» » Механическое движение

Энциклопедия / Физика / Механика

Механическое движение

Механическим движением тела называется из­менение его положения в пространстве относитель­но других тел с течением времени.

Механическое движение тел изучает механика. Раздел механики, описывающий геометрические свойства движения без учета масс тел и действую­щих сил, называется кинематикой.

Путь и перемещение. Линия, по которой движет­ся точка ;тела, называется траекторией движения. Длина траектории называется пройденным путем. Вектор, соединяющий начальную и конечную точки траектории, называется перемещением.

Движение тела, при котором все его точки в данный момент времени движутся одинаково, на­зывается поступатель­ным движением. Для описания поступательно­го движения тела доста­точно выбрать одну точку и описать ее движение (рис. 1).                       

Движение, при кото­ром траектории всех точек тела являются окружнос­тями с центрами на одной прямой и все плоскости ок­ружностей перпендикуляр­ны этой прямой, называет­ся вращательным движе­нием (рис. 2).

Поступательное и враща­тельное движения - самые простые примеры механического движения тел.

 При движении автомобиля по дороге его кузов движется поступательно, а колеса совершают вра­щательноедвижение относительно осей.

Материальная точка. Тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь, на­зывают материальной точкой.

Тело можно рассматривать как материальную точку, если его размеры малы по сравнению с рас­стоянием, которое оно проходит, или посравнению с расстояниями от него до других тел. Космический корабль, пролетающий 8 км за 1 с, при наблюдении с поверхности Земли вполне можно рассматривать как материальную точку. Но космонавт, находя­щийся в космическом корабле, не может считать свой корабль материальной точкой.

Когда траекторией движения материальной точки является прямая линия и направление дви­жения не изменяется, модуль вектора переме­щения равен пройденному пути. Если точка дви­жется по криволинейной траектории, то модуль вектора перемещения меньше пройденного пу­ти (рис. 3).

Если в конкретных условиях тело можно рассматривать как ма­териальную точку, мы будем говорить о коор­динатах тела и траекто­рии движения тела.

Система отсчета. Относительность механического движения. Чтобы описать механическое движение те­ла, нужно знать его координаты в любой момент време­ни. Для определения координат материальной точки

следует прежде всего вы­брать тело отсчета и связать с ним систему ко­ординат. В механике час­то телом отсчета служит Земля, с которой связы­вается прямоугольная де­картова система коорди­нат (рис. 4). Для определе­ния положения матери­альной точки в любой момент времени необходи­мо также задать начало отсчета времени.

Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и указание начала отсчета времени образу­ют систему отсчета, относительно которой рас­сматривается движение тела.

Траектория движения тела, пройденный путь и перемещение зависят от выбора системы отсчета. Другими словами, механическое движение отно­сительно.

Скорость. Для количественной характеристики процесса движения тела вводится понятие скорости движения.

Мгновенной скоростью поступательного дви­жения тела в момент времени t называется отноше­ние очень малого перемещения Δs к малому проме­жутку времени Δt, за который произошло это пере­мещение:

 

Мгновенная скорость — векторная величина.

При последовательном умень­шении длительности промежут­ка времени Δt направление вектора перемещения Δs при­ближается к касательной в точке     А траектории движения, через которую проходит тело в момент времени t (рис. 5). Поэтому вектор скорости V лежит на касательной к траектории движения тела в точке А и направлен в сторону движения тела.

Формула (1.1) позволяет установить единицу скорости.

В Международной системе (СИ) единицей рас­стояния является метр, единицей времени — се­кунда; поэтому скорость выражается в метрах в секунду:

 Метр в секунду равен скорости прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой точка за время 1 с перемещается на расстояние 1 м.

  Равномерное прямолинейное движение. Движение с постоянной по модулю и направлению скоростью называется равномерным прямолинейным движе­нием. При равномерном прямолинейном движении тело движется по прямой и за любые равные проме­жутки времени проходит одинаковые пути.

Классический закон сложения скоростей. Выясним, как связаны между собой скорости движения тела в различных системах отсчета. Рассмотрим такой при­мер. Вагон движется по прямолинейному участку же­лезнодорожного пути равномерно со скоростью Vo относительно Земли. Пассажир движется относительно вагона со скоростью V', векторы скоростей v0 и v' име­ют одинаковое направление. Найдем скорость пасса­жира относительно Земли. Перемещение пассажира относительно Земли Δs за малый промежуток времени Δt равно сумме перемещений за этот промежуток вре­мени вагона относительно Земли Δs0 и пассажира отно­сительно вагона Δs' (рис. 6):

 Отсюда скорость пассажира относительно Земли - формула — равна

 Мы получили, что скорость v пассажира в систе­ме отсчета, связанной с Землей, равна сумме скорос­тей v' пассажира в системе отсчета, связанной с ваго­ном, и Vo вагона относительно Земли.

Этот вывод справедлив для любых направлений векторов скорости v' и скорости Vo. Закон, выражае­мый формулой (1.2), называется классическим за­коном сложения скоростей.

 
Теги

Похожие новости

Комменатрии к новости

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Написать свой комментарий:

Присоединяйтесь

Science21 — портал о самых горячих технологических трендах и новых технологиях.

Реклама на сайте

Цитата

Процесс научных открытий — это, в сущности, непрерывное бегство от чудес.

(Альберт Эйнштейн)