Лекции по Физика I

Предмет и кратка история на физиката. Модели във физиката. Физични величини и закони. Измерване на физичните величини. Международна измерителна система “SI”. Кратни и дробни мерни единици.
Кинематика на материална точка. Основни понятия – пространство, време, отправна система, материална точка. Основни кинематични величини – преместване, път, скорост, ускорение.
Тангенциално и нормално ускорение. Видове движения на материална точка в зависимост от ускорението. Праволинейно движение с постоянно ускорение – основни закони. Връзка между тангенциално ускорение и линейна скорост.

Предмет и основни дялове на физиката. Връзка с другите науки

Физиката е една от най-старите природни науки. Древните гърци са я възприемали като наука заоколния, реално съществуващ свят и са я наричали натурфилософия. Не е възможно да се поставятточни граници между физиката и другите природни науки. Всички опити да се даде строго определениена физиката като наука за ограничен клас обекти остават безуспешни. 

Тангенциално и нормално ускорение. Видове движения на материална точка в зависимост от ускорението.

Предвид важността на величината ускорение, от една страна характеризираща типа движение, а отдруга – даваща връзка между кинематиката и динамиката, ще я разгледаме малко по-подробно. Видяхме, че ускорението може да се разложи на компоненти по координатните оси във всяка координатнасистема, също както скоростта или радиус-вектора.

Кинематика на материална точка. Основни понятия – пространство, време, отправна система, материална точка.

Механиката е наука, която изучава най-простата и най-обща форма на движение на материята –механичното движение. Под механично движение във физиката се разбира механичното преместване наедно тяло спрямо друго в пространството (движение) или преместване на частите на дадено еднаспрямо друга (деформация).

Динамика на материална точка. Първи принцип на Нютон. Инерциални отправни системи.

Динамиката е дял от механиката, в който се формулират нейните основни закони (принципи),определящи връзката между действащите върху едно тяло сили и неговото движение. Принципите представляват такива общи закони, които не могат да бъдат доказани непосредствено,но до които се достига вследствие на продължителен житейски опит. Тяхната валидност се потвърждаваот експерименталната проверка на многобройните им следствия. Основните принципи на динамиката са формулирани от английския физик Исак Нютон през 1687 г.в неговата книга „Математически принципи на натурфилософията“. Те са обобщения на многобройни опити и наблюдения.

Видове сили в механиката. Сили на тежестта, натиск и реакция на опората. Сила на еластичност. Сила на триене.

При описание на механичните явления ще използваме различни сили – сили на тежестта, натиск, триене и др. От друга страна ние знаем, че в природата съществуват само четири вида взаимодействия и съответните свързани с тях сили. Интересен е въпросът как тези четири фундаментални сили са свързани с разнообразните сили, проявяващи се в реалността, която ни заобикаля. Оказва се, че силите в механиката най-често представляват резултат (равнодействаща) от голям брой фундаментални сили (основно гравитационни и електромагнитни), приложени в различни точки на разглежданото тяло. Основната разлика между фундаменталните и останалите сили е в простотата на законите, които описват фундаменталните сили.

Механична система. Трети принцип на Нютон. Закон за изменение и запазване на импулса на механична система.

Досега, чрез първите два принципа на Нютон, ние изяснихме какво става с едно тяло, когато нямаили има въздействие върху него. Първият принцип разглежда едно изолирано тяло. Във втория принцип неявно се въвежда друго тяло (или тела), доколкото външното въздействие може да дойде само отнякакво друго тяло. Там обаче, ние се занимавахме основно с резултата от това въздействие –промяната на скоростта на тялото. 

Механична енергия. Работа на постоянна и променлива сила. Мощност. Кинетична енергия при постъпателно движение.

Динамичните величини, които въведохме дотук, описват доста пълно механичното движение. Вмного случаи обаче, това описание е много сложно и трудоемко. То може съществено да се опрости, ако въведем една друга характеристика на телата – енергия. Енергията е първично, фундаментално понятие, на което не може да се даде точно определение (също като импулса, пространството или времето).

Консервативни сили. Потенциална енергия. Връзка между работа и потенциална енергия.

Нека да пресметнем работата, извършена от различни сили. При издигане на тяло по наклонена равнина от т. 1 до т. 2 (фиг.1), на тялото действат няколко сили – силата, която го издига, силата на тежестта, силата на триене и силата на реакция наопората. Ние ще се интересуваме от работата на силата натежестта и силата на триене. И двете сили са постоянни поголемина и посока и можем да приложим формулата за работа на постоянна сила...

Идеално твърдо тяло. Видове движения на идеално твърдо тяло. Основни кинематични величини при двумерно въртене.

Досега разглеждахме телата като материални точки. В много случаи това не е достатъчно добро приближение при описване на движението и особено на силите, които действат на тялото. Напр. ние не можем да опишем силите на триене, съпротивление, еластичност и др., действащи на материална точка, защото там се взимат предвид формата и размерите на телата и тяхната промяна в процеса на взаимодействие.