Основы кинематики

1. Основы кинематики

2.

Одна из основных задач физики — нахождение положения тела в конкретный момент
времени. Раздел физики, который решает данную задачу, называется механикой.
Изучением
движения
тел
независимо
от
причин
этого
движения
занимается кинематика (раздел механики).
Для описания такого движения используют модели реальных тел. Моделирование
необходимо, потому что у реальных объектов разные части могут двигаться различно.
Например, поезд въезжает на станцию. Необходимо определить путь, пройденный
поездом. Длина платформы станции соизмерима с длиной поезда, вагоны пройдут
разный путь. Поэтому при определении пути необходимо знать конкретную точку
поезда. Однако если мы рассмотрим движение поезда между городами, то для
нахождения пути поезда не нужно рассматривать какую-то конкретную его точку. В
подобных случаях используют модель реального объекта — материальную точку.

3.

Используют
данную
модель
в
случаях,
когда:
1. размеры исследуемого объекта малы по сравнению с его перемещением или по
сравнению с характерными размерами других тел, которые фигурируют в задаче;
2. геометрическое положение тела может быть однозначно определено одной
точкой
данного
тела;
3. решение задачи не зависит от размеров или формы тела.

4.

Характер изменения положения тел различен, поэтому выделяют несколько видов механического движения (рис. 1).

5.

Существуют
и
другие
классификации
движения.
1.
Постоянство
скорости
определяет
равномерное
и
неравномерное
движение.
2. Вид траектории определяет прямолинейное и криволинейное движение.
Тело будет двигаться с постоянной скоростью по прямой, только в случае
отсутствия действия других тел или если их действие скомпенсировано. Из-за
существования сил трения сохранение скорости невозможно.
Поэтому
равномерное
прямолинейное
движение
также
является физической моделью.

6. Общие характеристики механического движения

В механике положение тела и его движение описывают относительно других тел. Например, человек в лодке
(рис. 1) относительно дерева на берегу изменяет своё положение, а относительно лодки он находится в покое.

7.

При решении задач в кинематике используют систему отсчёта.

8.

На рисунке 2 изображена система отсчёта для парусника:
•маяк — тело отсчёта;
•траектория парусника изображена красным цветом.
Выбирают систему координат в зависимости от условия конкретной задачи:
•движение вдоль прямой — одномерная система координат (OX или OY);
•движение в плоскости — двумерная система координат (OXY);
•движение в пространстве — трёхмерная система координат (OXYZ).

9.

Основные физические величины в кинематике
Физические параметры тел, физических явлений описываются векторными и скалярными
(числовыми) величинами:
•векторные величины имеют числовое значение и направление;
•скалярные величины имеют только числовое значение.
1. Рассмотрим векторные величины, которые используются для описания механического
движения.

10.

11.

На рисунке 4 показаны различные способы нахождения:
•проекций вектора перемещения тела (обозначение — sx, sy, единица измерения в
СИ — м (метр));
•модуля вектора перемещения тела (обозначение — |s| или s, единица измерения в
СИ — м (метр)).