Тема 1. Механічний рух. Системи відліку. Матеріальна точка. Траєкторія. Шлях. Переміщення. Координата. Закон руху.

Кінематика — це розділ механіки, який вивчає рух тіл, залежність величин від часу, не розглядаючи причини, які викликають цей рух.

Механічним рухом називають зміну положення тіла в просторі відносно других тіл.

Тілом відліку називають нерухоме тіло відносно якого розглядається рух інших тіл.

Матеріальною точкою називають тіло, розмірами якого в даних умовах можна знехтувати.

Для характеристики змін положення предметів на Землі найчастіше за тіло відліку беруть тіло, нерухомо пов’язане з Землею (будинок, дерево, телеграфний стовп).

Щоб однозначно визначити місце перебування тіла (матеріальної точки МТ) потрібно вибрати початок відліку, систему координат і спосіб вимірювання часу. Положення рухомого тіла однозначно визначається координатами. Якщо тіло рухається по прямій, то достатньо знати одну координату х, по площині — треба скористуватись двома координатами (х, у), а в просторі — трьома координатами (x,y,z) (мал. 1).

Тіло відліку, пов'язану з ним систему координат і спосіб вимірювання часу, називають системою відліку.

Для характеристики руху тіла у вибраній системі відліку слід знати, як змінюються координати х=х(t), у=у(t).

Такий запис означає, шо координати х, у змінюються в залежності від часу.

Лінія, яку описує при своєму рухові матеріальна точка, називається траєкторією (мал.2).

Механічний рух по виду траєкторії можна розділити на два види: прямолінійні і криволінійний.

Знаючи довжину траєкторії, по якій рухалось тіло, можна визначити пройдений тілом шлях S.

Шлях — це довжина траєкторії, яку описує і їло за даний проміжок часу. Одиниця шляху в СІ— 1 м.

Отже, якщо в задачі сказано яка форма траєкторії, то знаючи пройдений тілом шлях, ми можемо визначити положення тіла в просторі. Якщо ж форма траєкторії не задана і невідомий напрям руху, то пройдений тілом шлях не дасть можливості визначити положення точки в даний момент часу, В такому разі користуються переміщенням.

Переміщенням називають векторну фізичну величину, яка сполучає початкове положення матеріальної точки з його кіїшсвим положенням. Переміщення позначають На скільки переміститься точка покаже модуль вектора , або просто

Куди перемістились точки покаже положення кінця вектора (див. мал. 3). На мал. 4 видно, що при прямолінійному русі в одному напрямку переміщення і шлях співпадають, тобто пройдений тілом шлях дорівнює модулю переміщення

В усіх інших випадках шлях більше модуля переміщення (мал.5).

Правило додавання векторів: щоб додати два вектори треба до кінця першого вектора прикласти початок другого і сполучити початок першого з кінцем другого.

2. Рівномірний прямолінійний рух. Швидкість.

1. Рівномірним прямолінійним рухом називають такий рух, при якому матеріальна точка за будь-які рівні проміжки часу здійснює однакові переміщення.

Дамо ще два означення рівномірного прямолінійного руху.

2. Якщо швидкість тіла стала за величиною і за напрямом, то такий рух називають рівномірним.

3. Якщо координата лінійно залежить від часу, то такий рух називається рівномірним

Для характеристики руху в кінематиці користуються поняттям швидкості.

Векторна фізична величина, яка характеризує зміну переміщення з часом, називається швидкістю переміщення.

— це величина векторна, оскільки S — вектор переміщення.

Скалярну фізичну величину , що характеризує зміну шляху з часом, називають швидкістю руху.

Швидкість іноді визначають за зміною коордикат

Висновки: Якщо швидкість визначається за переміщенням, то треба знати і модуль швидкості і напрям. Якщо швидкість характеризує зміну шляху з часом, то в такому рязі не має потреби визначити напрям.

Шлях додасться арифметично
Переміщення додається геометрично

Покажемо графіки залежності координати, переміщення, шляху з часом (мал. б).

Графік переміщення і графік шляху завжди беруть початок від початку координат.

На закінчення відзначимо, що найважливішою лінійною величиною є залежність координати від часу, цю залежність називають законом руху

бо координата несе найбільшу інформацію про рух.

Покажемо це на конкретному прикладі.

На мал, 7 зображено графіки руху двох теплоходів. Користуючись цими графіками: 1) знайти час і місце їх зустрічі ; 2) який шлях пройде перший і другий теплохід; 3) з якою швидкістю рухались теплоходи; 4) запишіть закон руху першого і другого теплохода; 5) побудуйте графіки переміщення, шляху і швидкості обох теплоходів.

Це матеріал із довідника "Фізика 9 клас"