Основи кінематики

Кінематика – це розділ механіки, який вивчає рух тіл через фізичні величини, що визначають просторові переміщення тіл, без урахування сил, що його спричинюють.

Механічний рух – це зміна положення тіла у просторі з часом.

Тіло відліку – це будь-яке фізичне тіло, відносно якого фіксується зміна положення інших тіл. Систему координат, як правило, зв’язують із тілом відліку. Рухоме тіло характеризується зміною положення в просторі відносно тіла відліку, тобто зміною його координат у просторі.

(2.1)

Тіло відліку, система координат і годинник у сукупності називають системою відліку.

Уявна лінія, в кожній точці якої послідовно побувало тіло під час свого руху, називається траєкторією руху.

За формою траєкторії механічні рухи бувають прямолінійними, коли траєкторія – пряма лінія, і криволінійними, коли тіло рухається за довільною кривою.

За певних умов розмірами фізичних тіл можна знехтувати і представляти їх як матеріальну точку. Матеріальна точка – це умовне тіло, яке не має розмірів і визначає положення реального тіла в просторі координатами цієї точки.

Шлях – це довжина траєкторії, яку описує тіло або матеріальна точка за певний інтервал часу. Пройдений шлях – це довжина дороги l вздовж траєкторії. Напрямлений відрізок прямої, що сполучає початкове положення тіла з наступним, називається переміщенням ().

Рівномірний прямолінійний рух – це коли тіло, рухаючись вздовж прямої, за будь-які рівні проміжки часу здійснює однакові переміщення.

Швидкість тіла визначає здійснене ним переміщення за одиницю часу, тобто . (2.2)

Рівняння рівномірного прямолінійного руху: .

Система відліку, яку зв’язують із тілом, що в даній ситуації вважається нерухомим (Земля, населений пункт...), називають нерухомою. З іншими тілами, що рухаються в нерухомих системах відліку рівномірно і прямолінійно, пов’язують рухомі системи відліку.

Закон додавання швидкостей – швидкість тіла відносно нерухомої системи відліку дорівнює векторній сумі швидкості тіла відносно рухомої системи відліку і швидкості самої рухомої системи відліку відносно нерухомої. Рух тіла у рухомій системі відліку називають відносним, а рух самої рухомої системи відліку відносно нерухомої є переносним.

Швидкість тіла в даний момент часу називається миттєвою.

Середня швидкість характеризує нерівномірний рух за весь час руху. Середня швидкість:

1) це векторна величина, що визначається здійсненим переміщенням:

; (2.3)

2) це скалярна величина, що визначається пройденим шляхом:

. (2.4)

Миттєва швидкість – векторна величина, яка визначає напрям і значення швидкості нерівномірного руху в даній точці траєкторії.

Рівноприскорений рух – це не рівномірний рух, під час якого швидкість змінюється однаково за рівні інтервали часу.

Прискорення – це векторна фізична величина, що дорівнює відношенню зміни миттєвої швидкості тіла до інтервалу часу, протягом якого відбулася така зміна: , (2.5)

де – початкова швидкість тіла; – його кінцева швидкість; – інтервал часу, протягом якого ця зміна відбувалася.

Рівняння миттєвої швидкості для рівноприскореного руху:

. (2.6)

. (2.7)

Рівняння прямолінійного руху: . (2.8)

Вільне падіння () – це рух тіла лише під дією притягання Землі без інших сторонніх впливів на нього. Г. Галілей експериментально встановив, що прискорення вільного падіння не залежить від маси тіл і є сталою величиною.

Криволінійний рух – це послідовні ділянки траєкторії руху тіла по колу.

Період обертання – це час, протягом якого тіло робить один повний оберт по колу, а коли тіло робить обертів, то . (2.9)

Кутова швидкість: . (2.10)

Лінійна швидкість тіла, що рівномірно обертається по колу, весь час змінюється за напрямом і в будь-якій точці траєкторії напрямлена по дотичній до дуги цього кола. (2.11)

Під час рівномірного руху по колу виникає доцентрове прискорення внаслідок зміни напряму швидкості. (2.12)

Дата добавления: 2015-08-21