Траєкторія руху. Шлях і переміщення

Система відліку. Відносність механічного руху.

Положення тіла в просторі завжди визначають відносно якого небудь іншого тіла, яке називається тілом відліку. Тіло відліку наявне в будь якій задачі про рух тіл, навіть тоді, коли воно прямо не згадується. Дуже часто тілом відліку вважається Земля.

З тілом відліку пов'язують систему координат. Положення точки в просторі задається трьома числами, які називаються координатами точки й позначаються літерами х, у, г. Часто вдається вибрати систему координат так, щоб одна або дві координати тіла залишалися незмінними впродовж усього часу руху. Тоді описати рух тіла можна за допомогою лише однієї або двох координат.

Пов'язана з тілом відліку система координат і обраний спосіб вимірювання часу утворюють систему відліку.

Отже, система відліку складається:

1) з тіла відліку;

2) пов'язаної з ним системи координат;

3) годинника.

Під час визначення положення тіла в просторі виникають ускладнення, пов'язані з тим, що тіло має розміри. Проте, під час розв'язання багатьох задач розмірами тіла можна знехтувати, розглядаючи його як одну точку. При цьому опис руху тіла набагато спрощується.

Тіло, розмірами якого в умовах задачі можна знехтувати, називається матеріальною точкою.

Отже, ми замінюємо реальне тіло його моделлю — матеріальною точкою. Наприклад, вивчаючи рух Землі навколо Сонця, Землю можна вважати матеріальною точкою, тому що відстань між Землею та Сонцем приблизно у 25 тисяч разів більша за радіус Землі. А от тіло спортсмена, що здійснює стрибок у висоту, не можна замінити матеріальною точкою, тому що в цьому випадку розміри тіла можна порівняти з відстанню, яку долає спортсмен.

Не потрібно враховувати розміри й у тому випадку, коли переміщення всіх точок є однаковим. Такий рух тіла називається поступальним.

У процесі руху матеріальна точка займає різні положення в просторі відносно обраної системи відліку. При цьому точка, що рухається, «описує» в просторі певну лінію. Іноді ця лінія помітна, наприклад, літак, що високо летить, може залишати за собою слід у небі. Більш знайомий приклад — слід крейдяної палички на дошці. Траєкторією руху тіла називають уявну лінію в просторі, за якою рухається тіло.

Дуже часто траєкторія — невидима лінія. Траєкторія точки, що рухається, може бути прямою або кривою лінією. Відповідно до форми траєкторії рух буває прямолінійним і криволінійним. Шлях — це довжина траєкторії.

Шлях є скалярною величиною і позначається літерою l. Шлях збільшується, якщо тіло рухається, і залишається незмінним, якщо тіло перебуває в стані спокою. Отже, шлях не може зменшуватися з плином часу.

У випадку прямолінійної траєкторії шлях можна визначити прямим вимірюванням лінійкою або рулеткою. Складніше, коли тіло рухається криволінійною траєкторією. Проте, дуже часто не обхідно знати лише кінцеве положення тіла. Для його визначення використовують фізичну величину — переміщення. Переміщенням точки називають спрямований відрізок прямої, що з'єднує початкове й кінцеве положення матеріальної точки.

Переміщення є векторною величиною й позначається літерою з. Модуль переміщення — S.

Величини, що характеризуються напрямком і числовим значенням (модулем), називають векторними (наприклад, сила, швидкість, переміщення).

Для розв'язання багатьох задач потрібно вміти виконувати різ ні дії з векторними величинами. Дії з векторними величинами виконуються за правилами дій із векторами.

Наприклад, додавання двох векторних величин виконується за правилом трикутника (рис. а) або за правилом паралелограма (рис. б).

Дата добавления: 2014-01-05