2014-02-09
1182
Основные понятия и определения
ОСНОВЫ КИНЕМАТИКИ
Механикой называют раздел физики, посвященный изучению закономерностей простейшей формы движения материи – механического движения. Механическое движение состоит в изменении с течением времени взаимного расположения тел или их частей в пространстве.
Совокупность тела отсчета и связанных с ним координат и синхронизированных между собой часов образует систему отсчета.
Для описания механического движения обычно используется простейшая модель тела – материальная точка. Материальной точкой называют тело, формой и размерами которого в данной задаче можно пренебречь. Например, изучая движение Земли и других планет по орбитам вокруг Солнца, их рассматривают как материальные точки, т. к. линейные размеры планет пренебрежимо малы по сравнению с линейными размерами их орбит.
Опыт показывает, что, пока скорости тел малы по сравнению со скоростью света, линейные масштабы и промежутки времени остаются неизменными при переходе от одной системы отсчета к другой, т. е. не зависят от выбора системы отсчета. Это нашло свое выражение в ньютоновской концепции абсолютности пространства и времени. Механику, изучающую движения тел именно в этих случаях, называют ньютоновской.
|
|
|
При переходе же к скоростям, сравнимым со скоростью света, обнаруживается, что характер движения тел полностью изменяется. Линейные масштабы и промежутки времени уже зависят от выбора системы отсчета и в разных системах отсчета будут разными. Механику, основанную на этих представлениях, называют релятивистской. Естественно, что релятивистская механика является более общей и в частном случае малых скоростей переходит в классическую.
Кинематика – это раздел механики, где изучаются способы описания движений независимо от причин, обусловливающих эти движения. Существует три способа описания движения материальной точки: векторный, координатный и естественный.
 |
Векторный способ. В этом способе положение точки А задают радиусом-вектором
проведенным из некоторой неподвижной точки О выбранной системы отсчета в точку М (рис. 1.1). При движении точки M ее радиус-вектор меняется в общем случае как по модулю, так и по направлению, т. е. радиус-вектор точки M зависит от времени t. Геометрическое место точек, соответствующих окончанию радиуса-вектора 
, называют траекторией точки М.
Зависимость называется кинематическим законом движения материальной точки.
Скорость и ускорение. Для характеристики движения материальной точки вводят векторную величину – скорость, определяющую как быстроту перемещения в пространстве, так и направление движения в данный момент времени. Пусть в момент времени t точка находится в положении 1 и характеризуется радиусом-вектором 
, а в момент времени t + D t переместилась по дуге на расстояние s в положение 2 с радиусом-вектором 
(рис. 1.2). Средним вектором скорости движения называют величину отношения
|
|
|
.
 |
Рис 1.2
