Кинематика

Основные понятия и определения

Кинематика - часть теоретической механики, в которой изучаются механические движения материальных тел без учета их масс и действующих на них сил движения. Кинематика основана на геометрических представлениях.

Механическое движение происходит в пространстве и во времени. Пространство рассматривается как трёхмерное; все свойства его подчиняются системе аксиом и теорем эвклидовой геометрии. Время полагают ни с чем не связанным и протекающим равномерно. Однако современное развитие физики привело к иным представлениям о пространстве и времени. Это доказал великий ученый XX века Альберт Эйнштейн, создав теорию относительности, суть которой заключается в том, что пространство и время зависят от скорости движения. Эта зависимость практически не обнаруживается при сравнительно малых скоростях движения и установленные в механике представления о пространстве и времени сохраняют силу. Но при скоростях, близких к скорости света, которая считается в вакууме постоянной (300000 км/с), эти представления являются неточными.

При измерении времени различают промежуток или отрезок времени и начальный момент времени. Промежуток времени - это время, протекающее между двумя фиксированными событиями. Начальным моментом называется время, с которого начинается отсчёт.

Поскольку различные точки твёрдого тела совершают разные движения, то возникает необходимость изучить движение отдельных точек тела. Движение заданной точки или тела обнаруживается путём сравнения с системой отсчёта. Системой отсчёта называется выбранный способ измерения времени, которое вместе с какой-нибудь системой координат связывают с телом, по отношению к которому изучают движение.

В природе всё находится в непрерывном движении и неподвижных тел не существует, поэтому не может быть абсолютно неподвижных систем отсчёта. Условно неподвижной системой отсчёта считается система координатных осей, связанных с Землёй. Положение точки М (рис. 22) в пространстве определяется координатами xyz, которые изменяются при переходе точки в другое положение, то есть описывает траекторию.

Траекторией точки называется кривая, которую описывает точка при движении в пространстве относительно выбранной системы отсчёта. Траектория бывает прямолинейная и криволинейная.

Движение точки в пространстве определяется скоростью, характеризующей быстроту и направление движения точки в данный момент времени. В зависимости от скорости движение точки может быть равномерным, когда скорость постоянная по величине и направлению, и неравномерным - скорость переменная. Изменение скорости во времени характеризуется ускорением. Скорость и ускорение точки являются векторными величинами.

Определение координат точки

Рис. 22. Определение координат точки

При изучении движения точки различают два понятия: расстояние и пройденный путь. Расстояние определяет положение точки на её траектории и отсчитывается от некоторого начала отсчёта. Оно является алгебраической величиной, так как в зависимости от положения точки относительно начала отсчёта и принятого направления оси расстояний оно может быть положительным и отрицательным. Пройденный путь всегда определяется положительным числом.

В общем случае движение точки может начинаться из некоторого произвольного положения на траектории. В связи с этим для определения исходного положения точки вводится понятие начального расстояния. При движении точки в одном направлении расстояние и путь могут отличаться только на какую-то постоянную величину, равную начальному расстоянию, то есть

где Sp - расстояние точки от начала отсчёта;

S - пройденный путь;

So- начальное расстояние.

Начальное расстояние может быть выражено как положительной, так и отрицательной величиной.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >