Кинематика– раздел механики, изучает движение тел, не рассматривая причины, которые это движение обуславливают.

Курс лекций по физике ч.1 «Механика» для ФДО

Лекция 1. Кинематика

Механика – часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Механика, изучающая движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света с в вакууме (с=3×10⁸м/с), называется классической механикой Галилея – Ньютона. Законы движения макроскопических тел со скоростями, сравнимыми со скоростью с, изучаются релятивистской механикой, основанной на специальной теории относительности, сформулированной А. Эйнштейном (1879-1955).

Кинематика– раздел механики, изучает движение тел, не рассматривая причины, которые это движение обуславливают.

Динамика – раздел механики, изучает законы движения тел и причины, которые вызывают или изменяют это движение.

Для описания движения тел в зависимости от условий задач используют разные физические модели. Простейшей моделью является материальная точка -тело, обладающее массой, размерами которого можно пренебречь.

Для описания механического движения необходимо ввести тело отсчета и систему отсчета.

Тело отсчета – это тело, условно принятое за неподвижное. Система отсчета – совокупность системы координат и часов, связанных с телом отсчета. Важнейшими пространственными системами коор­динат, приме­няемых в механике, являются прямоугольная декартова.

	Пусть точка М движется в пространстве с координатами x, y, z. На рис.1.1 представлены тело отсчета О и связанная с ним прямоугольная декартова система координат. Вектор, со­единяющий начало (тело) отсчета с точкой М, есть радиус-вектор этой точки . При движении материальной точки ее координаты с течением времени изменяются. В общем случае ее движение определяется скалярными уравнениями или Это уравнение называется кинематическим уравнением движения материальной точки. Непрерывная кривая, которую описывает точка при своем движении относительно системы координат, называется траекторией. Кроме модели реального тела в виде материальной точки, в физике часто используется модель абсолютно твердого тела. Тело считается абсолютно твердым, если в условиях рассматриваемой задачи оно не деформируется, т.е. расстояние между любыми двумя произвольными точками сохраняется неизменным.
Рис.1.1. Радиус-вектор и его составляющие в декартовой системе координат.
Рис.2.1. Пример поступательного движения твердого тела

Движение мате­риальной точки и твердого тела можно разложить на два вида движения - поступательное и вращательное. Любой другой вид движения есть их комбинация.

Поступательное движение твердого тела - это такое движение, при котором любая прямая, жестко связанная с телом, остается параллельной самой себе (рис.2.1). Поступательное движение твердого тела будет прямолинейным, если траектории всех его точек - параллельные прямые линии; криволинейным, если траектории произвольной формы.

Пусть за время материальная точка переместилась из положения А в В по криволинейной траектории (рис.3.1). Расстояние, пройденное точкой вдоль траектории за время есть скалярная, положительная величина – путь . - радиусы-векторы точек А и В.

	Вектор, соединяющий точки А и В, называется вектором перемещения , . В общем случае модуль вектора перемещения не равен пути (см. рис.3.1) . Лишь при прямоли­нейном движении . Векторная физическая величина, характеризующая изменение радиус-вектора с течением времени, называется скоростью.Скорость характеризует изменение как по численному значению, так и по направлению.
Рис.3.1. Путь и перемещение точки

Различают среднюю и мгновенную скорости. Средняя скорость - это скорость за данный проме­жуток времени на данном участке траектории. Она равна отношению вектора пере­мещения за время к этому промежутку времени . Мгновенная скорость - это скорость в данный момент времени, в данном месте траектории.

Математически, вектор мгновенной скорости равен первой про­из­водной от радиуса-вектора по времени. Таким образом . Вектор направлен вдоль вектора , вектор направлен по касательной к траектории в данной точке.

Векторная физическая величина, характеризующая изменение вектора скорости с течением времени называется ускорением . Различают среднее и мгновенное ускорения. Среднее ускорение равно отношению изменения вектора скорости за время Dt к этому промежутку времени .

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: