De toutes les diverses formes de mouvement de la matière, ce type de mouvement est le plus simple.

Par exemple : déplacer l’aiguille de l’horloge sur le cadran, des gens qui marchent, des branches d’arbres qui se balancent, des papillons qui flottent, un avion qui vole, etc.

Déterminer la position du corps à un moment donné est la tâche principale de la mécanique.

Le mouvement d'un corps dans lequel tous les points se déplacent de la même manière est appelé translation.

 Un point matériel est un corps physique dont les dimensions dans des conditions de mouvement données peuvent être négligées, en supposant que toute sa masse est concentrée en un point.

 Une trajectoire est une ligne qu'un point matériel décrit lors de son déplacement.

 Le chemin est la longueur de la trajectoire d'un point matériel.

 Le déplacement est un segment de ligne droite dirigé (vecteur) reliant la position initiale du corps à sa position ultérieure.

 Un système de référence est : un corps de référence, un système de coordonnées associé, ainsi qu'un dispositif de comptage du temps.

Une caractéristique importante de la fourrure. le mouvement est sa relativité.

Relativité du mouvement– c'est le mouvement et la vitesse d'un corps par rapport à différents systèmes de référence qui sont différents (par exemple, une personne et un train). La vitesse d'un corps par rapport à un système de coordonnées fixe est égale à la somme géométrique de la vitesse du corps par rapport à un système en mouvement et de la vitesse d'un système de coordonnées en mouvement par rapport à un système fixe. (V 1 est la vitesse d'une personne dans le train, V 0 est la vitesse du train, alors V = V 1 + V 0).

La loi classique de l'addition des vitesses est formulée ainsi : la vitesse de déplacement d'un point matériel par rapport au repère, pris comme fixe, est égale à la somme vectorielle des vitesses de déplacement du point dans le repère en mouvement et de la vitesse de déplacement de le système mobile par rapport au système stationnaire.

Les caractéristiques du mouvement mécanique sont interconnectées par des équations cinématiques de base.

s =v 0 t + à 2 / 2;

v = v 0 + à .

Supposons qu'un corps se déplace sans accélération (un avion sur une route), sa vitesse ne change pas pendant longtemps, UN= 0, alors les équations cinématiques ressembleront à : v = const, s =Vermont .

Un mouvement dans lequel la vitesse d'un corps ne change pas, c'est-à-dire que le corps se déplace de la même quantité sur des périodes de temps égales, est appelé mouvement linéaire uniforme.

Lors du lancement, la vitesse de la fusée augmente rapidement, c'est-à-dire l'accélération UN>Oh, une == const.

Dans ce cas, les équations cinématiques ressemblent à ceci : v = V 0 + à , s = V 0 t + à 2 / 2.

Avec un tel mouvement, la vitesse et l’accélération ont les mêmes directions, et la vitesse change également sur des intervalles de temps égaux. Ce type de mouvement est appelé uniformément accélérée.

Lors du freinage d'une voiture, la vitesse diminue également sur des périodes de temps égales, l'accélération est inférieure à zéro ; puisque la vitesse diminue, les équations prennent la forme : v = v 0 + à , s = v 0 t - à 2 / 2 . Ce type de mouvement est appelé uniformément lent.

2. Tout le monde peut facilement diviser les corps en solides et liquides. Cependant, cette division ne reposera que sur des signes extérieurs. Afin de découvrir les propriétés des solides, nous allons les chauffer. Certains corps vont commencer à brûler (bois, charbon) - ce sont des substances organiques. D'autres se ramolliront (résine) même à basse température - ceux-ci sont amorphes. D'autres encore changeront d'état lorsqu'ils seront chauffés, comme le montre le graphique (Fig. 12). Ce sont des corps cristallins. Ce comportement des corps cristallins lorsqu'ils sont chauffés s'explique par leur structure interne. Corps de cristal- ce sont des corps dont les atomes et les molécules sont disposés dans un certain ordre, et cet ordre est conservé sur une assez grande distance. La disposition spatiale périodique des atomes ou des ions dans un cristal est appelée réseau cristallin. Les points du réseau cristallin où se trouvent des atomes ou des ions sont appelés nœuds réseau cristallin. Les corps cristallins sont soit des monocristaux, soit des polycristaux. Monocristal possède un réseau monocristallin dans tout son volume. Anisotropie Les monocristaux résident dans la dépendance de leurs propriétés physiques à l'égard de la direction. Polycristal Il s’agit d’une combinaison de petits monocristaux (grains) orientés différemment et n’a pas d’anisotropie de propriétés.

La plupart des solides ont une structure polycristalline (minéraux, alliages, céramiques).

Les principales propriétés des corps cristallins sont : la certitude du point de fusion, l'élasticité, la résistance, la dépendance des propriétés sur l'ordre de disposition des atomes, c'est-à-dire sur le type de réseau cristallin.

Amorphe sont des substances qui n'ont aucun ordre dans la disposition des atomes et des molécules dans tout le volume de cette substance. Contrairement aux substances cristallines, les substances amorphes isotrope. Cela signifie que les propriétés sont les mêmes dans toutes les directions. Le passage de l'état amorphe à l'état liquide se fait progressivement, il n'y a pas de point de fusion spécifique. Les corps amorphes n'ont pas d'élasticité, ils sont plastiques. Diverses substances sont à l'état amorphe : verre, résines, plastiques, etc.

Élasticité- la propriété des corps de retrouver leur forme et leur volume après la cessation des forces extérieures ou d'autres raisons ayant provoqué la déformation des corps. Pour les déformations élastiques, la loi de Hooke est valable, selon laquelle les déformations élastiques sont directement proportionnelles aux influences extérieures qui les provoquent, où est la contrainte mécanique,

 - allongement relatif, E- Module d'Young (module d'élasticité). L'élasticité est due à l'interaction et au mouvement thermique des particules qui composent la substance.

Plastique- la propriété des solides sous l'influence de forces extérieures de changer de forme et de taille sans s'effondrer et de conserver les déformations résiduelles après la fin de l'action de ces forces

Imaginez un train électrique. Elle voyage tranquillement sur les rails, transportant les passagers jusqu'à leurs datchas. Et soudain, assis dans la dernière voiture, le voyou et parasite Sidorov remarque qu'à la gare de Sady, les contrôleurs entrent dans la voiture. Naturellement, Sidorov n'a pas acheté de billet et il souhaite payer encore moins l'amende.

Relativité du mouvement des passagers clandestins dans un train

Alors, pour éviter de se faire prendre, il s'installe rapidement dans une autre voiture. Les contrôleurs, après avoir vérifié les billets de tous les passagers, se déplacent dans la même direction. Sidorov passe à nouveau au wagon suivant et ainsi de suite.

Et ainsi, quand il atteint la première voiture et qu'il n'y a nulle part où aller plus loin, il s'avère que le train vient d'atteindre la gare d'Ogorody dont il a besoin, et Sidorov heureux en sort, se réjouissant d'avoir roulé comme un lièvre et de ne pas s'être fait prendre. .

Que pouvons-nous apprendre de cette histoire pleine d’action ? On peut sans aucun doute se réjouir pour Sidorov, et on peut en outre découvrir un autre fait intéressant.

Alors que le train parcourait cinq kilomètres de la gare de Sady à la gare d'Ogorody en cinq minutes, le lièvre Sidorov parcourait la même distance plus une distance égale à la longueur du train dans lequel il circulait, soit environ cinq mille deux cents mètres. dans les mêmes cinq minutes.

Il s'avère que Sidorov roulait plus vite que le train. Cependant, les contrôleurs qui le suivaient développaient la même vitesse. Considérant que la vitesse du train était d'environ 60 km/h, il était temps de leur remettre à tous plusieurs médailles olympiques.

Cependant, bien sûr, personne ne se livrera à une telle bêtise, car tout le monde comprend que la vitesse incroyable de Sidorov n'a été développée par lui que par rapport aux gares fixes, aux rails et aux potagers, et cette vitesse était déterminée par le mouvement du train, et non par tout cela grâce aux incroyables capacités de Sidorov.

En ce qui concerne le train, Sidorov n'avançait pas du tout vite et n'atteignait même pas la médaille olympique, ni même le ruban. C’est là que nous rencontrons un concept tel que la relativité du mouvement.

Le concept de relativité du mouvement : exemples

La relativité du mouvement n’a pas de définition, puisqu’il ne s’agit pas d’une grandeur physique. La relativité du mouvement mécanique se manifeste dans le fait que certaines caractéristiques du mouvement, telles que la vitesse, la trajectoire, la trajectoire, etc., sont relatives, c'est-à-dire qu'elles dépendent de l'observateur. Dans différents systèmes de référence, ces caractéristiques seront différentes.

En plus de l'exemple donné avec le citoyen Sidorov dans le train, vous pouvez prendre presque n'importe quel mouvement de n'importe quel corps et montrer à quel point il est relatif. En allant au travail, vous avancez par rapport à votre maison et en même temps vous reculez par rapport au bus que vous avez manqué.

Vous restez immobile par rapport au joueur dans votre poche et vous vous précipitez à grande vitesse par rapport à une étoile appelée Soleil. Chaque pas que vous ferez représentera une distance gigantesque pour une molécule d’asphalte et insignifiante pour la planète Terre. Tout mouvement, comme toutes ses caractéristiques, n'a toujours de sens que par rapport à autre chose.

En étudiant la cinématique, on apprend à décrire mouvement mécanique– changement de position d’un corps par rapport à d’autres corps au fil du temps. Pour clarifier les mots très importants « par rapport aux autres corps », voici un exemple qui demande de faire appel à votre imagination.

Disons que nous montions dans une voiture et que nous roulions sur la route menant au nord. Jetons un coup d'oeil autour de nous. Avec les voitures venant en sens inverse, tout est simple : elles nous approchent toujours par le nord, nous dépassent et s'éloignent vers le sud (regardez la photo - la voiture bleue à gauche).

C'est plus difficile avec les voitures qui dépassent. Les voitures qui roulent plus vite que nous nous approchent par derrière, nous dépassent et s'éloignent vers le nord (par exemple, la voiture grise au centre). Mais les voitures que nous dépassons nous approchent par l'avant et s'éloignent de nous par l'arrière (voiture rouge à droite). Autrement dit, les voitures qui passent par rapport à nous peuvent se déplacer vers le sud en même temps, quand par rapport à la route ils vont vers le nord !

Ainsi, du point de vue du conducteur et des passagers de notre voiture (son capot bleu est en bas sur la photo), la voiture rouge dépassée s'éloigne vers le sud, bien que, du point de vue du garçon sur le côté de la route, la même voiture roule vers le nord. De plus, la voiture rouge « volera en sifflant » devant le garçon et « flottera lentement » pour revenir devant notre voiture.

Ainsi, le mouvement des corps peut paraître différent du point de vue de différents observateurs. Ce phénomène est relativité du mouvement mécanique . Cela se manifeste par le fait que la vitesse, la direction et la trajectoire d'un même mouvement sont différentes selon les observateurs. Nous venons d'illustrer les deux premières différences (de vitesse et de direction de déplacement) à l'aide de l'exemple des voitures. Ensuite, nous montrerons les différences de forme de trajectoire du même corps pour différents observateurs (voir l'image avec les yachts).

Rappelons-le : la cinématique crée une description mathématique du mouvement des corps. Mais comment faire si le mouvement semble différent du point de vue des différents observateurs ? Pour garantir la certitude, en physique, un système de référence est toujours choisi.

Système de référence appelé horloge et système de coordonnées associé à un corps de référence (observateur). Expliquons cela avec des exemples.

Imaginons que nous voyageons dans un train et que nous laissons tomber un objet. Il tombera à nos pieds, même si, même à une vitesse de 36 km/h, le train avance de 10 mètres par seconde. Imaginons maintenant qu'un marin grimpe sur le mât du yacht et lâche un boulet de canon (voir figure). Il ne faut pas non plus être gêné par le fait qu'il tombe à la base du mât, malgré le fait que le yacht navigue vers l'avant. C'est à chaque instant, le noyau se déplace à la fois vers le bas et vers l'avant avec le yacht.

Donc, dans le référentiel associé au yacht(appelons-le « pont »), le noyau se déplace uniquement verticalement et parcourt un trajet égal à la longueur du mât ; la trajectoire du noyau est un segment de droite. Mais dans le référentiel associé au rivage(appelons-le « jetée »), le noyau se déplace à la fois verticalement et vers l’avant ; la trajectoire du noyau est une branche de parabole, et la trajectoire est nettement plus longue que la longueur du mât. Conclusion : les trajectoires et chemins d'un même noyau sont différents dans différents référentiels : « pont » et « jetée ».

Qu’en est-il de la vitesse de base ? Puisqu’il s’agit du même corps, nous considérons que le moment de sa chute dans les deux systèmes de référence est le même. Mais comme les chemins parcourus par le noyau sont différents, alors les vitesses d'un même mouvement dans différents systèmes de référence sont différentes.

Des questions.

1. Que signifient les énoncés suivants : la vitesse est relative, la trajectoire est relative, le chemin est relatif ?

Cela signifie que ces grandeurs (vitesse, trajectoire et trajectoire) pour le mouvement diffèrent selon le référentiel à partir duquel l'observation est effectuée.

2. Montrer à l'aide d'exemples que la vitesse, la trajectoire et la distance parcourue sont des grandeurs relatives.

Par exemple, une personne se tient immobile à la surface de la Terre (il n'y a ni vitesse, ni trajectoire, ni chemin), mais à ce moment la Terre tourne autour de son axe, et donc la personne, par rapport, par exemple, au centre de la Terre, se déplace le long d'une certaine trajectoire (en cercle), se déplace et a une certaine vitesse.

3. Formulez brièvement ce qu’est la relativité du mouvement.

Le mouvement d'un corps (vitesse, trajectoire, trajectoire) est différent selon les systèmes de référence.

4. Quelle est la principale différence entre le système héliocentrique et le système géocentrique ?

Dans le système héliocentrique, le corps de référence est le Soleil, et dans le système géocentrique, la Terre.

5. Expliquez le changement de jour et de nuit sur Terre dans le système héliocentrique (voir Fig. 18).

Dans le système héliocentrique, le cycle du jour et de la nuit s'explique par la rotation de la Terre.

Des exercices.

1. L’eau d’une rivière se déplace à une vitesse de 2 m/s par rapport au rivage. Un radeau flotte le long de la rivière. Quelle est la vitesse du radeau par rapport au rivage ? concernant l'eau de la rivière ?

La vitesse du radeau par rapport au rivage est de 2 m/s, par rapport à l'eau de la rivière - 0 m/s.

2. Dans certains cas, la vitesse d'un corps peut être la même dans différents systèmes de référence. Par exemple, un train se déplace à la même vitesse dans le référentiel associé au bâtiment de la gare et dans le référentiel associé à un arbre poussant au bord de la route. Cela ne contredit-il pas l'affirmation selon laquelle la vitesse est relative ? Expliquez votre réponse.

Si les deux corps auxquels sont associés les systèmes de référence de ces corps restent immobiles l'un par rapport à l'autre, alors ils sont associés à un troisième système de référence - la Terre, par rapport à laquelle les mesures ont lieu.

3. Dans quelles conditions la vitesse d'un corps en mouvement sera-t-elle la même par rapport à deux systèmes de référence ?

Si ces systèmes de référence sont stationnaires les uns par rapport aux autres.

4. Grâce à la rotation quotidienne de la Terre, une personne assise sur une chaise dans sa maison à Moscou se déplace par rapport à l’axe de la Terre à une vitesse d’environ 900 km/h. Comparez cette vitesse avec la vitesse initiale de la balle par rapport au pistolet, qui est de 250 m/s.

5. Un torpilleur se déplace le long du soixantième parallèle de latitude sud à une vitesse de 90 km/h par rapport à la terre. La vitesse de rotation quotidienne de la Terre à cette latitude est de 223 m/s. Quelle est la vitesse du bateau par rapport à l'axe de la Terre en (SI) et où se dirige-t-il s'il se déplace vers l'est ? à l'ouest?

Dans le cours de physique de 7e année, la relativité du mouvement mécanique a été mentionnée. Examinons cette question plus en détail à l'aide d'exemples et formulons ce qu'est exactement la relativité du mouvement.

Une personne marche le long du wagon à contre-courant du mouvement du train (Fig. 16). La vitesse du train par rapport à la surface de la terre est de 20 m/s et la vitesse de la personne par rapport au wagon est de 1 m/s. Déterminons à quelle vitesse et dans quelle direction une personne se déplace par rapport à la surface de la terre.

Riz. 16. La vitesse de déplacement d'une personne par rapport au chariot et par rapport au sol est différente en ampleur et en direction

Pensons ainsi. Si la personne n'avait pas marché le long du wagon, elle aurait parcouru en 1 s avec le train une distance de 20 m, mais en même temps, elle aurait parcouru une distance de 1 m contre le mouvement du train. Ainsi, en un temps égal à 1 s, il s'est déplacé par rapport à la surface de la terre de seulement 19 m en direction du train. Cela signifie que la vitesse d'une personne par rapport à la surface de la terre est de 19 m/s et est dirigée dans la même direction que la vitesse du train. Ainsi, dans le référentiel associé au train, une personne se déplace à une vitesse de 1 m/s, et dans le référentiel associé à tout corps à la surface de la terre, à une vitesse de 19 m/s, et ces les vitesses sont dirigées dans des directions opposées. Il s'ensuit que la vitesse est relative, c'est-à-dire que la vitesse d'un même corps dans différents systèmes de référence peut être différente à la fois en valeur numérique et en direction.

Regardons maintenant un autre exemple. Imaginez un hélicoptère descendant verticalement jusqu'au sol. Par rapport à l'hélicoptère, n'importe quel point du rotor, par exemple le point A (Fig. 17), se déplacera toujours selon un cercle, représenté sur la figure par une ligne continue. Pour un observateur au sol, le même point se déplacera selon une trajectoire hélicoïdale (ligne pointillée). À partir de cet exemple, il est clair que la trajectoire du mouvement est également relative, c'est-à-dire que la trajectoire du mouvement d'un même corps peut être différente dans différents systèmes de référence.

Riz. 17. Relativité de la trajectoire et du chemin

Par conséquent, le chemin est une quantité relative, puisqu'il est égal à la somme des longueurs de toutes les sections de la trajectoire parcourues par le corps pendant la période de temps considérée. Cela se manifeste particulièrement clairement dans les cas où un corps physique se déplace dans un cadre de référence et est au repos dans un autre. Par exemple, une personne assise dans un train en marche parcourt un certain chemin s dans le repère associé à la terre, et dans le repère de référence associé au train, son chemin est nul.

Ainsi,

• la relativité du mouvement se manifeste dans le fait que la vitesse, la trajectoire, la trajectoire et certaines autres caractéristiques du mouvement sont relatives, c'est-à-dire qu'elles peuvent être différentes dans différents systèmes de référence

La compréhension du fait que le mouvement d'un même corps peut être considéré dans différents systèmes de référence a joué un rôle énorme dans le développement des idées sur la structure de l'Univers.

Depuis longtemps, les gens ont remarqué que les étoiles pendant la nuit, tout comme le Soleil pendant la journée, se déplacent dans le ciel d'est en ouest, se déplaçant en arcs de cercle et faisant un tour complet autour de la Terre chaque jour. Par conséquent, pendant de nombreux siècles, on a cru qu'au centre du monde se trouvait une Terre immobile et que tous les corps célestes tournaient autour d'elle. Ce système du monde était appelé géocentrique (le mot grec « géo » signifie « terre »).

Au IIe siècle. le scientifique alexandrin Claudius Ptolémée a résumé les informations disponibles sur le mouvement des luminaires et des planètes dans le système géocentrique et a réussi à compiler des tableaux assez précis qui ont permis de déterminer la position des corps célestes dans le passé et le futur, de prédire l'apparition des éclipses, etc.

Cependant, au fil du temps, à mesure que la précision des observations astronomiques augmentait, des écarts ont commencé à être découverts entre les positions calculées et observées des planètes. Les corrections apportées au cours de ce processus ont rendu la théorie de Ptolémée très complexe et confuse. Il était nécessaire de remplacer le système géocentrique du monde.

De nouvelles visions de la structure de l’Univers ont été décrites en détail au XVIe siècle. Le scientifique polonais Nicolas Copernic. Il croyait que la Terre et les autres planètes se déplacent autour du Soleil, tournant simultanément autour de leurs axes. Un tel système du monde est appelé héliocentrique, car le Soleil y est pris comme centre de l'Univers (en grec « helios »).

Ainsi, dans le système de référence héliocentrique, le mouvement des corps célestes est considéré par rapport au Soleil, et dans le système de référence géocentrique, par rapport à la Terre.

Comment, en utilisant le système copernicien du monde, pouvons-nous expliquer la rotation quotidienne du Soleil autour de la Terre que nous observons ? La figure 18 montre schématiquement le globe, éclairé d'un côté par les rayons du soleil, et une personne (observateur) qui se trouve au même endroit sur Terre pendant la journée. Tournant avec la Terre, il observe le mouvement des étoiles.

Riz. 18. Dans le système héliocentrique du monde, le mouvement visible dans le ciel du Soleil le jour et des étoiles la nuit s'explique par la rotation de la Terre autour de son axe.

L'axe imaginaire autour duquel tourne la Terre semble percer le globe en passant par les pôles géographiques Nord (N) et Sud (S). La flèche indique le sens de rotation de la Terre - d'ouest en est.

Sur la figure 18, le globe est représenté au moment où il semble faire passer l'observateur du côté nuit sombre au côté jour ensoleillé. Mais l'observateur, tournant avec la Terre par rapport à son axe d'ouest en est à une vitesse d'environ 200 m/s 1, ne ressent néanmoins pas ce mouvement, tout comme vous et moi ne le ressentons pas. Par conséquent, il lui semble que le Soleil tourne autour de la Terre, s'élevant de l'horizon, se déplace pendant la journée (Fig. 18, b) d'est en ouest et, le soir, dépasse l'horizon (Fig. 18, c) . L'observateur voit alors les étoiles se déplacer d'est en ouest pendant la nuit (Fig. 18, d).

Ainsi, selon le système copernicien du monde, la rotation apparente du Soleil et des étoiles, c'est-à-dire le changement de jour et de nuit, s'explique par la rotation de la Terre autour de son axe. Le temps qu’il faut au globe pour faire une révolution complète s’appelle un jour.

Le système héliocentrique du monde s'est avéré beaucoup plus efficace que le système géocentrique pour résoudre de nombreux problèmes scientifiques et pratiques.

Ainsi, l'application des connaissances sur la relativité du mouvement a permis de porter un nouveau regard sur la structure de l'Univers. Et cela, à son tour, a permis par la suite de découvrir les lois physiques qui décrivent le mouvement des corps dans le système solaire et expliquent les raisons de ce mouvement.

Des questions

1. Quelle est la relativité du mouvement ? Illustrez votre réponse avec des exemples.
2. Quelle est la principale différence entre le système héliocentrique du monde et le système géocentrique ?
3. Expliquez le changement de jour et de nuit sur Terre dans le système héliocentrique (voir Fig. 18).

Exercice 9

1. L'eau d'une rivière se déplace à une vitesse de 2 m/s par rapport au rivage. Un radeau flotte le long de la rivière. Quelle est la vitesse du radeau par rapport au rivage ; concernant l'eau de la rivière ?
2. Dans certains cas, la vitesse d’un corps peut être la même dans différents systèmes de référence. Par exemple, un train se déplace à la même vitesse dans le référentiel associé au bâtiment de la gare et dans le référentiel associé à un arbre poussant au bord de la route. Cela ne contredit-il pas l'affirmation selon laquelle la vitesse est relative ? Expliquez votre réponse.
3. Dans quelles conditions la vitesse d’un corps en mouvement sera-t-elle la même par rapport à deux référentiels ?
4. Grâce à la rotation quotidienne de la Terre, une personne assise sur une chaise dans sa maison à Moscou se déplace par rapport à l'axe de la Terre à une vitesse d'environ 900 km/h. Comparez cette vitesse avec la vitesse initiale de la balle par rapport au pistolet, qui est de 250 m/s.
5. Le torpilleur se déplace le long du soixantième parallèle de latitude sud à une vitesse de 90 km/h par rapport à la terre. La vitesse de rotation quotidienne de la Terre à cette latitude est de 223 m/s. Quelle est la vitesse du bateau par rapport à l’axe de la Terre (en SI) et où se dirige-t-il s’il se déplace vers l’est ; à l'ouest?

1 La vitesse de rotation des points de la surface terrestre par rapport à l’axe dépend de la latitude de la zone : elle passe de zéro (aux pôles) à 465 m/s (à l’équateur).