MexLekcii2010prn
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2. . .
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. „ , , , ...”
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( ),
( ) .
, , (
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„ ” ?).
„ ”
.
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,
.
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„ ” (1687 .)
–
, –
– „
”.
, (“ ”).
,
( ) ( –
) ,
: „ ”.
.
. ,
11
2
, .
, .
.
,
.
– .
.
) , .
.
, (
). , –
,
29,3×103 ( 3×10-2 2,
.»6×10-3 2). 2-3
.
, ,
.
(» ) (
).
.
, :
) , ( –
), – . ,
, .
(
,
) 3-
, – .
: , , , .
,
10-15 1026 .
.
(2- ):
12
2
1)– ( ),
, 0. , ,
, ,
( . 1 );
2)– ( ) 0 ( ) , .
ρ ϕ ( .1 );
. 1
(3- ):
3)–
. 0 – ,
– , , Z.
x, y, z ( . 1 ).
. :
( )
” Z.
4)– ,
( Z). Z 0.
z Z, ρ Z (
ρ) ϕ ,
( . 2 ).
5) – , , ,
0 ( Z). 0 – .
: r , 0
, ϕ, , θ
Z ( . 2 ).
13
2
. 2
,
, .
:
x = r×cosj; y = r×sinj; z = z. |
(1) |
:
x = r×sinq×cosj; y = r×sinq×sinj; z = r×cosq. |
(2) |
( ) ,
j ( ),
:
ìx = x¢cos j - y¢sin j |
; |
ìx¢ = x cos j + y sin j |
. |
(3) |
í |
í |
|||
îy = x¢sin j + y¢cos j |
|
îy¢ = y cos j - x sin j |
|
|
3-
, ,
.
.
-
.
( F, v, a).
, .
.
, .
– ,
, – , :
. ( ) r (
14
2
), , , z (
). r , , z – r
– , i, j, k,
( . 3):
|
|
r = xi + yj + zk. |
(4) |
|
|
|
, |
|
|
||
|
. |
||
|
|
– , |
|
|
' . |
||
|
r - |
||
. 3 |
r' ' |
||
( . . 4): |
|
||
|
|
||
|
|
r = a + r'. |
(5) |
. 4
(5) :
xi +yj+zk = a+x'i'+y'j'+z'k'. |
(5 ) |
'
.
.
(|i|=1) (5 ), ,
i×i=i2=1, a i×j=0, i×k=0 (
90 , cos90 =0). :
x=i×a + i×i'x' + i×j'y' + i×k'z' = a + cos(i×i')×x' + cos(i×j')×y' + cos(i×k')×z';
' = -a + cos(i'×i)×x + cos(i'×j)×y + cos(i'×k)×z.
:
.
15
2
ìx = x¢cos j - y¢sin j |
(1) |
|
x |
sin j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
í |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, : |
|
|||||||||||||
îy = x¢sin j + y¢cos j |
|
|
|
|
|
cos j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ì |
¢ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¢ |
|
|
¢ |
|
|
¢ |
sin |
2 |
j |
|
|||
ïx ×sin j = x |
cos j×sin j - y |
sin j×sin j = x |
sin j×cos j - y |
|
|
||||||||||||||||||||
- í |
¢ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¢ |
|
|
|
¢ |
|
|
¢ |
|
|
|
2 |
|
||
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
j |
|||||||||
îy ×cos j = x |
|
sin j×cos j + y |
|
cos j×cos j = x |
sin j×cos j + y |
|
|||||||||||||||||||
: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
y cos j - x sin j = y¢. |
|
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||||||||
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||
(1) |
|
|
cos j |
|
|
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|||||||||||||||
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|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
sin j |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
ì |
¢ |
cos |
2 |
|
¢ |
sin j×cos j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ïx ×cos j = x |
|
|
|
j - y |
|
|
|
x cos j + y sin j = x¢ |
|||||||||||||||||
+ í |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Þ |
|||||||||||
ï |
¢ |
sin |
|
¢ |
cos j×sin j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
îy ×sin j = x |
|
|
j + y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16
3
3.
. , ,
. ,
, .
. .
§1.
,
. ,
.
, – ,
, .
, ,
. :
,
, ,
, , ,
.
, , ,
,
. –
(R »1,7×106 , L »3,8×108 R/L»5×10-3. :
R »6,4×106 , L »1,5×1011 ).
– ,
, .
( , ,
, , ), ,
.
–
. ,
( ,
) . – ,
, ,
, ,
. ,
( –
), ,
.
17
3
,
. ,
– .
:
.
, .
.
,
. ,
(
).
( ).
1.( ) . – ,
.
S, t.
–
,
:
S = S(t) – .
2.,
r:
r= r(t) – .
3.,
3-
:
x = x(t), y = y(t), z = z(t).
, .
.
( )
, ,
, .
|
|
r=(r2–r1) – , |
||||||||||
|
t = t2-t1 ( . 1). |
|
||||||||||
|
|
- |
||||||||||
|
|
|
r |
|||||||||
|
|
, |
||||||||||
|
|
|
v = lim |
r2 |
− r1 |
= lim |
r |
= |
dr |
= r . |
(1) |
|
|
|
|
t →0 t |
|
− t |
t →0 |
t |
|
dt |
& |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
. 1 |
. |
||||||||||
, |
18
3
S=f(t) ( S t),
( . .1).
§2. . ( )
(v=const) ( , v=v(t)),
– .
(DS = Dr),
,
). , v
, (
).
r(t) = x(t)×i + y(t)×j + z(t)×k, v ,
:
v = |
dx |
i + |
dy |
j + |
dz |
k = vxi + vy j + vzk , |
(2) |
dt |
dt |
|
|||||
|
|
|
dt |
|
v , v , vz ( )
v, ( ) :
|
v = vx2 + v2y + vz2 |
|
( ). (3) |
||||||||
|
. (2) |
||||||||||
v: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v×v = vx×i×v + vy×j×v + vz×k×v, |
, ab = ab×cosj |
|||||||||
|
v2 = vx× v cos(i,v) + vy× v cos(j,v) + vz× v cos(k,v) = |
||||||||||
|
= vx× v |
v |
x |
+ vy× v |
v y |
+ vz× v× |
v |
z |
= vx2 + v2y + vz2 . |
||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
v |
|
v |
|
v |
|
|
|||
|
|
|
|
|
,
.
– .
, ,
( ).
|
|
v |
x |
= |
dx |
, |
|
v |
x |
(t) = |
d |
(x(t) |
,) |
dx |
= v (t)dt ; |
||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
x |
|||||
|
|
x1 |
|
|
t1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
òdx = x1 - x0 = ò vx (t)dt ; |
v =const |
x1 - x0 = vx (t1 - t0 ) . (4) |
||||||||||||||||||||
|
|
x0 |
|
|
|
|
t0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
– Dv/Dt |
Dt 0, |
|
d2r |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
a = lim |
|
Dv |
= |
dv |
|
= |
d æ dr ö |
&& |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
÷ = |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
t→0 Dt |
|
dt |
|
dt è dt ø |
dt2 |
|
|
19
3
a =| a |= ax2 + ay2 + az2
,
|
æ dv |
ö2 |
æ dvy ö2 |
æ dv |
ö2 |
æ d2x ö2 |
æ d2y ö2 |
æ d2z ö2 |
||||||||||||||||
= |
ç |
|
x |
÷ |
+ ç |
|
÷ |
+ ç |
|
z |
÷ |
= |
ç |
|
|
÷ |
+ ç |
|
|
÷ |
+ ç |
|
|
÷ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
è |
dt ø |
ç |
dt |
÷ |
è |
dt ø |
|
ç |
|
2 ÷ |
ç |
|
2 ÷ |
ç |
|
2 ÷ |
|||||||
|
è |
ø |
|
è dt |
ø |
è dt |
ø |
è dt |
ø |
ax |
= |
dv |
, |
ax |
(t) = |
d |
(v(t) ,) |
dv = ax (t)dt ; |
|
|
|||||||
|
|
dt |
t1 |
|
dt |
|
||
|
v1 |
|
|
|
|
|||
|
òdv = v1 - v0 = òax (t)dt . |
(5) |
||||||
|
v0 |
t 0 |
|
|
|
|
,
, . (
) ,
( , ).
(v = const): = 0+ vt 0 = 0, = vt.
( )
( =const)
v(t) = v + at |
Þ |
dx |
= v |
+ at Þ dx = v dt + atdt , |
|
||||
|
|
||||||||
|
0 |
|
dt |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
x |
t |
t |
|
|
at2 |
|
|||
òdx = òv0dt + òatdt |
|
x = x0 + v0t + |
|
, |
(6) |
||||
2 |
|||||||||
x0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
0 – , t=0; v0 –
; – ( = ±const, ,
– ).
t v = v0 + at ,
v = v0 + v . (6), ,
2
: |
v2 - v2 |
= 2ax |
|
v - v |
|
|
= Dv = |
2ax |
= |
ax |
. |
(7) |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v + v0 |
|
v |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
>0, , |
<0 |
, |
||||||||||||||||
=0 – , (v =const). |
||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
: |
|
|
|
|
x2 - x1 |
|
Dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
: |
|
v |
= |
= |
– |
|
|
|
|
|
|
(8) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
t |
2 |
- t |
|
Dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dt, |
|||
v = DS , S – , ; |
|||
Dt |
dx |
|
|
: v = |
& |
(8 ) |
|
|
º x – |
dt
( ) t;
20