Классификация физических задач курса «Механика»
Конечно, в рамках курсовой работы невозможно рассмотреть каждую задачу из огромного множества всевозможных физических задач из курса «Механики». Однако можно выделить несколько классических, наиболее часто встречающихся «типовых» задач. Проведя выборку по типу рассматриваемого движения, а затем по набору исходных данных, можно составить определённую классификацию задач. Тогда нам не придётся решать каждую конкретную задачу отдельно, мы будем работать уже с целыми классами задач. Таким образом, решив одну «типовую» задачу в общем виде, мы можем уверенно утверждать, что решили сразу всю группу задач с аналогичным набором исходных параметров движения, отличающихся друг от друга лишь числовыми значениями. Следует сразу оговориться, что в данной курсовой работе будут рассматриваться лишь задачи на движение материальной точки, то есть сила сопротивления воздуха, сила трения и другие факторы, соответствующие реальному движению реального объекта рассматриваться не будут. Безусловно, это сделает полученную физическую картину более идеализированной, однако целью данной курсовой работы является не максимально возможное приближение условий физической задачи к реальным условиям, а рассмотрение качественно-нового способа её решения. Итак, внутри курса «Механика» можно выделить несколько видов движения: прямолинейное движение, движение в поле силы тяжести Земли и вращательное движение. Каждый вид движения имеет свою физико-математическую модель и может быть описан набором характеризующих его физических параметров и физических законов. Внутри каждого вида движения можно выделить несколько групп задач. Особенность этих групп заключается в том, что задачи внутри одной, отдельно взятой группы, имеют сходные наборы известных величин и отличаются друг от друга лишь их значениями. Решать их независимо друг друга означает раз за разом повторять единообразный порядок действий, большинство из которых будут сводиться к математическим вычислениям, поэтому столь необходимо создать чёткую и простую классификацию. Сначала следует разбить задачи, относящиеся к какому-либо разделов, по виду движения, исследуемого в задаче. Это позволит не только упорядочить всё множество задач, но и поможет построить определённую физико-математическую модель для каждого вида движения. После нужно выписать все фундаментальные физические законы и универсальные константы, используемые при описании данного вида движения. Затем разбить каждый вид движения на несколько более мелких категорий, типов движения. Внутри каждого типа следует выбрать несколько характерных (типовых) задач, ориентируясь на набор наиболее часто повторяющихся начальных условий. Проведём классификацию задач из курса Механики раздела Кинематика по представленной выше схеме:
1. Прямолинейное движение материальной точки
а) прямолинейное равномерное движение
б) прямолинейное неравномерное движение
- прямолинейное равноускоренное движение
- прямолинейное равнозамедленное движение
2. Движение в поле силы тяжести
а) баллистическое движение
- полное баллистическое движение («земля-земля»)
- бросок с земли на некую высоту («земля-воздух»)
- бросок с некой высоты на землю («воздух-земля»)
в) движение тела по вертикали
3. Вращательное движение
а) равномерное движение
б) неравномерное движение
Таким образом, составив классификацию физических задач из курса «Механика», раздела «Кинематика», можно выделить 9 «типовых задач». Далее посмотрим решение каждой задачи на примерах, взятых из задачников Волькенштейна, Кирика и Трофимовой.
