Sinossi della lezione di fisica 9 punto materiale. Punto materiale adimensionale e diversi sistemi di riferimento. Punto materiale in fisica

Descrizione della video lezione

Gli oggetti e gli oggetti intorno a noi (nel linguaggio della fisica sono chiamati corpi fisici) occupano una certa posizione nello spazio l'uno rispetto all'altro. Se nel tempo la posizione di un corpo rispetto a un altro non cambia, significa che il primo corpo è fermo rispetto al secondo. Ad esempio, un segnale stradale e un albero sono fermi l'uno rispetto all'altro. Se nel tempo la posizione di un corpo rispetto a un altro cambia, significa che il primo corpo esegue un movimento meccanico rispetto al secondo corpo. Ad esempio, un tram e un albero. Il tram fa un movimento meccanico rispetto all'albero. Il movimento meccanico di un corpo è un cambiamento della sua posizione nello spazio rispetto ad altri, che avviene nel tempo. Sappiamo descrivere il movimento e calcolare i parametri principali per il caso più semplice dal corso di matematica e fisica della seconda media. Possiamo impostare la posizione del corpo usando la linea delle coordinate. Per trovare la velocità di un corpo, è necessario dividere il percorso per tempo ... Tuttavia, nella vita pratica, sono più comuni tipi più complessi di movimento meccanico. E per descriverli servono nuovi strumenti. Considera i seguenti tipi di movimento:
- movimento traslatorio (ad esempio, discesa dalla montagna su una slitta);
- moto rotatorio (ad esempio, la rotazione giornaliera della Terra);
- movimento oscillatorio (ad esempio, il movimento di un pendolo).

Come, quindi, o con quale aiuto, possiamo descrivere tipi di movimento più complessi? Innanzitutto, devi scegliere un oggetto, rispetto al quale considereremo il movimento dei corpi che ci interessano. In secondo luogo, dal corso di matematica sappiamo che è possibile impostare la posizione di un punto utilizzando un sistema di coordinate (ad esempio rettangolare). Terzo, dovrai contare il tempo. Cioè, per calcolare dove sarà il corpo in un determinato momento, abbiamo bisogno di un quadro di riferimento. In fisica, un sistema di riferimento è un insieme di un corpo di riferimento, un sistema di coordinate associato al corpo di riferimento e un dispositivo fisso per misurare il tempo. È importante ricordare che qualsiasi quadro di riferimento è condizionale e relativo. Scegliendo un diverso sistema di riferimento, otterremo moto con parametri completamente differenti. I corpi in fisica sono reali, spesso hanno dimensioni significative, a differenza di un punto astratto in un sistema di coordinate matematiche. Quindi possiamo usare un sistema di coordinate per trovare la posizione di un corpo fisico? Se le dimensioni del corpo stesso sono molte volte più piccole di altre dimensioni che devono essere affrontate nelle condizioni di un particolare problema, allora le dimensioni del corpo stesso possono essere trascurate in queste particolari condizioni. Quindi un tale corpo in fisica è considerato un punto materiale.
Ad esempio, dobbiamo calcolare il tempo impiegato da un aereo per volare da Minsk a Burgas. IN questa condizione compiti, le dimensioni e la forma del trasporto stesso non sono importanti per noi. Devi conoscere la velocità con cui si sviluppa e la distanza tra le città. Questi dati saranno sufficienti per risolvere il problema. In questo problema è legittimo prendere come punto materiale un aeroplano. Se dobbiamo calcolare la resistenza del vento ad una certa altezza e ad una velocità specifica, allora nel risolvere questo problema non possiamo fare a meno della conoscenza esatta della forma e delle dimensioni dello stesso velivolo, perché la forza di trascinamento dipende dalla forma e dalla velocità del velivolo. Ciò significa che il corpo (piano) non può essere preso come punto materiale. Un corpo può anche essere considerato un punto materiale se tutti i punti del corpo si muovono allo stesso modo (tale movimento è chiamato traslatorio). Ad esempio, se un treno della metropolitana percorre anche una sola fermata, ma lungo un tratto rettilineo, può essere considerato un punto materiale, perché tutte le parti del treno si sono mosse allo stesso modo e per uguale distanza.
Scegli tra le condizioni proposte dei problemi il caso in cui il corpo può essere considerato un punto materiale:
1. Calcola la pressione che il serbatoio esercita sulla superficie.
2. Determinare il volume della sfera utilizzando un misuratore a bicchiere.
3. Determina l'altezza raggiunta dallo space shuttle.
Quando si solleva uno Space Shuttle, si può trascurare la dimensione del razzo stesso rispetto alle distanze che percorre. Quindi, può essere preso come un punto materiale.
In altri casi, le dimensioni dei corpi stessi devono essere prese in considerazione per risolvere il problema.

Molchanova Larissa Anatolievna

insegnante di fisica e scienze

Scuola secondaria MBOU №150, Krasnoyarsk

Argomento 1 "Leggi del moto e interazione dei corpi"

Lezione 1.1 Punto materiale. Sistema di riferimento

Lo scopo della lezione: Conosci le caratteristiche di base del movimento. Considera il concetto di punto materiale e i principi della sua applicazione. Spiegare i componenti di un sistema di riferimento.

Durante le lezioni

1. Momento organizzativo

Segnare i presenti. Annuncio dell'argomento e nome della lezione (diapositiva 1).

2. Imparare nuovo materiale

1) Discorso introduttivo del docente:

Iniziamo a considerare con te le questioni dell'interazione dei corpi, un punto materiale, un sistema di riferimento dalla domanda principale -movimento . IN caso generale, qualsiasi cambiamento che si verifica in natura può essere chiamato movimento.

Nel corso di fisica di prima media, inizieremo lo studio del movimento con il tipo di movimento più semplice: il movimento meccanico (diapositiva 2).

Considera diversi tipi di movimento. Questo è, prima di tutto, progressivo, il più semplice, abbastanza raro; rotazionale e oscillatorio (diapositiva 3).

Inoltre, possiamo parlare della forma della traiettoria del corpo, cioè della linea lungo la quale si muove il corpo (diapositiva 4).

Tieni presente che quando studiamo il movimento, dovremmo considerare le questioni relative al corpo. Per caratterizzare il movimento vengono utilizzate le seguenti quantità: prima di tutto, la distanza percorsa, la velocità, la traiettoria, oltre a cose molto importanti: queste sono le coordinate del corpo (diapositiva 5).

Vediamo dove si incontrano tutte queste quantità. Prima di tutto, è necessario notare il valore familiare del 7 ° grado: la distanza percorsa. Si indica con la lettera S ed è espresso in metri. La distanza percorsa è la lunghezza della traiettoria e la traiettoria è la linea lungo la quale si muove il corpo (diapositive 6, 7).

La prossima caratteristica è la velocità. Dal corso di 7° grado possiamo ricordare che la velocità è un valore che caratterizza la velocità di movimento. È indicato dalla lettera latina V ed è misurato in m / s (diapositiva 8).

E la caratteristica successiva sono le coordinate. Attiro la tua attenzione sul fatto che dalla matematica ricordi che per determinare la posizione del corpo devi specificarne le coordinate. Fino alla metà del millennio scorso, veniva utilizzata solo una coordinata: la chiamiamo asse OX o asse delle ascisse. Ma oggi sai che il nostro spazio è tridimensionale, e quindi vengono utilizzate le coordinate lungo tre assi: x, y ez.z(diapositiva 9). Impostando questi punti (coordinate), possiamo determinare la posizione del corpo.

Una questione molto importante che dovrebbe essere notata qui è come considerare il corpo in un dato sistema di coordinate. Il fatto è che i corpi possono avere dimensioni molto diverse: grandi, super grandi (alcuni corpi cosmici), piccoli, microscopici, quindi, per rendere più conveniente l'uso delle caratteristiche del movimento di un corpo, è necessario introdurre qualcosa come un punto materiale (diapositiva 10).

Se consideriamo, ad esempio, un treno che si avvicina alla stazione, allora in questo caso non possiamo considerarlo un punto materiale rispetto alla stazione, poiché le loro dimensioni sono comparabili (diapositiva 11). In questo caso, se le dimensioni dei corpi sono comparabili, non possono essere considerate MT. Ma se consideriamo il movimento del treno, ad esempio, da Mosca a Krasnoyarsk, allora in questo caso la distanza percorsa dal treno è molto maggiore (incommensurabile) con le sue dimensioni. Pertanto, in questo caso, possiamo parlare del treno come MT (diapositiva 12). In questo caso è conveniente impostare le coordinate del corpo (punti) e parlare di come si muove.

Considera come determinare la posizione del corpo nello spazio. Per fare ciò, è necessario conoscere le coordinate. Se abbiamo a che fare con un movimento unidimensionale, cioè il corpo si muove lungo una linea retta lungo l'asse OX, allora ci sarà solo una coordinata - x. Se il movimento è bidimensionale, ci saranno due coordinate: x e y, in questo caso utilizzeremo un sistema di coordinate rettangolare. E se tridimensionale, allora tre coordinate. Questo sistema di coordinate è chiamatosistema cartesiano coordinate.

Va anche notato che il corpo si muove nel tempo, quindi dobbiamo dire quali coordinate ha il corpo in un dato momento. E qui arriviamo a una conclusione molto importante: per caratterizzare il movimento, è necessario introdurresistema di riferimento.

Chiamiamo il sistema di riferimento tre componenti: questo è il sistema di coordinate, il corpo di riferimento e il dispositivo temporale di riferimento: l'orologio (diapositiva 13). Richiamo la vostra attenzione sul fatto che anche un altro MT può essere il corpo di riferimento, in questo caso possiamo dire che l'origine delle coordinate coincide con il punto di riferimento. In generale, questo sarà il sistema di riferimento utilizzato in tutto il mondo. Oltre a un tale sistema di riferimento, ne vengono utilizzati anche altri, contenenti non solo un sistema di coordinate rettangolari, ma anche il cosiddetto raggio vettore. Utilizzando un tale sistema, puoi anche impostare la posizione del corpo, ad esempio, questo è ampiamente utilizzato nella navigazione.

3. Consolidamento degli studi

Esecuzione dell'esercizio 1 pagina 9 del libro di testo (analisi frontale).

4. Riassunto della lezione

In conclusione della lezione, va notato che caratterizziamo qualsiasi movimento con un sistema di riferimento, le coordinate. Va ricordato che possiamo usare un concetto come MT. Devi anche ricordare che a volte possiamo considerare non l'intero corpo nel suo insieme, ma una parte di esso e prendere questa parte come MT. Nelle prossime lezioni faremo conoscenza con altre caratteristiche del movimento.

Compiti a casa: §1.

Istituto scolastico comunale

"Razumenska media scuola comprensiva№2"

Distretto di Belgorodsky della regione di Belgorod

Riepilogo lezione di fisica
in 9a elementare

« »

preparato

insegnante di matematica e fisica

Elsukova Olga Andreevna

Belgorod

2013

Soggetto: Leggi di interazione e moto dei corpi.

Argomento della lezione: Punto materiale. Sistema di riferimento.

Forma della lezione:lezione

Tipo: IO + II(una lezione nello studio della conoscenza e dei metodi di attività)

Luogo della lezione nella sezione:1

Traguardi e obbiettivi:

assicurare la percezione, la comprensione e la memorizzazione primaria da parte degli studenti dei concetti di punto materiale, movimento traslatorio, sistema di riferimento;

organizzare le attività degli studenti per riprodurre il materiale studiato;

generalizzare la conoscenza del concetto di "punto materiale";

verificare l'applicazione pratica del materiale studiato;

sviluppare autonomia cognitiva e creatività studenti;

sviluppare le capacità di assimilazione creativa e applicazione delle conoscenze;

sviluppare le capacità comunicative degli studenti;

sviluppare discorso orale studenti;

Attrezzatura didattica: lavagna, gesso, libro di testo.

Durante le lezioni:

Organizzazione dell'inizio della sessione di formazione:

Saluta gli studenti;

Verificare lo stato igienico-sanitario della classe ( è la classe ventilata, la tavola è lavata, la presenza del gesso), se ci sono discrepanze con le norme igienico-sanitarie, chiedere agli studenti di correggerle insieme al docente.

Conoscere gli studenti, segnare gli assenti alla lezione;

Preparazione per il lavoro attivo degli studenti:

Oggi nella lezione dobbiamo tornare allo studio dei fenomeni meccanici. In seconda media hai già incontrato fenomeni meccanici e prima di iniziare a studiare nuovo materiale, ricordiamo:

Cos'è il movimento meccanico?

Movimento meccanico- chiamato il cambiamento della posizione del corpo nello spazio nel tempo.

Cos'è il moto meccanico uniforme?

Movimento meccanico uniformeè il movimento a velocità costante.

Cos'è la velocità?

Velocità- Questo quantità fisica, che caratterizza la velocità di movimento del corpo, numericamente uguale al rapporto tra movimento in un piccolo periodo di tempo e valore di questo divario.

Qual è la velocità media?

velocità mediaè il rapporto tra la distanza totale percorsa e il tempo totale.

Come determinare la velocità se conosciamo la distanza e il tempo?

In seconda media, hai risolto problemi abbastanza semplici per trovare il percorso, il tempo o la velocità del movimento. Quest'anno daremo un'occhiata più da vicino a quali tipi di movimento meccanico esistono, come descrivere il movimento meccanico di qualsiasi tipo, cosa fare se la velocità cambia durante il movimento, ecc.

Già oggi conosceremo i concetti di base che aiutano a descrivere il movimento meccanico sia quantitativamente che qualitativamente. Questi concetti sono strumenti molto utili quando si considera qualsiasi tipo di movimento meccanico.

Imparare nuovo materiale:

Tutto nel mondo che ci circonda è in costante movimento. Cosa si intende con la parola "movimento"?

Il movimento è qualsiasi cambiamento che si verifica nell'ambiente.

Il tipo più semplice di movimento è il movimento meccanico a noi già noto.

Quando si risolvono eventuali problemi relativi al movimento meccanico, è necessario essere in grado di descrivere questo movimento. E questo significa che devi determinare: la traiettoria del movimento; velocità di movimento; il percorso percorso dal corpo; la posizione del corpo nello spazio in un dato momento.

Ad esempio, durante gli esercizi nella Repubblica di Armenia, per lanciare un proiettile, è necessario conoscere la traiettoria di volo, fino a che punto cadrà.

Dal corso di matematica sappiamo che la posizione di un punto nello spazio è specificata utilizzando un sistema di coordinate. Supponiamo di dover descrivere la posizione non di un punto, ma dell'intero corpo, che, come sappiamo, è costituito da molti punti e ogni punto ha il proprio insieme di coordinate.

Quando si descrive il moto di un corpo che ha dimensioni, sorgono altre domande. Ad esempio, come descrivere il movimento di un corpo se, durante il movimento, anche il corpo ruota attorno al proprio asse. In tal caso, oltre alla propria coordinata, ogni punto del dato corpo ha una propria direzione di moto e un proprio modulo di velocità.

Un esempio è uno qualsiasi dei pianeti. Quando il pianeta ruota, i punti opposti sulla superficie hanno la direzione di movimento opposta. Inoltre, più ci si avvicina al centro del pianeta, minore è la velocità dei punti.

Come essere allora? Come descrivere il movimento di un corpo che ha una taglia?

Per fare ciò, puoi usare il concetto, che implica che la dimensione il corpo sembra scomparire, ma la massa del corpo rimane. Questo concetto è chiamato punto materiale.

Scriviamo la definizione:

Il punto materiale è chiamato un corpo le cui dimensioni possono essere trascurate nelle condizioni del problema da risolvere.

I punti materiali non esistono in natura. Un punto materiale è un modello di un corpo fisico. Con l'aiuto di un punto materiale, viene risolto un numero piuttosto elevato di problemi. Ma non è sempre possibile applicare la sostituzione di un corpo con un punto materiale.

Se, nelle condizioni in cui il problema viene risolto, le dimensioni del corpo non hanno un effetto speciale sul movimento, è possibile effettuare tale sostituzione. Ma se le dimensioni del corpo iniziano a influenzare il movimento del corpo, la sostituzione è impossibile.

Ad esempio, un pallone da calcio. Se vola e si muove velocemente attraverso il campo di calcio, allora è un punto materiale, e se giace sugli scaffali di un negozio di articoli sportivi, allora questo corpo non è un punto materiale. L'aereo vola nel cielo - un punto materiale, atterrato - le sue dimensioni non possono più essere trascurate.

A volte può essere preso come un punto materiale del corpo, le cui dimensioni sono comparabili. Ad esempio, una persona sta salendo una scala mobile. Sta semplicemente lì, ma ognuno dei suoi punti si muove nella stessa direzione e alla stessa velocità di una persona.

Un tale movimento è chiamato progressivo. Scriviamo la definizione.

movimento traslatorio – Questo è il movimento di un corpo in cui tutti i suoi punti si muovono allo stesso modo. Ad esempio, la stessa macchina si muove in avanti lungo la strada. Più precisamente, solo il corpo dell'auto esegue il movimento traslatorio, mentre le sue ruote eseguono il movimento rotatorio.

Ma con l'aiuto di un punto materiale, non saremo in grado di descrivere il movimento del corpo. Pertanto, introduciamo il concetto di sistema di riferimento.

Qualsiasi sistema di riferimento è costituito da tre elementi:

1) La stessa definizione di moto meccanico implica il primo elemento di ogni sistema di riferimento. "Il moto di un corpo rispetto ad altri corpi". La frase chiave riguarda altri corpi. Conteggio corpo - Questo corpo, rispetto al quale si considera il movimento

2) Ancora, il secondo elemento del sistema di riferimento deriva dalla definizione di moto meccanico. La frase chiave è nel tempo. Ciò significa che per descrivere il movimento, dobbiamo determinare il tempo del movimento dall'inizio in ogni punto della traiettoria. E per contare il tempo di cui abbiamo bisogno orologio.

3) E abbiamo già espresso il terzo elemento all'inizio della lezione. Per impostare la posizione del corpo nello spazio, abbiamo bisogno sistema di coordinate.

Così, Un sistema di riferimento è un sistema costituito da un corpo di riferimento, un sistema di coordinate ad esso associato e un orologio.

Sistemi di riferimento Useremo il sistema cartesiano di due tipi: unidimensionale e bidimensionale.

Dal corso di fisica della seconda media, ricordiamo che il moto meccanico di un corpo è il suo movimento nel tempo rispetto ad altri corpi. Sulla base di tali informazioni, possiamo assumere l'insieme necessario di strumenti per calcolare il movimento del corpo.

Innanzitutto, abbiamo bisogno di qualcosa in relazione al quale faremo i nostri calcoli. Successivamente, dobbiamo concordare come determinare la posizione del corpo rispetto a questo "qualcosa". E infine, dovrai correggere l'ora in qualche modo. Pertanto, per calcolare dove si troverà il corpo in un determinato momento, abbiamo bisogno di un quadro di riferimento.

Quadro di riferimento in fisica

In fisica, un sistema di riferimento è un insieme di un corpo di riferimento, un sistema di coordinate associato a un corpo di riferimento e un orologio o altro dispositivo per misurare il tempo. Allo stesso tempo, bisogna sempre ricordare che qualsiasi quadro di riferimento è condizionale e relativo. È sempre possibile adottare un altro quadro di riferimento, rispetto al quale ogni movimento avrà caratteristiche completamente diverse.

La relatività è generalmente un aspetto importante che dovrebbe essere preso in considerazione in quasi tutti i calcoli in fisica. Ad esempio, in molti casi siamo ben lungi dall'essere in grado di determinare in qualsiasi momento le coordinate esatte di un corpo in movimento.

In particolare, non possiamo posizionare osservatori con orologi ogni cento metri lungo la linea ferroviaria da Mosca a Vladivostok. In questo caso, calcoliamo approssimativamente la velocità e la posizione del corpo per un certo periodo di tempo.

Non ci interessa la precisione fino a un metro quando si determina la posizione di un treno su un percorso di diverse centinaia o migliaia di chilometri. Per questo, ci sono approssimazioni in fisica. Una di tali approssimazioni è il concetto di "punto materiale".

Punto materiale in fisica

Un punto materiale in fisica denota un corpo, nei casi in cui le sue dimensioni e forma possono essere trascurate. Si presume che il punto materiale abbia la massa del corpo originario.

Ad esempio, quando calcoliamo il tempo impiegato da un aereo per volare da Novosibirsk a Novopolotsk, non ci interessano le dimensioni e la forma dell'aereo. Basta sapere quale velocità si sviluppa e la distanza tra le città. Nel caso in cui si debba calcolare la resistenza del vento ad una certa altezza e ad una certa velocità, allora non si può fare a meno di una conoscenza esatta della forma e delle dimensioni dello stesso velivolo.

Quasi ogni corpo può essere considerato un punto materiale, sia quando la distanza percorsa dal corpo è grande rispetto alle sue dimensioni, sia quando tutti i punti del corpo si muovono allo stesso modo. Ad esempio, un'auto che ha percorso pochi metri dal negozio all'incrocio è abbastanza paragonabile a questa distanza. Ma anche in una situazione del genere, può essere considerato un punto materiale, perché tutte le parti dell'auto si muovevano allo stesso modo e alla stessa distanza.

Ma nel caso in cui dobbiamo posizionare la stessa macchina in garage, non può più essere considerata un punto materiale. Devi tener conto della sua dimensione e forma. Questi sono anche esempi in cui è necessario tener conto della relatività, cioè rispetto a ciò che facciamo calcoli specifici.

In questa lezione, il cui argomento è: “Punto materiale. Sistema di riferimento", faremo conoscenza con la definizione di un punto materiale, prenderemo in considerazione la determinazione della posizione di diversi corpi utilizzando le coordinate. Inoltre, considera cos'è un sistema di riferimento e perché è necessario.

Immagina di essere seduto a casa, nella tua stanza, e ti viene posta la domanda: "Dove sei?". Come risponderai? Puoi rispondere "a casa" e questa sarebbe la risposta corretta. Puoi rispondere "nella tua stanza, a tavola", o nominare la città, o dire che sei in Russia. La risposta alla domanda "dove sei?" sarà dato, tutte queste opzioni sono corrette.

Come, allora, scegliamo cosa rispondere? Dipende da come esattamente hai bisogno di conoscere la posizione. Se la madre chiede, chi è entrato nell'appartamento, vuole sapere in che stanza sei. Se un amico di un'altra città ti chiede al telefono di incontrarti, allora non gli importa se sei nella tua stanza o in cucina, e ancor di più non importa quale parte delle tue gambe sia sotto il tavolo e quale parte delle tue mani giace sul tavolo. Deve solo sapere se hai lasciato la città.

Rispondendo a una semplice domanda, abbiamo scartato tutto il superfluo, semplificato e risposto con la precisione richiesta in ogni caso specifico.

Usiamo semplificazioni ad ogni passo, descrivendo oggetti o processi dal punto di vista di ciò che ci interessa.

Un altro esempio sono le mappe geografiche (vedi Fig. 1).

Riso. 1. Carta geografica

Sarebbe possibile inserire fotografie satellitari dell'area negli atlanti, ma nessuno lo fa. Quando studiamo la geografia, non ci interessa l'aspetto di ogni oggetto, e non tutti gli oggetti ci interessano, quindi, quando creiamo mappe, il superfluo viene scartato. I rilievi e i corpi idrici rimangono sulla mappa fisica (vedi Fig. 2), su mappa politica- confini statali e Le città più grandi(vedi figura 3)

E come mostri la tua posizione sulla mappa? Metti un punto che non ha nulla a che fare con il vero te, ma descrive la tua situazione e, guardando il punto sulla mappa, capisci tutto (vedi Fig. 4).

Riso. 4. Designazione sulla mappa

In fisica, useremo anche semplificazioni.

Viene chiamata una rappresentazione semplificata di qualcosa che dobbiamo studiare o descrivere con un dato grado di corrispondenza con la realtà modello.

L'uomo pensa in modelli. Immagina una bicicletta. Ora prova a disegnarlo nel modo più accurato possibile.

È incredibile quanti di voi faranno fatica, e tutti sanno che aspetto ha una bici e tutti l'hanno presentata con facilità. Ma l'immagine immaginaria è abbastanza approssimativa: due ruote, un volante, pedali, un sedile, queste parti sono collegate da un telaio, ma non pensiamo a come sono esattamente collegate, che forma e di che colore sono.

Quali dettagli omettiamo e a cosa prestiamo attenzione? IN Vita di ogni giorno- a vostra discrezione, a seconda delle esigenze. Nella scienza sono necessarie accuratezza e certezza, quindi, in fisica, stabiliremo chiaramente i modelli che studieremo e che corrisponderanno alla realtà con una data accuratezza.

Modello

Quando diciamo la parola "modello" in fisica, molto spesso intendiamo una copia ridotta di qualcosa, un'immagine di un oggetto, la sua descrizione, verbale o matematica. Tale copia non è l'originale, ma ne offre una visione semplificata. Il grado di semplificazione può essere diverso a seconda di quali informazioni abbiamo abbastanza. Prendiamo un modello di auto. Alcuni raccolgono modelli che sembrano veri, cioè danno un'idea dell'aspetto dell'auto (vedi Fig. 5). Riso. 5. Modello di auto Allo stesso tempo, un tale modello non mostrerà il dispositivo del motore, ma per il nostro scopo l'aspetto è sufficiente. Se dici a un amico come sei stato superato da un'altra macchina, non è necessario avere modelli da collezione di queste auto, non ti interessa aspetto, il movimento e la posizione delle auto sono importanti per te. Devi solo prendere due oggetti rettangolari, per esempio cellulare, e simulare il sorpasso sul tavolo (vedi Fig. 6). Riso. 6. Auto in sorpasso Un altro esempio: ti viene chiesto di comprare il pane. Il concetto di "pane" è un modello semplificato, nella frase "Compra pane" non ci sono informazioni sul panificatore, né sulla composizione, né sulla massa esatta della pagnotta. Specifichiamo solo se acquistare bianco o nero, ometteremo tutti gli altri dettagli. Se alcuni dettagli sono importanti, ci verrà chiesto "Compra un piccolo panino pane bianco". Questo sarà un altro modello più accurato: specificherà già la dimensione della pagnotta e il tipo di pane, ma tralascerà anche tutto il resto. Utilizziamo sempre modelli: scegliendo l'accuratezza dell'estrazione o della trasmissione delle informazioni, stiamo già modellando la realtà.

Studieremo il moto meccanico. Il movimento è il movimento dei corpi nel tempo.

Ci interessa il fatto che il corpo fosse in un posto e dopo un po 'è finito in un altro. Come lo descriveresti? Ad esempio, la mattina l'auto era nel parcheggio e poi è arrivata a casa. Guardando fuori dalla finestra, indicherai con il dito dov'era la mattina, quindi mostrerai dove si trova ora (vedi Fig. 7).

Riso. 7. Posizione dell'auto

Come disegnare su carta mentre torni a casa da scuola? Dopo aver contrassegnato la scuola, la casa e alcuni oggetti chiave, come la fermata dell'autobus, la stazione della metropolitana, l'incrocio a cui giri, segna con dei puntini: prima sono qui, poi vado qui e arrivo qui (vedi figura 8) .

Riso. 8. Tornando a casa da scuola

Si noti che in questi esempi, come in molti altri casi, non è necessario prestare attenzione alle dimensioni e alla forma dei corpi in movimento. Uno studente o un altro sta uscendo da scuola, un'auto sta guidando o un elefante sta correndo: li segneremo su carta con gli stessi punti. Questo è molto conveniente e applicheremo questo modello ove possibile.

Questo modello si chiama punto materiale- un modello del corpo, le cui dimensioni e forma possono essere trascurate in questo problema.

Altri modelli in cinematica

In meccanica, il modello fisico di un corpo in movimento può essere un punto materiale, le cui dimensioni possono essere trascurate in un dato problema, o un corpo che ha una forma e dimensioni, se sono importanti per noi in questo problema (vedi Fig. .9). Riso. 9. Schemi di movimento I modelli di moto che useremo sono moto uniforme in linea retta, moto uniformemente accelerato in linea retta e moto uniforme in circolo. Chiunque abbia provato ad andare in bicicletta lungo uno stretto sentiero rettilineo o traversa sa quanto sia difficile mantenere un percorso perfettamente rettilineo, il percorso è sempre curvo, ma possiamo ignorare tali imprecisioni, ignorare del tutto il movimento su e giù per i dossi , e possiamo ridurre il movimento a uno dei modelli studiati.

Va inteso che ogni modello ha i propri limiti di applicazione e non tutti gli organismi e non in tutti i casi possono essere considerati punti materiali. La stessa macchina, se consideriamo il suo spostamento dal parcheggio alla casa, può essere considerata un punto materiale, le sue dimensioni non sono importanti (vedi Fig. 10).

Riso. 10. Auto - punto materiale

Ma se consideriamo come si inserirà in un parcheggio tra due auto adiacenti, bisogna tener conto delle sue dimensioni e della sua forma.

Studieremo il moto di un punto materiale. Il movimento è un cambiamento di posizione nel tempo. Come descrivere la situazione?

Scegli un oggetto nella tua stanza, e ora dimmi dov'è. Diciamo che hai scelto una tazza da cui hai bevuto il tè di recente e non l'hai ancora portata in cucina. Dirai qualcosa come "è sul tavolo mezzo metro a sinistra della tastiera" o "è proprio davanti al diario" (vedi Fig. 11).

Riso. 11. La posizione della tazza sul tavolo

Ora prova a indicare la sua posizione senza menzionare altri elementi come una tastiera o un diario. Non funzionerà. Descrivendo la posizione di un corpo o di un punto, è necessario selezionare un altro corpo e impostare la posizione relativa ad esso, ovvero le coordinate.

Coordinate- questo è un modo per indicare con precisione il luogo, l'indirizzo di questo luogo. Questo indirizzo non dovrebbe solo identificare un luogo, ma anche aiutare a trovarlo, indicarne la posizione in una serie ordinata di punti simili (il termine “coordinare” deriva dalla parola ordinare, che significa “disporre”, con il prefisso co-, che significa "insieme, congiuntamente, convenuto").

proprietà numeriche

Ad esempio, la coordinata di una casa sulla strada è il suo numero, che viene contato dal bordo della strada, che viene preso come inizio. Il numero civico non solo indica di che tipo di casa stiamo parlando (più o meno lo stesso edificio, ad esempio, di cinque piani, con un parrucchiere al piano terra), ma dice anche dove si può trovare: se passiamo case n. 8 e 10, quindi il numero civico 16 dovrebbe trovarsi da qualche parte più avanti (vedi Fig. 12).

Riso. 12. Numero civico

Mentre il nome della strada spesso la identifica solo (sentiamo parlare di Pushkinskaya Street e capiamo che tipo di strada è), ma non contiene informazioni sulla sua posizione tra le altre strade (non c'è ordine).

In un cinema, il numero di fila e il numero di posto sono le coordinate della sedia: sappiamo dov'è l'origine (di solito a sinistra dello schermo), quindi se vediamo la quinta fila, sappiamo dove cercare i numeri di fila grandi. Lo stesso con i posti: se cerchiamo il posto n. 13, andiamo subito alla fine della fila e, visto il posto n. 11, capiamo che siamo vicini (vedi Fig. 13).

Riso. 13. Il posto desiderato nel cinema

Il numero non è solo un nome (l'iscrizione sulla sedia), ma anche una linea guida nella ricerca (l'ordine).

Tutti quelli che hanno giocato battaglia navale, sappi che la posizione della cella può essere specificata univocamente da una coppia di parametri: in questo caso, una lettera che indica la colonna e un numero che indica la riga, e le colonne e le righe vengono contate dall'angolo in alto a sinistra del campo ( vedi figura 14).

Riso. 14. Il gioco "Battaglia navale"

È possibile determinare la posizione determinando la direzione e la distanza, ad esempio 50 chilometri dalla città a nord-est (vedere Fig. 15).

Riso. 15. Rilevamento della posizione

Esempi di sistemi di coordinate

In ogni caso, quando impostiamo la posizione di qualcosa, usiamo le sue coordinate in una forma o nell'altra. Per esempio: - nella foto scrivono “in prima fila, secondo da sinistra, Ivanov” (vedi Fig. 16). Le coordinate sono una riga e un posto in essa; Riso. 16. La posizione della persona nella foto: Ivanov è il secondo da sinistra - sui biglietti scrivono il numero della fila e il numero del posto: le coordinate della fila e del posto (vedi Fig. 17); Riso. 17. Biglietto - via, numero civico - coordinate: via e numeri civici; - “uscirai dalla metropolitana“ tal dei tali ”, gira a sinistra e percorri 100 m; - La posizione del corpo sulla superficie terrestre può essere impostata in diversi modi: - 30 km a nord di Mosca, 40 km a est. In questo caso le coordinate sono una coppia di numeri: distanza est/ovest e nord/sud; - 50 km a nord-est. Qui le coordinate sono l'angolo di direzione rispetto all'asse est/ovest + la lunghezza del raggio vettore (vedi Fig. 18). Riso. 18. Posizione sulla mappa del mondo

In meccanica, useremo molto spesso un sistema di coordinate rettangolare (o cartesiano). In esso, la posizione di un punto sul piano è data come segue. C'è un punto di riferimento, cioè l'origine delle coordinate, e ci sono due direzioni reciprocamente perpendicolari. La posizione di un punto è data dalla distanza che si deve percorrere dall'origine delle coordinate nell'una e nell'altra direzione per arrivare a questo punto (vedi Fig. 19), come in un cinema quando ci si sposta lungo le file e lungo il fila ai posti.

Quindi, descriviamo il moto di un punto materiale. Per descriverlo occorre un corpo di riferimento, rispetto al quale impostare la posizione del punto. È necessario un sistema di coordinate per impostare la posizione in modo accurato e inequivocabile (vedere Fig. 20).

Riso. 20. Sistema di riferimento

Ma il movimento è movimento nel tempo, quindi devi ancora decidere sulla misurazione del tempo. Sembrerebbe che un secondo sull'orologio di tutti duri uguale, tranne che per gli orologi difettosi, allora qual è il problema con la misurazione del tempo? Immagina: se l'inizio del movimento viene rilevato dall'orologio, che segna le 14:40, e la fine - dal cronometro, che si ferma alle 02:36:41, e non si sa quando viene avviato. Pertanto, con il dispositivo per misurare il tempo e il momento in cui inizia la misurazione, dobbiamo anche decidere come determinare il corpo di riferimento e il sistema di coordinate.

Ora abbiamo tutti gli strumenti necessari per descrivere il movimento: il corpo di riferimento, il sistema di coordinate e il dispositivo di misurazione del tempo. Insieme fanno sistema di riferimento.

Quando risolviamo i problemi, sceglieremo autonomamente un quadro di riferimento in cui il processo descritto nel problema sarà considerato più conveniente per noi.

Questo conclude la nostra lezione, grazie per l'attenzione.

Bibliografia

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Compiti a casa

1. Definire un punto materiale.

2. Cos'è un quadro di riferimento?

3. Qual è il modello?

4. Determina le coordinate di tre punti: