position im Raum zu jedem Zeitpunkt zu bestimmen.

Schon auf den ersten Blick scheint die Beschreibungsaufgabe sehr schwierig zu sein. Schauen Sie sich tatsächlich die wirbelnden Wolken an, die sich wiegenden Blätter auf einem Ast. Stellen Sie sich die komplexe Bewegung der Kolben eines Autos vor, das über die Autobahn rast. Wie fange ich an, die Bewegung zu beschreiben?

Das Einfachste (und in der Physik gehen wir immer vom Einfachen zum Komplexen über) ist zu lernen, die Bewegung eines Punktes zu beschreiben. Unter einem Punkt kann beispielsweise eine kleine Markierung verstanden werden, die auf einem sich bewegenden Objekt angebracht wird – Fußball, Traktorrad usw. Wenn wir wissen, wie die Bewegung jedes dieser Punkte erfolgt (jeder sehr kleines Grundstück) Körper, dann wissen wir, wie sich der ganze Körper bewegt.

Wenn Sie jedoch sagen, dass Sie 10 km Ski gefahren sind, wird niemand angeben, welcher Teil Ihres Körpers die Strecke von 10 km zurückgelegt hat, obwohl Sie keineswegs ein Punkt sind. In diesem Fall hat es keine nennenswerte Bedeutung.

Lassen Sie uns das Konzept eines materiellen Punktes vorstellen – das erste physikalische Modell realer Körper.

Materieller Punkt- ein Körper, dessen Größe und Form unter den Bedingungen des betrachteten Problems vernachlässigt werden kann.

Referenzsystem.

Die Bewegung jedes Körpers ist, wie wir bereits wissen, eine Relativbewegung. Dies bedeutet, dass die Bewegung eines bestimmten Körpers im Verhältnis zu anderen Körpern unterschiedlich sein kann. Wenn wir die Bewegung eines Körpers untersuchen, der uns interessiert, müssen wir angeben, in Bezug auf welchen Körper diese Bewegung betrachtet wird.

Der Körper, relativ zu dem die Bewegung betrachtet wird, wird aufgerufen Referenzkörper.

Um die Position eines Punktes (Körpers) relativ zu einem ausgewählten Referenzkörper in Abhängigkeit von der Zeit zu berechnen, müssen Sie ihm nicht nur ein Koordinatensystem zuordnen, sondern auch die Zeit messen können. Die Zeit wird mit einer Uhr gemessen. Moderne Uhren- das sind komplexe Geräte. Mit ihnen können Sie die Zeit in Sekunden auf die dreizehnte Dezimalstelle genau messen. Natürlich kann keine mechanische Uhr eine solche Genauigkeit bieten. Also einer der genauesten im Land mechanische Uhr auf dem Spasskaja-Turm des Kremls sind zehntausendmal ungenauer als der staatliche Zeitstandard. Wenn die Referenzuhr nicht angepasst wird, läuft sie um eine Sekunde davon oder läuft dreihunderttausend Jahre zurück. Es ist klar, dass im Alltag keine Notwendigkeit besteht, die Zeit mit sehr hoher Genauigkeit zu messen. Aber für physikalische Forschung, Raumfahrt, Geodäsie, Radioastronomie und Lufttransportkontrolle ist eine hohe Genauigkeit der Zeitmessung einfach notwendig. Die Genauigkeit, mit der wir die Position des Körpers zu jedem Zeitpunkt berechnen können, hängt von der Genauigkeit der Zeitmessung ab.

Die Menge aus Bezugskörper, zugehörigem Koordinatensystem und Uhr wird aufgerufen Referenzsystem.

Die Abbildung zeigt den Bezugsrahmen, der zur Betrachtung der Flugbahn eines geworfenen Balls gewählt wurde. In diesem Fall ist der Referenzkörper das Haus, die Koordinatenachsen sind so gewählt, dass der Ball in der XOY-Ebene fliegt, und eine Stoppuhr wird zur Bestimmung der Zeit verwendet.