Механическая форма движения материи.
Движение - основное свойство материи, включающее в себя любое изменение.
Рассматривают различные формы движения: физические, биологические, социальные и др. Носителями их являются различные материальные образования. Простейшая форма – механическое движение - свойственна любым материальным объектам. Это - изменение положения в пространстве с течением времени.
Изучение механического движения осуществляется на основе двух подходов: кинематического (кинематики), описывающего движение без анализа причин его вызывающих, и динамического (динамики), исследующей причины данного вида движения.
Перемещение, скорость, ускорение.
Основные
кинематические характеристики движения
некоторой точки: радиус-вектор (
)
– вектор, определяющий положение объекта
(материальной точки) в системе координат
(рис. 1):
;
(1)
перемещение
– изменение радиуса-вектора (
);
скорость – векторная величина, мера быстроты движения, численно равная производной от радиуса-вектора по времени:
;
(2)
ускорение – векторная величина, мера быстроты изменения скорости, в простейшем случае равная отношению изменения скорости ко времени изменения:
;
(3)
Фундаментальным свойством движения является его относительность. Она выражается в том, что для его параметры зависят от выбора системы отсчета: связанной с телом отсчета системы координат и выбранного способа измерения времени. Таким образом, положение объекта (координаты), скорость, вид траектории зависят от того, в какой системе отсчета они рассматриваются. Согласно сформулированному Галилеем принципу инерции существуют системы отсчета, в которых тела движутся без ускорения (равномерно и прямолинейно) при отсутствии действия других тел. Такие системы отсчета называются инерциальными. Начало координат этих систем связано с телом, свободным от действия других тел. Инерциальные системы отсчета – идеализация. Если масштаб движения намного меньше размеров Земли, геоцентрическая система может считаться инерциальной. С большим основанием таковой считается гелиоцентрическая система отсчета, еще ближе к инерциальной система, связанная с удаленными звездами. Для инерциальных систем отсчета справедлив принцип относительности Галилея: никакими механическими опытами, производящимися в какой-либо инерциальной системе отсчета, нельзя определить, покоится ли данная система или движется равномерно и прямолинейно. Другими словами, все инерциальные системы отсчета в отношении механических явлений физически равноправны, законы механики в них имеют одинаковую форму (абсолютны).
Относительность скорости обусловливает классический закон сложения скоростей (при переходе из одной системы отсчета в другую): скорость тела в любой системе отсчета определяется векторной суммой скоростей:
;
(4)
здесь
- скорость тела в одной системе отсчета
(покоящейся),
- скорость в другой системе (движущейся),
- скорость движущейся системы относительно
покоящейся.