Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 10 клас>>Фізика: Фізичне тіло і матеріальна точка.

ФІЗИЧНЕ ТІЛО І МАТЕРІАЛЬНА ТОЧКА. ПОСТУПАЛЬНИЙ РУХ. СИСТЕМА ВІДЛІКУ
Під час дослідження руху якогось тіла постає завдання визначати його положення у просторі у певні моменти часу. Наприклад, ми хочемо описати рух каменя, який кинули у річку. Камінь має певні розміри і форму, складається з величезної кількості атомів, під час польоту він безладно обертається, окремі його точки рухаються по-різному. Щоб описати детально рух такого тіла, треба дослідити рух усіх його частинок — це настільки складна задача, що на її розв'язання не вистачить обчислювальних потужностей і часу.
Проте у фізиці часто задачу, залежно від її умов, можна розв'язати наближено й отримати цілком задовільний результат. Для цього замість реального тіла розглядають його спрощену ідеальну модель, тобто об'єкт, у якому нехтують несуттєвими для даної задачі властивостями заданого тіла, залишаючи лише його основні, визначальні риси.
Якщо камінь у наведеному прикладі до падіння у воду подолав відстань, значно більшу за його розміри, то вони не будуть суттєво впливати на характер його руху й у граничному випадку тіло можна вважати точкою.

Крім того, на рух тіла не впливають його атомна структура, теплові, електричні, оптичні властивості тощо. Для опису у спрощеній моделі руху тіла, а пізніше і причин цього руху, досить, щоб геометрична точка мала масу, що дорівнює масі даного тіла, і могла рухатись. Таку ідеальну модель реального тіла називають матеріальною точкою. Матеріальною точкою є тіло, розмірами якого за даних умов руху можна знехтувати.
У наведеному визначенні дуже важливі слова «за даних умов руху», які виражають обмеженість застосування даного поняття. Матеріальна точка — поняття відносне, а не абсолютне. Одне й те саме тіло в одній задачі можна розглядати як матеріальну точку (рух космічного корабля на орбіті, рух океанського лайнера, які є малими порівняно з протяжністю шляхів, що вони долають), а в іншій — як тіло скінченних розмірів і певної форми (стикування одного космічного корабля з іншим). У більшості випадків далі у нашому курсі вважатимемо рухомі тіла матеріальними точками. Зрозуміло, що задача опису механічного руху тіл дуже спроститься.
У наведених вище прикладах усі точки рухомого тіла рухалися по-різному. Але на практиці дуже часто тіла рухаються так, що всі їх точки рухаються однаково. Однаково рухаються точки кузова автомобіля на прямій ділянці дороги, різця токарного верстата, вантажу на канаті підіймального крана (мал. 1, а), кабінок колеса огляду (мал. 1, б), поршня у циліндрі двигуна автомобіля, шухляди, що витягують зі столу, санчат, що опускаються з гори, голки швейної машини, ручки під час писання (мал. 1, в) тощо.
Рух тіла, під час якого всі його точки рухаються однаково, називають поступальним.
Коли тіло рухається поступально, будь-який виділений напрям у тілі, наприклад пряма вздовж планки висувної шухляди, залишається паралельним своєму положенню у будь-який момент часу. Іншими словами, тіло при поступальному русі не обертається. Зрозуміло, що під час дослідження поступальних рухів досить описати рух лише однієї точки тіла, що також значно спрощує розв'язання основної задачі механіки.
Місцезнаходження досліджуваного тіла під час руху можна визначити, вказавши його розташування відносно іншого тіла.
Тіло, відносно якого визначають положення інших тіл у різні моменти часу, називають тілом відліку.
Для визначення положення тіла відносно тіла відліку математично користуються певною системою координат. За початок декартової системи координат беруть довільну точку тіла відліку, з якою жорстко пов'язують осі системи. Користуючись одиничним масштабом, можна визначити координати х, у, г будь-якої точки простору, відкладаючи масштаб у напрямі координатних осей. Положення кожної точки у просторі визначається трьома координатами, на площині — двома, на прямій — однією (мал. 2).

Якщо точка рухається відносно тіла відліку, то потрібно знати не тільки де, а й коли вона перебуває у відповідному місці. Отже, для одержання повної інформації про рух тіла (точки), треба вміти вимірювати час. Час вимірюють, використовуючи який-небудь перебіг рівномірного періодичного процесу, наприклад хід годинника.
Тіло відліку, з яким пов'язана система координат, і годинник для вимірювання часу утворюють сисему відліку. Наведемо приклад системи відліку, яка відрізняється від описаної вище. Щоб виявити місцезнаходження літака, радіолокатор посилає сигнал і через час і приймає відбитий сигнал (мал. 3).

Місцезнаходження літака відносно радіолокатора у цьому разі визначається також трьома координатами: відстанню до літака І і двома кутами, які визначають за розташуванням антени під час вимірювань, — кутом азимуту напряму на літак відносно напряму на північ і кутом між горизонталлю та напрямом на літак.
Під час руху положення тіла змінюється відносно системи координат, тобто з часом змінюються і значення координат певної точки тіла. Розглянемо, як у фізиці визначають зміну фізичної величини з часом. Наприклад, координати точки, відлічені вздовж осей координат у момент часу, який прийняли за початковий (і0 = 0), дорівнювали відповідно х0, у0, г0. Через певний інтервал часу і - і0 (або просто і, оскільки і0 = 0) вони змінилися і набули значень х, у, г. Це означає, що за час і координата х змінилася на (х - х0), координата у — на (у - у0), координата г — на (г - г0). Кожна з різниць х - х0, у - у0, г - г0 є також фізичною величиною — зміною координат х, у, г за відповідний інтервал (зміну) часу і - і0. Щоб визначити зміну будь-якої фізичної величини, треба від її кінцевого значення відняти її початкове значення.
Часто застосовують скорочений запис зміни фізичної величини за допомогою знака А (грецька літера дельта), який пишуть перед позначенням змінюваної фізичної величини.

_____________________________________________________________________

В. Д. Сиротюк, В. І. Баштовий, Фізика, 10 клас
Надслано читачами інтернет-сайтів

_{уроки фізики, програма з фізики, реферати з фізики для 10 класу}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.