Основні поняття кінематики
Кінематика – розділ механіки, що вивчає руху тіл без з’ясування причин, що викликають ці рухи.
Механічним рухом тіла називають зміну його положення в просторі по відношенню до інших тіл. Рухаються пішоходи по вулицях, а машини – щодо інших машин і пішоходів. Вода в річці рухається щодо берегів. Літаки летять над землею, Місяць обертається навколо Землі, а Земля навколо Сонця, а воно в свою чергу рухається щодо інших зірок, а ті – один щодо одного. Рухаються молекули, атоми й електрони. Практично всі явища навколишнього світу супроводжуються рухами тел.
Щоб описати рух будь-якого тіла необхідно визначати його положення щодо будь-якого тіла відліку в різні моменти часу. Наприклад, вивчаючи рух людини по дому, візьмемо в якості тіла відліку підлогу кімнати. Визначаючи положення людини в кімнаті, скористаємося методом координат, для чого проведемо на підлозі дві взаємно перпендикулярні прямі Ox і Oy, наприклад, уздовж двох стін (див. Рис. 2). Крапку Про перетину прямих Ox і Oy називають початком координат, прямі – координатними осями, а всі разом вони утворюють систему координат. Системою відліку називають сукупність тіла відліку і пов’язаної з ним системи координат. Тепер виміряємо відстань xч від того місця, де стоїть людина, до осі Oy, і відстань yч до осі Ox. Координатами людини в обраній нами прямокутній системі координат є xч і yч.
Щоб знайти координати тіла, що знаходиться, на деякій відстані від підлоги, наприклад, люстри, що висить на стелі, проведемо через вбрання початок координат (точку О) пряму Oz, перпендикулярну підлозі (див. Рис.2). Після цього від люстри опустимо перпендикуляр на підлогу, виміряємо довжину Zл цього перпендикуляра і координати точки, де він торкнувся підлоги – Xл і yл. Координатами люстри в обраній нами системі координат є Xл, yл і Zл. Координати можуть брати позитивні і негативні значення, наприклад, координата Zл люстри, що висить у сусідів поверхом нижче буде негативна, якщо використовувати обрану нами систему відліку.
Лінія, по якій рухається тіло, називають траєкторією його руху. Якщо траєкторією є пряма лінія, то рух називають прямолінійним, а якщо крива – криволінійним. Довжину ділянки АБ траєкторії називають пройденим шляхом, а вектор АБ, що з’єднує початкову та кінцеву точку цієї ділянки – переміщенням (див. Рис.2, праворуч). У Міжнародній системі одиниць (СІ) координати тіла, пройдений ним шлях і величину вектора переміщення вимірюють у метрах (м).
Рух тіла може відбуватися швидко чи повільно. Щоб визначити швидкість руху вводять поняття швидкості руху або миттєвої швидкості руху. Швидкістю v тіла називають межу відношення переміщення s тіла до проміжку часу t, за яке воно сталося, при прагненні t до нуля:
В СІ одиницею часу є секунда (с), а одиницею швидкості – метр за секунду (м / с).
Будь-яке рух тіла і спокій відносні. Якщо швидкість руху тіла в системі відліку С1 дорівнює v1, а С1 рухається по відношенню до іншої системи С2 поступально (тобто не обертаючись навколо якоїсь осі) зі швидкістю v, то швидкість тіла в системі відліку С2 буде дорівнює v1 + v. Цей висновок називають правилом додавання швидкостей. Так, описуючи рух сплячого пасажира поїзда, що йде, вагон поїзда можна вибрати тілом відліку, і щодо цієї системи відліку пасажир буде нерухомий. Проте в системі відліку, пов’язаній із землею, навіть сплячий пасажир буде рухатися зі швидкістю поїзда.
(2 votes, average: 3.00 out of 5)