механічний рух

Поняття руху є надзвичайно загальним і охоплює найширше коло явищ. У фізиці вивчають різні види руху. Найпростішим з них є механічний рух.

Механічний рух це зміна положення тіла (або його частин) в просторі відносно інших тіл з плином часу.

1.2.1 Відносність руху

Якщо тіло А змінює своє положення щодо тіла В, то і тіло В змінює своє положення щодо тіла А. Інакше кажучи, якщо тіло А рухається відносно тіла В, то і тіло В рухається відносно тіла А. Механічне рух є відносним для опису руху необхідно вказати , щодо якого тіла воно розглядається.

Так, наприклад, можна говорити про рух поїзда щодо землі, пасажира щодо поїзда, мухи щодо пасажира та т. Д. Поняття абсолютного руху і абсолютного спокою не мають сенсу: пасажир, що спочивають щодо поїзда, буде рухатися з ним щодо стовпа на дорозі, здійснювати разом із Землею добове обертання і рухатися по орбіті навколо Сонця.

Тіло, щодо якого розглядається рух, називається тілом відліку.

1.2.2 Основна задача механіки

Основним завданням механіки є визначення положення тіла, що рухається в будь-який момент часу. Для вирішення цього завдання зручно представити рух тіла як зміна координат його точок з плином часу.

Щоб виміряти координати, потрібна система координат. Щоб вимірювати час, потрібний годинник. Все це разом утворює систему відліку.

Система відліку це тіло відліку разом з жорстко пов'язаної з ним (¾вмороженной¿ в нього) системою координат і годинами.

Система відліку показана на рис. 1.8. Рух точки M розглядається в прямокутній системі координат OXY Z. Початок координат O є тілом відліку.

Співвідношення (1.21) або (1.22) ми будемо називати законом руху. Таким чином, рішення основного завдання механіки для точки M складається в знаходженні закону руху цієї точки.

1.2.3 Матеріальна точка

У ряді випадків можна відволіктися від форми і розмірів досліджуваного об'єкта і розглядати його просто як рухому точку.

Матеріальна точка це тіло, розмірами якого можна знехтувати в умовах даної задачі.

Так, поїзд можна вважати матеріальною точкою при його русі з Москви до Сум, але не при посадці в нього пасажирів. Землю можна вважати матеріальною точкою при описі її руху навколо Сонця, але не її добового обертання навколо власної осі.

До характеристик механічного руху матеріальної точки належать траєкторія, шлях, переміщення, швидкість і прискорення.

1.2.4 Траєкторія, шлях, переміщення

Надалі, кажучи про рухомий (або спочиваючому) тілі, ми завжди вважаємо, що тіло можна прийняти за матеріальну точку. Випадки, коли ідеалізацією матеріальної точки користуватися не можна, будуть спеціально обумовлюватися.

Траєкторія це лінія, уздовж якої рухається тіло. На рис. 1.8 траєкторією точки M є синя дуга, яку описує в просторі кінець радіус-вектора

Шлях це довжина ділянки траєкторії, пройденого тілом за даний проміжок часу.

Переміщення це вектор, що сполучає початкове і кінцеве положення тіла.

Припустимо, що тіло почало рух у точці A і закінчило рух в точці B (рис. 1.9).

Мал. 1.9. Шлях і переміщення

Шлях, пройдений тілом, є довжина синьої дуги траєкторії ACB. переміщення тіла

це червоний вектор AB.

Зіставляючи формули (1.26) і (1.27), ми бачимо, що проекції вектора швидкості на координатні осі є похідними координат точки:

v x = x; v y = y; v z = z:

1.2.6 Прискорення

Формула (1.25) говорить про те, що вектор швидкості характеризує швидкість зміни радіусвектора тіла. Але швидкість тіла також може змінюватися швидше або повільніше. Прискорення це характеристика швидкості зміни вектора швидкості.

Припустимо, що в момент часу t швидкість тіла дорівнює

v, а через малий інтервал t швидкість стала дорівнює

a це межа відносини зміни швидкості

v до інтервалу t, коли цей інтервал прагне до нуля; інакше кажучи, прискорення це похідна швидкості: