Теория

КИНЕМАТИКА

Механическое движение. Материальная точка. Система отсчета. Траектория.

Путь и перемещение.

Механика – раздел физики, изучающий механическое движение тел.

Механическое движение тел – это изменение  положения тела или частей тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Кинематика – раздел механики, в котором изучается движение тел без учета причин, вызывающих это движение.

Материальная точка – это физическое тело, размерами и формой которого в данных условиях движения можно пренебречь,   если:

1.      расстояние, которое проходит тело, много больше размера самого тела

2.     Тело движется поступательно

     Для однозначного определения положения тела необходимо задать систему отсчета:

1)      тело отсчета (например, Земля);

2)      систему координат, связанную с телом отсчета (декартова прямоугольная система координат);

3)      часы, связанные с телом отсчета.

Часто движение точки происходит в одной плоскости. Поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать движение в плоскости, например, , где имеется декартова система координат с осями  и . Движение также может происходить вдоль одной прямой, например, вдоль оси .

Траектория – линия, по которой  движется материальная точка (тело).

Пройденный путь - расстояние, отсчитываемое вдоль траектории за время  t.

Вектор перемещения (или перемещение) – вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела

Отметим, что путь – скалярная величина, а перемещение – векторная.

Только при прямолинейном однонаправленном движении (движении, при котором направление скорости не изменяется) . Это выполняется, например, для следующих видов движения: прямолинейного равномерного, прямолинейного равноускоренного, прямолинейного равнозамедленного (в одну сторону).

Поступательное движение – это движение, при котором любая прямая, жестко связанная с движущимся телом, остается параллельной своему первоначальному положению, при этом все точки имеют одинаковые траектории и проходят одинаковые пути/ Поступательное движение может быть прямолинейным; криволинейным.

Вращательное движение – это  движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой, называемой  осью вращения.Любое движение можно представить как суперпозицию поступательного  и вращательного движения.

Скорость – физическая векторная величина, характеризующая направление и  быстроту движения.

При неравномерном движении величина  скорости тела изменяется с течением времени (то есть за одинаковое время совершается неодинаковое перемещение). Это движение характеризуется дополнительной величиной – ускорением.

Ускорение – это физическая векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости по величине и направлению.

Мгновенное ускорение – это первая производная скорости по времени и вторая производна пути по времени.

Свободное падение – движение тела в безвоздушном пространстве только под влиянием гравитационных сил (силы тяжести). Галилей  опытным путем установил, что все тела в безвоздушном пространстве падают на Землю с одинаковым ускорением =  9,8 Н/кг  . На экваторе ускорение свободного падения немного меньше, на полюсе немного больше (это обусловлено вращением Земли  вокруг своей оси и различными радиусами Земли на полюсе и на экваторе). В большинстве случаев можно считать, что вектор g направлен к центру Земли.

Алгоритм решения задач на свободное падение тел:

а) сделать рисунок к задаче с указанием направления векторов скорости и ускорения;

б) выбрать систему координат;

            в) записать уравнение зависимости координат и скорости от времени в  проекции на    координатные оси (получить систему уравнений);

г) найти решение данной системы уравнений с учетом начальных условий.