Описание на механичното движение
Движението е неразделна форма на съществуване на материята във Вселената. Той характеризира промените, настъпващи в света около нас. Всеки атом на всяко тяло участва в движението. На повърхността на Земята и в близост до нея се движат например вода, пясък, атмосферен въздух, транспорт и др. Земята се върти около собствената си ос и около Слънцето, което заедно с всичко и планетите на Слънчевата система се движи спрямо центъра на Галактиката. Вселената като цяло се разширява.
Пълното описание на движението на макроскопично тяло, състоящо се от огромен брой движещи се частици, може да бъде разделено на два етапа.
Най-рационално е на първия етап да се разглежда движението на тялото като цяло, т.е. механичното движение.
Механичното движение е промяна в пространственото положение на тялото спрямо други тела във времето.
На втория етап методите на молекулярната физика изучават движението на молекулите в материята (вътре в тялото). Ако такова детайлизиране е излишно (например при анализиране на движението на планети, космически ракети, самолети, автомобили, влакове, кораби и т.н.), тогава можем да се ограничим до разглеждането на механичното движение, което е опростен модел на реално сложно движение.
Кинематиката изучава механичното движение на телата, без да отчита причините, поради които това движение е предизвикано.
Задачата на кинематиката (от гръцки kinematos движение) е да даде математическо описание на движението на телата.
За да се опише механичното движение на тялото, е необходимо да се знае положението на тялото в пространството по всяко време. Тази задача се усложнява от факта, че всяко тяло се състои от части, заемащи различни позиции в пространството. Възможно е да се посочи позицията на една точка от тялото по време на нейното движение само ако размерите и формата на тялотонезначителен.
Например, когато се описва полета на куршум към целта, не е необходимо да се вземат предвид размерите на куршума. Затова в механиката често се използва най-простият физически модел - материална точка.
Материална точка е тяло с маса, чиито размери могат да бъдат пренебрегнати в тази задача.
Думата "материал" подчертава разликата между такъв обект и геометрична точка, която няма физически свойства.
Земята, която се движи около Слънцето, може да се разглежда като материална точка, тъй като радиусът на Земята е много по-малък от разстоянието от Земята до Слънцето (R
В същото време Земята не може да се счита за материална точка във всички "земни" задачи, когато се разглежда движението на самолети, кораби, влакове и автомобили.
Възможно е да се посочи позицията на материална точка в реалното физическо пространство само спрямо позицията на други тела.
Еталонно тяло - произволно избрано тяло, спрямо което се определя положението на движеща се материална точка (или тяло).
Когато се описва механичното движение на космически ракети, изкуствени спътници на Земята, Земята обикновено се разглежда като еталонно тяло, като се смята, че е неподвижно. Когато се описва движението на Земята и планетите, Слънцето се приема за референтно тяло.
Траектория. Много важна концепция при описанието на движението на тялото е траекторията.
Траектория - въображаема линия, свързваща позициите на материална точка (тяло) в следващите последователни точки във времето.
Възможно е и директно наблюдение на траекторията: летящи искри по време на заваряване; следа в небето от изгорелите газове на ракета или реактивен самолет; линия, начертана с тебешир върху черна дъска или химикал в тетрадка; ски пътека. В различните референтни системи траекторията на движение на материална точка може да бъде различна.
закондвижение. Позицията на материална точка в пространството в произволен момент от времето (например топка за тенис, движеща се спрямо Земята) може да се определи чрез въвеждане на референтна система.
Референтна система - набор от тялото за акаунта, координатната система, свързана с него и часовника.
Нека изберем произволно начало и координатни оси X и Y. Отбележете позицията A на материалната точка в произволен момент t.
Наборът от координати x(t), y(t) в момент t определя закона за движение на материална точка в координатна форма.
По-нататък ще наричаме материална точка или частица, или тяло. Позицията на точка може да бъде определена и с помощта на вектор.
Радиус вектор - вектор, свързващ началото с позицията на точка в произволен момент от времето
Нека начертаем от началото a до точка A радиуса - вектора r, който, подобно на координатите x, y, характеризира позицията на точката в произволен момент от време.
Законът (или уравнението) на движението във векторна форма е зависимостта на радиус вектора от времето.
Векторът r(t) проследява движението на пчелата спрямо началото. Зависимостта на радиус-вектора от времето r (t) определя закона за движение на тялото във векторна форма.
Координатното описание на механичното движение на тялото е еквивалентно на векторното. Познавайки закона за движение във векторна форма, можете да получите закона за движение в координатна форма и обратно. Разгледайте връзката между радиус-вектора и координатите на тялото в произволен момент от време.
Да предположим, че в момент t движещо се тяло преминава през точка А. Дължината на радиус вектора (или неговия модул r = r) характеризира разстоянието, на което точка А е от началото. На същото разстояние от точката o са всички точки, лежащи на окръжност с радиус r.Допълнителна информация за позицията на точка A се дава от ъгъла a, който образува вектора r с оста X.