Основні поняття кінематики

Фізика 10 клас · В. Г. Бар'яхтар, Ф. Я. Божинова, С. О. Довгий, О. О. Кірюхіна

Що таке механіка і кінематика?

Механіка

Наука про механічний рух матеріальних тіл і про взаємодії, які при цьому відбуваються між тілами.

Кінематика

Розділ механіки, який вивчає рух тіл, не розглядаючи причин, якими цей рух викликаний. Описує рух, але не пояснює його.

Динаміка

Розділ механіки, що вивчає причини зміни руху тіл.

Основна задача механіки

Механіка ставить перед собою три взаємопов'язані цілі:

1

Пізнати закони

Встановити закони механічного руху тіл та взаємодій між ними.

2

Передбачити поведінку

На основі законів механіки передбачати поведінку тіл.

3

Визначити стан тіла

Знайти координати та швидкість руху тіла в будь-який момент часу.

Механічний рух, простір і час

Механічний рух

Зміна з часом положення тіла (або частин тіла) в просторі відносно інших тіл.

Простір

Тривимірне середовище, в якому відбувається рух; характеризується відстанями між тілами.

Час

Фізична величина, що характеризує тривалість подій. У класичній механіці — абсолютний: однаковий у всіх системах відліку.

Система відліку

Три складові, що утворюють систему відліку:

Тіло відліку

Тіло, відносно якого розглядають рух усіх інших тіл у задачі.

Система координат

Одна, дві або три координатні осі, пов'язані з тілом відліку.

Прилад для відліку часу

Годинник або секундомір.

Матеріальна точка і траєкторія

Матеріальна точка

Фізична модель тіла, розмірами якого в умовах задачі можна знехтувати. Маса матеріальної точки дорівнює масі тіла.

Траєкторія

Уявна лінія, в кожній точці якої послідовно перебувала матеріальна точка під час руху.

  • Прямолінійний рух — траєкторія є прямою лінією
  • Криволінійний рух — траєкторія є кривою лінією

Шлях і переміщення: у чому різниця?

Шлях l

Скалярна величина, що дорівнює довжині траєкторії або її певної ділянки. Одиниця — метр (м).

Переміщення s

Векторна величина, спрямована від початкового положення тіла до кінцевого. Одиниця — метр (м).

Відносність механічного руху

Ключова ідея

Траєкторія, шлях і переміщення тіла залежать від вибору системи відліку — у цьому полягає відносність механічного руху.

Час у класичній механіці є абсолютним: він однаковий у всіх системах відліку (при швидкостях, значно менших за швидкість світла).

Приклад: точка на лопаті гелікоптера описує гвинтову траєкторію відносно Землі, але зовсім іншу — відносно самого гелікоптера.

Способи опису руху

Координатний метод

Задання координат тіла в кожен момент часу:
x = x₀ + sₓ; y = y₀ + sᵧ

Графічний метод

Побудова графіків залежності координат або шляху від часу.

Векторний метод

Опис руху через вектори переміщення та швидкості.

Підсумок: ключові поняття уроку

Механіка

Наука про рух і взаємодію тіл. Основна задача — визначити стан тіла в будь-який момент часу.

Система відліку

Тіло відліку + система координат + годинник.

Матеріальна точка

Модель тіла, розмірами якого нехтують у задачі.

Траєкторія, шлях, переміщення

Траєкторія — лінія руху. Шлях — довжина траєкторії (скаляр). Переміщення — вектор від початку до кінця руху.

Відносність руху

Траєкторія, шлях і переміщення залежать від обраної системи відліку.