1. Определение положения точки в пространстве.

Для описания движения точки, т.е. изменения ее положения с течением времени, прежде всего, надо в любой момент времени ука­зать ее местоположение координатным или векторным способом.

Таким образом, зная координаты точки, можно определить величину (1) радиус-вектора, и его направление в пространстве по так называемым направляющим косинусам (2), (3) и (4).

Для определения характеристик движения вводят три вектора: перемещения, скорости и ускорения.

Вектор перемещения.

Для определения перемещения точки в пространстве вводят вектор перемещения.

Н апример, за промежуток времени t точка перемещается из положения 1 в положение 2 (рис. 2), определяемые векторным способом указанием радиус-векторов и ; вектором перемещения называют вектор, проведенный из начального положения 1 в конечное 2 перемещаемого тела. Из векторного треугольника видно, что вектор перемещения равен приращению радиус-вектора точки.

Вектор перемещения за конечный промежуток времени в общем случае не совпадает с направлением движения.

2. Вектор скорости.

Вектором скорости называют вектор, определяющий быстроту и направление движения.

Вектором истинной (мгновенной) скорости называют предел, к которому стремится значение вектора средней скорости при бесконечном убывании промежутка времени:

Так как при движении тела в общем случае изменяются все три его координаты, часто бывает удобным рассматривать скорость дви­жения точки вдоль отдельных координатных направлений (компоненты или составляющие вектора скорости). Компоненты средней скорости равны:

Компоненты же мгновенной скорости определяются как

Вектор ускорения.

Вектором ускорения называют вектор, определяющий быстроту и направление изменения вектора

скорости. Аналогично определени­ям для вектора скорости вводятся понятия среднего и мгновенного

ускорения:

Ускоренное движение Замедленное движение

Как видно из рисунков, в обоих случаях вектор d направлен в сторону вогнутости траектории. При ускоренном движении он отклоняется в сторону движения, при замедленном - в противоположную

П оэтому вектор ускорения лежит в плоскости, содержащей касательную к траектории в данной точке и прямую, параллельную касательной в соседней точке траектории.

Двигаясь вдоль траектории, за промежуток времени t точка про­ходит путь S скорость ее изменяется от  до ₁, при этом ₁ составляет угол  (альфа) с осью O_t. По определению мгновенного ускорения:

:

С учетом этих замечаний выражение для нормальной составляющей вектора ускорения принимает вид

Для выяснения физического смысла ускорения рассмотрим два частных случая движения.

Равномерное криволинейное движение (V=const, k<>0). В этом случае, как видно из (14) и (16),

Н еравномерное прямолинейное движение (V<>соnst , K=0). При таком движении

Следовательно, касательная составляющая ускорения определяет изменение вектора скорости по величине, а нормальная - по направлению.