Задача с материальной точкой

Идея молекулярно-кинетической теории заключается в следующем:

"Молекулярно" - вещество состоит из молекул
"Кинетическая" - молекулы обладают кинетической энергией, хаотично двигаются и взаимодействуют между собой и границами своей среды. 

Если два вещества соприкасаются друг с другом своими границами, то молекулы одного вещества проникают в другое вещество.
Или если в одном веществе есть скопление другого вещества, то молекулы этого другого вещества распространяются среди молекул первого. Это все и есть диффузия.

Газообразные тела устроены так, что представляют собой набор молекул. Средняя кинетическая энергия молекул газа сильно превышает энергию их взаимодействия. Молекулы двигаются хаотически почти как свободные частицы, взаимодействуют (сталкиваются) друг с другом и с границами. Если убрать границу, молекулы разлетятся, занимая весь предоставляемый им объем.

Жидкие тела тоже представляют собой беспорядочно двигающиеся отдельные молекулы, но сравнительно с молекулами газа, молекулы жидкости обладают в среднем меньшей энергией и не так сильно стремятся разлететься, энергия их взаимодействия сравнима с кинетической энергией их движения, расположены они поэтому плотнее.  Жидкость также аморфная, как и газ, но т.к. она намного плотнее газа, на нее оказывает сильное влияние сила тяжести. В отличие от газа, одна молекула жидкости взаимодействует не мгновенно с другой молекулой и летит дальше, но взаимодействует сразу со множеством молекул во круг. Молекулы жидкости в толще (далеко от границы жидкости) взаимодействуют со всеми молекулами во круг, а те, что возле границы, испытывают недостаток соседей - отличаются от внутренних, поэтому возникают краевые эффекты, такие как сила поверхностного натяжения.

В твердых телах средняя кинетическая энергия молекул еще меньше, чем в жидкости. Энергия взаимодействия превышает энергию их движения, поэтому она связывает молекулы в устойчивые структуры. Каждая молекула остается вблизи своего равновесного положения и хаотически колеблется во круг него. Твердые тела могут обладать устойчивой формой и сопротивляться ее изменению. Многие твердые тела образуют кристаллы: молекулы располагаются не беспорядочно, а согласно некоторой закономерности, стремясь повторять одну и ту же структуру. 

Механика - наука о механическом движении материальных тел и взаимодействия между ними, происходящих при этом. Под механическим движением понимают изменение во времени взаимного положения течь или их часть пространстве.

Например, в природе - это вращение Земли вокруг собственной оси, движение Земли и других планет вокруг Солнца, вращение Солнечной системы вокруг ядра галактики, "разбег" галактик, т.е. расширение Вселенной. В технике - движение автомобилей, самолетов, морских и космических кораблей, частей двигателей машин и механизмов.

Возникновение понятия "механического движения" как пространственного перемещения связано с именем Аристотеля. Трактат Аристотеля "Физика" полностью посвящен учению о движении. В нем Аристотель писал: "Поскольку природа есть начало движения и изменения, а предметом нашего исследования является природа, то нельзя оставлять невыясненным, что такое движение: ведь незнание движения необходимо влечет незнание природы". Раздел механики, изучающий описания движений и связь между величинами, характеризующими эти движения, называют кинематикой. Кинематика изучает движения тел без учета факторов, которые вызывают.

В процессе изучения движения материальных тел для упрощения решения некоторых задач в механике вводят ряд абстрактных понятий - физических моделей, отражающих те или иные свойства реальных тел или систем. Ими являются следующие понятия. Материальная точка - тело, имеющее массу, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

Положение материальной точки в пространстве определяется как положение геометрической точки. Материальной точкой, например, считают Землю, рассматривая ее движение вокруг Солнца. В дальнейшем, употребляя термин "тело", иметь в виду материальную точку.

Абсолютно твердое тело - система материальных точек, расстояние между которыми во времени не меняется. Размеры и форма абсолютно твердого тела при различных внешних воздействиях не изменяются.
Механическое движение происходит в пространстве и времени. В классической механике пространство однородно и изотропная, время - однородный. Однородность пространства означает равноправие всех его точек.

Изотропности пространства означает равноправие всех направлений в пространстве. Однородность времени - равноправие всех моментов времени. Для описания механического движения нужно указать тело, относительно которого рассматривается движение. Относительно Солнца рассматривается движение планет, относительно каких-либо пунктов на поверхности Земли - движение самолетов, поездов, автомобилей. Причем считают, что в первом примере - Солнце, во втором - Земля неподвижные и является телом отсчета.

Тело отсчета - произвольно выбранное тело, относительно которого определяется положение подвижной материальной точки. Положения подвижной материальной точки в данный момент времени можно определить, если выбрано систему отсчета. Система отсчета - совокупность тела отсчета и связанных с ним систем координат и часов (рис. 1.1). Механическое движение происходит во времени, поэтому система отсчета, какая отсчитывает промежутки времени от произвольно выбранного начального момента времени.

На рис. 1.1 тело отсчета О находится в начале координат. Описывая движение, чаще всего используют прямоугольную или декартову систему координат. Положение материальной точки Му декартовой системе координат определяется тремя координатами х, у, 2 или радиусом-вектором г.

Радиус-вектор г - вектор, проведенный из начала системы координат до данной точки. Длина радиуса-вектора г, то есть его модуль расстояние, на котором точка М находится от начала координат, а стрелка показывает направление на эту точку. В случае движения материальной точки М конец радиуса-вектора описывает в пространстве некоторую линию - траекторию.

Траектория * - непрерывная линия, которую описывает точка во время своего движения. По форме траектории механические движения классифицируют на прямолинейные и криволинейные. Прямолинейный - это движение, траектория которого в выбранной системе отсчета прямой. Криволинейный - это движение, траектория которого в выбранной системе отсчета с некоторой кривой линией.