Механическое движение

Механическое движение

Механическое движение - это изменение положения тела относительно других тел или одних его время действий относительно других (человек идет относительно Земли; движение рук относительно туловища).

Механическую форму движения материи изучает раздел физики - "Механика". Основное задание механики - найти положение тела в пространстве в любой момент времени. Механическое движение происходит в пространстве и времени. Понятие пространства и времени - фундаментальные понятия, которые невозможно определить через какие-то более простые.

Для изучения механического движения, которое происходит в пространстве и времени, нужно перед всем уметь измерять промежутки времени и расстояния.

Механические движения окружающих тел разделяют на: поступательное, вращательное и колебательное движение (система периодически возвращается в положение равновесия, например колебания листков на дереве под действием ветра) движения.

Особенности поступательного движения (движение пассажиров вместе с эскалатором, движение резца токарного станка и тому подобное).

1) произвольная прямая в теле остается параллельной себе;

2) все точки имеют одинаковые траектории, скорости, ускорения.

Эти условия не выполняются для вращательного движения тела (движение колеса автомобиля, колеса обзора, Земли вокруг Солнца и своей оси и тому подобное).

Для описания механического движения, как и других физических процессов, которые происходят в пространстве и времени, используют систему отсчета. Система отсчета - это совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат (декартовой или другой) и прибора для отсчета времени.

Систему отсчета в кинематике выбирают, руководствуясь лишь рассуждениями удобства для математического описания движения. Никаких преимуществ одной системы над другой в кинематике не существует. Через сложность физического мира, изучая реальное явление, его всегда придется упрощать и вместо самого явления рассматривать идеализирующую модель. Да, для упрощения в условиях определенных задач размерами тел можно пренебречь.

Абстрактное понятие, которое заменяет реальное тело, которое двигается поступательно и размерами которого можно пренебречь условиях реальной задачи, называется материальной точкой.

В зависимости от типа траектории движения разделяют на прямолинейные (траектория - прямая линия); движение по кругу (траектория - круг), криволинейные (произвольная кривая линия, в частности круг). Все движения могут осуществляться в пространстве, плоскости и по прямой. Самый простой вид механического движения - это движение материальной точки по прямой линии или прямолинейное движение в плоскости.

- характеристику положения материальной точки в данной системе отсчета - вектор, проведенный с начала координат в точку ее размещения (в школьном курсе физики положения тела (материальной точки) задают преимущественно с помощью координат х, в, z;

- траекторию - линию движения, которую описывает конец вектора, или мнимую линию, вдоль которой двигается тело;

- путь S - расстояние, которое проходит тело вдоль траектории, измеряется в метрах;

- перемещение - вектор, проведенный из исходной точки траектории в конечную (его часто помечают через).

Для описания механического движения надо знать еще и темп движения. Он характеризуется скоростью. Средняя скорость является скалярной величиной и равняется отношению пройденного пути до времени.

Мгновенная скорость - соприкасающийся с траекторией вектор, который определяется за формулой.

где - бесконечно малое перемещение материальной точки; бесконечно малый промежуток времени, за который это перемещение осуществлено. Это основная характеристика поступательного движения тела, которое содержится в определении импульса материальной точки. Мгновенную скорость показывает спидометр автомобиля.

По характеру изменения скорости движения разделяются на равномерный и неравномерный. Из равномерных движений в школе изучают равномерное прямолинейное и равномерное движение по кругу, из неравномерных - равномерный с определенной скоростью на отдельных участках и средней на всем пути, а также равнопеременный, при котором скорость тела изменяется на одну и ту же величину в течение любых одинаковых интервалов времени. Это изменение скорости характеризует еще одна кинематическая величина - ускорение.

В СИ ускорения измеряют в метрах за секунду в квадрате (м/с2).

Если точка участвует в двух независимых прямолинейных и равномерных движениях со скоростями, то скорость результирующего движения определяют за формулой:

Это закон добавления скоростей: скорость движения тела относительно неподвижной системы отсчета равняется геометрической сумме скорости этого тела относительно подвижной системы отсчета и скорости самой подвижной системы отсчета относительно неподвижной системы.

Модуль результирующей скорости лодки (в случае произвольного угла a между скоростью течения реки и скоростью лодки относительно течения равняется. Если угол a прямой, то, если лодка двигается по течению, против течения.

Понятие относительности движения уже выплывает из определения механического движения. Одни тела двигаются относительно других. Не бывает абсолютного движения или абсолютного спокойствия. Тело, относительно которого рассматривается изменение положения тела, называют телом отсчета. Примеры тел отсчета: комната дома, купе вагона, Земля для движения спутника, Солнце для движения Земли.

Относительность движения значит, что координаты тела, скорость, вид траектории зависят от того, относительно какой системы отсчета рассматривается движение. Превращения Галилея позволяют определить координаты, скорость и траекторию тела относительно произвольной системы отсчета.

Пусть система отсчета (a') двигается со скоростью относительно другой системы (a), а относительно системы a' тело двигается со скоростью, тогда скорость тела относительно неподвижной системы равняется геометрической сумме скоростей.