Системы отсчета. Прямолинейное движение

Механика – наука о движении тел. Простейшей формой движения материи является механическое движение. Механическое движение - это процесс изменения взаимного расположения тел. Совокупность тел, выделенная для рассмотрения, называется механической системой. Какие тела следует включить в систему, зависит от характера решаемой задачи. В физике вводят понятие тела отсчета. Тело отсчета – это материальное тело, относительно которого изучают движение. Система координат с телом отсчета, линейкой и часами составляет систему отсчета.

Вообще при движении тела в пространстве нужно учитывать его размеры и расположения его в пространстве. Это иногда осложняет решение задачи. Поэтому к рассмотрению вводят материальную точку. Но любое тело можно рассматривать, как систему материальных точек, то есть, иначе говоря, движение этого тела есть суперпозиция движений отдельных материальных точек, из которых состоит предоставленное тело.

Линия, вдоль которой перемещается тело, называется траекторией. По виду траектории движения разделяются на два типа: прямолинейное и криволинейное.

Материальная точка – это тело, размерами которого можно пренебречь в данных условиях задачи. (При рассмотрении движения Земли вокруг Солнца вполне можно пренебречь размерами Земли. При этом описание движения значительно упрощается – положение Земли в пространстве можно определить одной точкой.)

Кинематика – раздел механики, изучающий движение, безотносительно к причинам его породившим. Все системы отсчета в кинематике равноправны. В зависимости от свойств объекта кинематика распределяется на кинематику материальной точки и кинематику твердого тела. В кинематике различают прямую и обратную задачи. Прямая задача кинематики – по заданному положению тела в пространстве в любой момент времени определить скорость и ускорение также в любой момент времени.

Обратная задача – по заданному ускорению, как функции времени найти скорость и координаты или радиус-вектор частицы в любой момент времени.

Описать движение – это значит знать в любой момент времени: где находится тело; с какой скоростью оно движется; какое у него ускорение.

В зависимости от того, каким образом задают положение тела в пространстве, выделяют различные способы описания движения.

а) векторный способ. Рассмотрим прямую задачу кинематики.

В векторном способе положение точки в пространстве определяется при помощи радиус-вектора. Радиус-вектором точки А относительно, например точки О, называют вектор, начало которого находится в точке О, а конец в точке А.

Пусть за время тело переместилось вдоль некоторой траектории из точки 1 в точку 2. Вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела называют перемещением. Из рис. видно, что перемещение тела равно приращению радиус-вектора за время : .

Любое перемещение происходит в пространстве по времени, поэтому для характеристики движения вводят понятие вектор скорости движения, которое определяется изменением перемещения по времени. Различают мгновенную и среднюю скорости.