Основні поняття кінематики

Основними поняттями в кінематиці є рух, простір і час, відстань, шлях, швидкість, прискорення. Ці поняття натурально зберігають своє значення і при вивченні кінематики твердого тіла, що являє собою незмінну систему матеріальних точок.

Рух, як було зазначено раніше, охоплює всі зміни, що відбуваються у Всесвіті. В кінематиці розглядають найпростішу форму руху матерії - механічну, тобто переміщення тіл у просторі і часі.

Під рухом в механіці розуміють зміну з часом положення даного об’єкта по відношенню до іншого. Характер руху суттєво залежить від вибору тіла, з яким зв’язаний спостерігач. Реальне або умовне тверде тіло, по відношенню до якого визначають положення чи рух інших об’єктів, називають системою відліку. Простір в механіці розглядається як тривимірний і евклідовий. Час уважається універсальним, тобто таким, що плине абсолютно однаково в будь-якій системі відліку.

Простір і час являють собою форми існування матерії. У класичній механіці час приймають як безперервно змінювану величину, при цьому вважають, що зміна його в усіх системах однакова. Одиницею вимірювання є секунда: середньої сонячної доби. При вимірюванні часу слід розрізняти початковий момент часу, момент часу і проміжок часу.

Початковим моментом часу називають довільний момент часу, прийнятий умовно за початок відліку часу(t=0).

Моментом часу називають число секунд, що пройшло від початкового моменту часу, відповідного початку руху тіла (або коли почали спостерігати за цим рухом), до .даного моменту ( та.ін.)

Проміжок часу визначає число секунд, що відокремлюють два будь-які послідовних моменти часу ( )

Траєкторією точки називають безперервну лінію, яку описує точка при своєму русі. Траєкторія частково характеризує рух. Якщо траєкторія пряма, рух називають прямолінійним, якщо крива - криволінійним. Наприклад, прямолінійний рух здійснюють точки поршня, що рухається зворотно-поступально в циліндрі двигуна; точки ободу шківа, що обертається, здійснюють криволінійний рух - їх траєкторії є кола.

Для повної характеристики руху необхідно знати його швидкість і прискорення.

Швидкістю точки називають векторну величину, що характеризує швидкість зміни руху і напрям руху. Швидкість позначають буквою і за одиницю в системі СІ приймають метр за секунду (м/с) .Якщо швидкість стала,то рух буде рівномірний, у противному разі - нерівномірний.

Прискоренням точки називають векторну величину, що характеризує зміну модуля і напряму швидкості. Прискорення позначають буквою і вимірюють в метрах за квадратну секунду (м/с²).

Відстань визначає положення рухомої точки М він початку відліку, позначається малою буквою s. Відстань може бути додатна, від’ємна і така, що дорівнює нулю.

Необхідно розрізняти поняття "відстань" і "шлях". Уявімо собі тіло, кинуте вертикально вгору і вважатимемо за початок відліку точку на поверхні Землі, з якої почався рух. У момент часу, коли тіло впаде на Землю, відстань від початку відліку дорівнюватиме нулю, а пройдений шлях - подвійній висоті піднімання. У той же час для найвищої точки піднімання величини відстані та пройденого шляху збігаються. Нарешті, вказані поняття збігаються, коли рух відбувається весь час в одному напрямі і за початок відліку взята точка простору, з якої почався рух.

Для довжини шляху зберігають таке саме позначення, як і для відстані s і лише тоді, коли тотожність позначень може призвести до недоречностей, шлях позначають великою буквою S. У СІ за одиницю відстані і шляху прийнято метр (м).

Кінематично задати рух матеріального об’єкту (тіла, точки) – означає задати положення цього об’єкту відносно обраної системи відліку в будь-який момент часу. Якщо положення об’єкта визначається певними параметрами, то необхідно задати залежність параметрів від часу. Така залежність називається кінематичними рівняннями руху або законом руху.

Основними питаннями кінематики є виявлення математичних способів задання руху і методів визначення всіх кінематичних величин, що характеризують даний рух.

Питання для самоконтролю

1) Що вивчає кінематика?

2) У чому суть відносності понять "спокій" і "рух"?

3) Які способи задавання руху використовують в кінематиці?

4) Що таке траєкторія руху точки?

5) Що називають швидкістю руху точки?

6) Як напрямлений вектор швидкості руху точки?

7) Що називають прискоренням руху точки?

Заняття 21