Векторный и координатный способы описания движения точки в пространстве. Скорость (средняя, линейная, мгновенная) и ускорение. Вычисление пройденного пути и перемещения

1) Координатный способ:

Если с системой отсчета связать декартову систему координат (X, Y, Z), то положение материальной точки А можно задать с помощью координат (x, y, z). Траекторию движения мы определим, если будем знать функцию x (t), y (t), z (t).

2) Векторый способ: В этом случае достаточно выбрать в системе отсчета точку О начала отсчета. Положение точки А будет определяться вектором , проведенным из начала отсчета в данную точку А. Этот вектор называется радиус – вектором точки А. Траектория движения будет определяться функцией (t). Как мы видим векторный способ описания движения более экономный, поскольку требует определения одной функцией (t), правда, векторной функции от времени t. Для того, чтобы установить связь между этими двумя способами описания, введем три единичных вектора, орты , направленных вдоль осей X, Y, Z, соответственно. Тогда, как видно из рисунка, , а модуль радиус–вектора равен .

Пусть материальная точка движется по траектории (t), и пусть в момент времени t она находится в точке 1, описываемой радиус-вектором . Рассмотрим достаточно близкий следующий момент времени t + D t. В этот момент времени материальная точка находится в точке 2, и положение ее описывается радиус-вектором . Тогда , будет перемещение материальной точки за время D t, а величина будет представлять среднюю скорость точки на участке траектории 1 ® 2. Мгновенную скорость определим как предел при t ® 0, т.е. как производную от радиус-вектора . - скорость при криволинейном движениии материальной точки. Как видно из рисунка скорость направлена по касательной к траектории. Далее при D t ®0 D r ® D s, и линейная скорость v равен производной от пути по времени - модуль вектора скорости.

В механике вводится еще одна важная характеристика движения – ускорение, т.е. скорость изменения вектора скорости во времени: - ускорение материальной точки. Учитывая определение скорости , ускорение есть вторая производная от радиус-вектора по времени t (две точки означают вторую производную по времени t).

Дата добавления: 2015-04-23