5. Механічний рух. Відносність руху. Система відліку. Шлях і переміщення. Додавання швидкостей.

Кінематика - Розділ механіки, у якому розглядаються опис механічного руху, без урахування впливу діючих на тіло сил.

Механічний рух - це зміна положення тіла відносно інших тіл або одних його частин відносно інших (людина йде відносно Землі; рух рук відносно тулуба). Інші приклади механічного руху показано на рис.2.1.3а, б, в).

Механічну форму руху матерії вивчає розділ фізики - "Механіка". Основне завдання механіки - знайти положення тіла в просторі в будь-який момент часу. Механічний рух відбувається у просторі і часі. Поняття простору і часу - фундаментальні по-няття, які неможливо визначити через якісь більш прості.

Для вивчення механічного руху, що відбувається у просторі і часі, потрібно перед усім уміти вимірювати проміжки часу і відстані.

Механічні рухи оточуючих тіл поділяють на: поступальний, обертальний та коливальний (система періодично повертається в положення рівноваги, наприклад коли-вання листків на дереві під дією вітру) рухи (рис.2.1.4а, б, в).

Особливості поступального руху (рух пасажирів разом з ескалатором, рух різця токарного станка тощо):

1) довільна пряма у тілі лишається паралельною собі;

2) усі точки мають однакові траєкторії, швидкості, прискорення.

Ц і умови не виконуються для обертального руху тіла (рух колеса автомобіля, колеса огляду, Землі навколо Сонця і своєї осі тощо).

Через складність фізичного світу, вивчаючи реальне явище, його завжди доводиться спрощувати і замість самого явища розглядати ідеалізовану модель. Так, для спрощення в умовах певних задач розмірами тіл можна знехтувати. Абстрактне поняття, яке замінює реальне тіло, що рухається поступально і розмірами якого можна знехтувати в умовах реальної задачі, називається матеріальною точкою

Система відліку. Основні кінематичні величини

Для опису механічного руху, як і інших фізичних процесів, що відбуваються в просторі і часі, використовують систему відліку. Система відліку - це сукупність тіла відліку, пов'язаної з ним системи координат (декартової або іншої) і приладу для відліку часу (рис.2.1.5).

Систему відліку в кінематиці вибирають, керуючись лише міркуваннями зручності для математичного опису руху. Ніяких переваг однієї системи над іншою в кінематиці не існує.

Розглянемо деякі кінематичні величини.

- характеристику положення матеріальної точки у даній системі відліку - вектор , проведений з початку координат у точку її розміщення;

- траєкторію - лінію руху, яку описує кінець вектора , або уявну лінію, вздовж якої рухається тіло;

- шлях S - відстань, яку проходить тіло вздовж траєкторії, вимірюється в метрах;

- переміщення - вектор , проведений з початкової точки траєкторії в кінцеву (його часто позначають через ).

Для опису механічного руху треба знати ще й темп руху. Він характеризується швидкістю. Середня швидкість є скалярною величиною і дорівнює відношенню пройденого шляху до часу:

.

Миттєва швидкість - дотичний до траєкторії вектор, що визначається за формулою:

де - нескінченно мале переміщення матеріальної точки; нескінченно малий проміжок часу, за який це переміщення здійснено. Це основна характеристика поступального руху тіла, що міститься в означенні імпульсу матеріальної точки: . Миттєву швидкість показує спідометр автомобіля.

Прискоренням називається зміна швидкості тіла за одиницю часу.

Формула прискорення