Кинематика — раздел механики, изучающий движение тел без учета причин, вызвавших это движение. Основной задачей кинематики является нахождение положения тела в любой момент времени, если известны его положение, скорость и ускорение в начальный момент времени.
Механическое движение — это изменение положения тел (или частей тела) относительно друг друга в пространстве с течением времени. Для описания механического движения надо выбрать систему отсчёта.
Тело отсчета — тело (или группа тел), принимаемое в данном случае за неподвижное, относительно которого рассматривается движение других тел.
Система отсчета — это система координат, связанная с телом отсчета, и выбранный способ измерения времени (рис. 1.1).
Рис. 1.1 Система отсчета |
Рис. 1.2 Системы координат |
Материальная точка — тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. Этой моделью пользуются в тех случаях, когда линейные размеры рассматриваемых тел много меньше всех прочих расстояний в данной задаче или когда тело движется поступательно.
Поступательным называется движение тела, при котором прямая, проходящая через любые две точки тела, перемещается, оставаясь параллельной самой себе. При поступательном движении все точки тела описывают одинаковые траектории и в любой момент времени имеют одинаковые скорости и ускорения. Поэтому для описания такого движения тела достаточно описать движение его одной произвольной точки
Линия, которую описывает движущееся тело в определенной системе отсчета, называется траекторией.
В зависимости от вида траектории различают прямолинейное и криволинейное движение.
Путь s — скалярная физическая величина, определяемая длиной траектории, описанной телом за некоторый промежуток времени. Путь всегда положителен: s > 0.
Перемещение тела за определенный промежуток времени — направленный отрезок прямой, соединяющий начальное и конечное положение тела. Пример: Из дома в школу и домой = перемещение будет 0.
Модуль перемещения не может быть больше пути. Знак равенства относится к случаю прямолинейного движения, если направление движения не изменяется.
Скорость — мера механического состояния тела. Она характеризует быстроту изменения положения тела относительно данной системы отсчета и является векторной физической величиной.
Относительность движения
Величины, зависящие от выбора системы отсчета, в которой производится их измерение, называют относительными. Например - скорость движения тела.
Представим движущийся поезд и неподвижного пассажира внутри него. Относительно поверхности земли пассажир будет перемещаться со скоростью поезда. А если систему отсчёта выбрать поезд, то относительно его скорость пассажира будет равна нулю.
Рассмотрим другие примеры, которые часто встречаются в задачах:
1. Если два тела едут друг к другу навстречу, то их относительная скорость приближения друг к другу будет равна сумме их скоростей движения.
2. Если тела будут двигаться в разные скорости, то их относительная скорость удаления друг от друга так же будет суммироваться. Всё зависит от поставленного вопроса.
3. Если мотоциклист едет и ему дует встречный ветер, то скорость мотоциклиста относительно поверхности земли будет равна разности скоростей. Так как ветер мешает двигаться и вектор скорости направлен в противоположную скорость движению мотоциклиста.
4. Если для третьего случая требуется найти их относительную скорость, то скорости нужно складывать. Это частный случай первого пункта. Только вместо второго тела - ветер.
