Mūsu apkārtējā pasaule ir materiāla - tā sastāv no mūžīgi eksistējošas un nepārtrauktā kustībā esošas matērijas. Par matēriju vārda plašākā nozīmē sauc visu to, kas reāli dabā (Visumā) eksistē.
Matērijas neatdalāma īpašība ir kustība, ar ko apzīmē visas matērijas izmaiņas un pārvērtības, visas dabas norises. Dažādās matērijas kustības formas pēta dažādas zinātnes, to skaitā arī fizika. Fizika pēta vienkāršākās un vispārīgākās matērijas kustības formas - mehāniskos, molekulāros, gravitācijas, elektromagnētiskos, kā arī atomu un kodolu iekšējos procesus.
Fizika ir cieši saistīta ar citam dabaszinātnēm. Saistībā ar gandrīz visām šīm zinātnēm tagad ir izveidojušās speciālas fizikas nozares: astrofizika, fizikālā ķīmija, biofizika, agro fizika, utt. Tāpēc var apgalvot, ka fizika ir pamats, uz kura celtas visas dabaszinātnes un praktiskās zinātnes.
Fizika ir cieši saistīta arī ar tehniku. Attīstoties fizikai, paaugstinās arī ražošanas tehniskais līmenis. Fizika ir bāze, uz kuras rodas jaunas tehnikas nozares (piem., elektrotehnika).
Tas viss liecina par fizikas kursa ievērojamo lomu tehniskā augstskolā - tā ir fundamentāla bāze inženiera teorētiskai sagatavošanai, bez kuras nav iespējama viņa sekmīga iekļaušanās darba tirgū.
1. MEHĀNIKAS FIZIKĀLIE PAMATI
Mehānika ir mācība par visvienkāršāko matērijas kustības formu - ķermeņu mehānisko kustību un mijiedarbību.
Mehānikas uzdevums ir aprakstīt mehāniskās kustības ģeometriskās īpašības, noskaidrot kustības maiņas cēloņus (t. i., noskaidrot spēkus, kuri darbojas uz ķermeni) un kustības maiņas atkarību no tiem.
Mehānika ir ļoti plaša zinātnes disciplīna, un to var iedalīt dažādās nozarēs:
1. Pēc aplūkojamo ķermeņu veida.
Bieži, lai vienkāršotu pētāmo parādību, tiek ievests ķermeņa modelis. Modelī ievēro tikai svarīgākās ķermeņa īpašības. Tādu ķermeni, kura izmēri ir mazi salīdzinājumā ar aplūkojamās kustības trajektorijas izmēriem vai salīdzinājumā ar attālumu no dotā ķermeņa līdz citiem ķermeņiem, aizstāj ar modeli - materiālo punktu. Materiālam punktam ir visa ķermeņa masa, bet izmēri netiek ņemti vērā. Patiesībā katram ķermenim ir tilpums, tāpēc ķermeņa aizstāšana ar materiālu punktu ir ķermeņa īpašību vienkāršošana.
Mehānikā vispār ķermeni mēdz aplūkot kā materiālu punktu sistēmu. Ja ķermeņa materiālo punktu savstarpējie atstatumi ir nemainīgi, tad ķermeni sauc par absolūti cietu, ja mainīgi, tad par deformējamu.
2. Pēc mehānisko parādību iztirzājuma veida izveidojas trīs
mehānikas daļas:
Kinemātika - aplūko ķermeņu mehānisko kustību, neinteresējoties par ķermeņu mijiedarbību (spēkiem). Kinemātika pēta ķermeņa kustības ceļu, ātrumu un paātrinājumu kā laika funkcijas, noskaidro kustības trajektoriju.
Statika - aplūko ķermeņus, kas atrodas mehāniskā līdzsvara stāvokļos (piemēram, ēkas, tilti) un pēta to līdzsvara nosacījumus.
Dinamika - aplūko ķermeņu kustību un tās maiņas raksturu
atkarībā no spēkiem, kas darbojas uz ķermeņiem.
3. Pēc aplūkojamo ķermeņu kustības ātruma (mikroobjektu vai
makroobjektu grupai):
Klasiskā mehānika - aplūko makroskopisku ķermeņu kustību, ja to ātrumi ir daudzkārt mazāki par gaismas izplatīšanās
ātrumu vakuumā (3 m/s).
Relatīvistiskā mehānika - ir lietojama makrokermeņiem. kuru ātrumi salīdzināmi ar gaismas ātrumu.
Kvantu mehānika - apraksta mikroobjektu (atomu, molekulu u. c.) kustību. Tā ievēro ķermeņu viļņējādās īpašības.
Relatīvistiskā kvantu mehānika - aplūko mikroobiektus. kuru kustības ātrumi salīdzināmi ar gaismas ātrumu.
1.1 Ievads materiāla punkta un absolūti cieta ķermeņa
kinemātikā
1.1.1. Atskaites sistēmas
Ķermeņa mehāniskā kustība ir relatīva. Ķermeni vai ķermeņu sistēmu, attiecībā pret kuru aplūko citu ķermeņu izvietojumu, sauc par telpisko atskaites sistēmu. Tā kopā ar sinhronizētiem pulksteņiem, pēc kuriem var noteikt laiku katrā telpas punktā, veido atskaites sistēmu. Ar atskaites sistēmu tiek saistīta koordinātu sistēma. Visbiežāk tiek lietota Dekarta taisnleņķa koordinātu sistēma plaknē un telpā, polārā koordinātu sistēma plaknē un sfēriskā koordinātu sistēma telpā.…
