Кинематика поступательного движения

Кинематика – это раздел механики, который занимается описанием механического движения материальных точек без анализа причин, вызывающих это движение. Конкретная форма, характер механического движения зависят от того, относительно какого тела рассматривается движение данного тела.
Важным частным случаем механического движения тела является поступательное движение, при котором любая прямая, проведённая в этом теле, перемещается вместе с ним без изменения своей ориентации в пространстве. При поступательном движении тела все его точки движутся одинаково.
Движение любого тела рассматривается относительно системы отсчёта. Тело отсчёта, связанная с ним система координат и прибор для измерения времени составляют систему отсчёта.
Основной задачей кинематики является определение положения тела (материальной точки) в пространстве в данный момент времени. Существуют два способа определения положения тела: координатный метод, основанный на использовании декартовой системы координат, и векторный метод, который использует радиус-вектор Кинематика поступательного движения - student2.ru .

Для описания движения тела используют модель – материальную точку. Материальной точкой называют тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.
Совокупность положений, занимаемых этой точкой в пространстве, с течением времени образует непрерывную линию, называемую траекторией. Длину траектории Кинематика поступательного движения - student2.ru называют длиной пути (или просто путём).
Вектор Кинематика поступательного движения - student2.ru , соединяющий начальное и конечное положение точки, называется вектором перемещения (или просто перемещением).

Кинематика поступательного движения - student2.ru .
Чтобы охарактеризовать в целом быстроту движения тела по траектории, вводят понятие средней скорости ( Кинематика поступательного движения - student2.ru ) как отношения длины пути Кинематика поступательного движения - student2.ru к времени движения Кинематика поступательного движения - student2.ru :

Кинематика поступательного движения - student2.ru .Размерность Кинематика поступательного движения - student2.ru . Средняя скорость вдоль траектории – это скалярная величина.

Есть понятие средней скорости перемещения: это отношение модуля перемещения к времени движения тела:

Кинематика поступательного движения - student2.ru .

Для определения скорости тела (материальной точки) в данный момент времени в данной точке траектории вводится понятие мгновенной скорости. Предел отношения Кинематика поступательного движения - student2.ru при неограниченном уменьшении промежутка времени называется мгновенной скоростью:

Кинематика поступательного движения - student2.ru ,

где Кинематика поступательного движения - student2.ru – производная от вектора перемещения по времени.

Мгновенная скорость – величина векторная, направленная по касательной к траектории движения. Модуль мгновенной скорости определяется выражением:

Кинематика поступательного движения - student2.ru ,
где Кинематика поступательного движения - student2.ru – производная пути по времени.
Движение одного и того же тела часто рассматривается в разных системах отсчёта. При этом кинематические характеристики движения при переходе из одной системы отсчёта в другую могут изменяться или оставаться одинаковыми. Характеристики, имеющие одинаковые значения в разных системах отсчёта, называют инвариантными. При условии, что скорость движения тел много меньше скорости света, инвариантными величинами являются промежуток времени, длина отрезка.
Величины, зависящие от выбора системы отсчёта, в которой производится их измерение, называют относительными. Относительными величинами в кинематике являются координаты, перемещение, скорость. Относительна и траектория движущейся точки. Относительность вида траектории можно продемонстрировать и в лаборатории, например, отметив на ободе колеса тележки точку и наблюдая за её перемещением при движении тележки. В системе отсчёта, связанной с тележкой, траекторией точки будет окружность. В системе отсчёта, связанной с Землёй, траекторией точки будет сложная кривая, называемая циклоидой.

Наши рекомендации