Лекционный материал "Способы описания движения. Система отсчета" 10 класс


МОБУ СОШ с. Малиново
Лекционный материал по теме:
«Способы описания движения. Система отсчета»
Учитель физики и математики
Бойко Тамара Владимировна
Физика 10 класс
2016 год
Лекция
Если тело можно считать точкой, то для описания его движения нужно
научиться рассчитывать положение точки в любой момент времени
относительно выбранного тела отсчета.
Существует несколько способов описания, или, что одно и то же, задания,
движения точки. Рассмотрим два из них, которые наиболее часто
применяются.
Координатный способ. Будем задавать положение точки с помощью
координат. Если точка движется, то ее координаты изменяются с течением
времени.Так как координаты точки зависят от времени, то можно сказать, что
они являются функциями времени. Математически это принято записывать в
виде
X X (t),
У = У (t), 2 = 2 (t),
Уравнения называют кинематическими уравнениями движения точки,
записанными в координатной форме. Если они известны, то для каждого
момента времени мы сможем рассчитать координаты точки, а следовательно,
и ее положение относительно выбранного тела отсчета. Вид уравнений для
каждого конкретного движения будет вполне определенным.
Линия, по которой движется точка в пространстве, называется траекторией.
В зависимости от формы траектории все движения точки делятся на
прямолинейные и криволинейные. Если траекторией является прямая линия,
движение точки называется прямолинейным, а если кривая —
криволинейным.
Векторный способ. Положение точки можно задать, как известно, и с
помощью радиус-вектора. При движении материальной точки радиус-вектор,
определяющий ее положение, с течением времени изменяется
(поворачивается и меняет длину), т. е. является функцией времени:
r=r(t)
Последнее уравнение есть закон движения точки, записанный в векторной
форме. Если он известен, то мы можем для любого момента времени
рассчитать радиус-вектор точки, а значит, определить ее положение. Таким
образом, задание трех скалярных уравнений равносильно заданию одного
векторного уравнения.
Система отсчета. Движение любого тела есть движение относительное. Это
значит, что движение данного тела может быть совершенно различным по
отношению к другим телам.
Так, если для наблюдателя, находящегося на палубе плывущего теплохода,
какой-нибудь лежащий на ней предмет неподвижен, для наблюдателя,
находящегося на берегу, он движется.
В безветренную погоду капли дождя падают относительно земли по
вертикальным линиям. Но относительно вагона, движущегося равномерно и
прямолинейно, эти же капли движутся по прямым, наклонным к вертикали.
Если какое-либо тело находится в покое по отношению к Земле, то оно
движется по отношению к Солнцу. Таким образом, изучая движение
интересующего нас тела, мы обязательно должны указать, относительно
какого тела это движение рассматривается.
Тело, относительно которого рассматривается движение, называется телом
отсчета.
Чтобы рассчитать положение точки (тела) относительно выбранного тела
отсчета в зависимости от времени, надо не только связать с ним систему
координат, но и суметь измерить время. Время измеряют с помощью часов.
Современные часы — это сложные устройства. Они позволяют измерять
время в секундах с точностью до тринадцатого знака после запятой.
Естественно, ни одни механические часы такой точности обеспечить не
могут. Так, самые точные в мире механические часы, циферблат которых мы
можем каждый день видеть на телеэкране, в десять тысяч раз менее точны,
чем Государственный эталон времени. Если эталонные часы не
корректировать, то на одну секунду они убегут или отстанут за триста тысяч
лет. Понятно, что в быту нет необходимости измерять время с очень большой
точностью. Но для физических исследований, космонавтики, геодезии,
радиоастрономии, управления воздушным транспортом высокая точность в
измерении времени просто необходима. От точности измерения времени
зависит точность, с которой мы сумеем рассчитать положение тела в какой-
либо момент времени.
Совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и часов
называют системой отсчета. показана система отсчета, выбранная для
рассмотрения полета брошенного мяча. В данном случае телом отсчета
является дом, оси координат выбраны. так, что мяч летит в плоскости XOY,
для определения времени берется секундомер.
Кинематические уравнения движения, записанные в координатной или
векторной форме, позволяют определить положение точки в любой момент
времени.