ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАДАЧИ КИНЕМАТИКИ

Термин "кинематика" происходит от греческого слова, что означает движение. Кинематика изучает механическое движение тел с геометрической стороны, без учёта причин, вызывающих движение. От геометрии кинематика отличается по существу тем, что при рассмотрении движения тел в пространстве принимается во внимание ещё и время движения.

Механическим движением или механической формой движения называется процесс непрерывного изменения положения тел (или частей тела) в пространстве относительно друг друга. Всякая определённая часть вещества называется материальным телом. Частица вещества, заключённая внутри столь малой сферы, что положение этой сферы вполне определяется положением её центра, называется материальной точкой. В ряде задач механики понятие материальной точки обобщается. Если условия задачи таковы, что можно пренебречь размерами тела, то это тело можно рассматривать как материальную точку. Например, при — изучении движения Земли или других планет относительно Солнца, их можно рассматривать как материальные точки.

Из определения механического движения следует, что говорить об изменении положения тела можно лишь по отношению к какому- либо другому телу. Положение тела по отношению к другому определяется с помощью некоторой системы координат, неизменно связанной с твёрдым телом. Такую систему координат называют системой отсчёта, а твёрдое тело — телом отсчёта.

Система отсчёта называется основной или “абсолютной”, если в рассматриваемой задаче можно не учитывать движение этой системы.

Движение материальных тел совершается в пространстве и времени. В механике моделью реального пространства считается евклидово трёхмерное пространство. Геометрические свойства этого пространства одинаковы во всех направлениях, т. е. это пространство однородно и изотропно.

Отражением реального времени считается абсолютное время, т. е. время, протекающее одинаково во всех системах отсчёта. За единицу времени принимается одна секунда, определяемая как часть средних солнечных суток.

В классической механике метрические свойства пространства и времени считаются независимыми от движущейся материи, поэтому трёхмерное евклидово пространство и абсолютное время лишь приближённо отражают реальные свойства пространства и времени. Однако это приближение даёт достаточную для практики точность при изучении движений, рассматриваемых в механике Ньютона, т. е. движений со скоростями намного меньшими скорости распространения света.

В основании кинематики лежат аксиомы геометрии Евклида. Для обоснования кинематики не нужны какие-либо новые аксиомы, т. к. кинематика отличается от геометрии лишь тем, что движение в ней изучается во времени.

Изменение положения точки или тела вызывается физическими причинами. Зная эти причины, можно определить движение точки или тела. В кинематике не рассматривают физические причины движения. Поэтому для изучения движения объекта, нужно задать это движение. Принято задавать движение точки описанием её положения в каждый момент времени. Кинематически задать движение точки — это значит задать функции, определяющие положение точки в любой момент времени в выбранной системе отсчета. Существует две основных задачи кинематики:

Первая основная задача кинематики — установление способов задания движения.

Вторая задача кинематики — определение кинематических характеристик движения точки: траекторию, скорость, ускорение.