« Fyzika - stupeň 10 "
Podľa povahy úloh, ktoré sa majú vyriešiť, sa mechanika delí na kinematika a dynamika.
V kinematike je pohyb telies opísaný bez objasnenia príčin tohto pohybu.
Prvá vec, ktorá upúta vaše oko pri pozorovaní sveta okolo nás, je jeho variabilita. Svet nie je zamrznutý, statický. Zmeny v nej sú veľmi rozdielne. Ale ak sa pýtate, aké zmeny si najčastejšie všimnete, potom bude odpoveď pravdepodobne jednoznačná: zmení sa poloha objektov (alebo subjekty, ako hovoria fyzici) relatívne k Zemi a voči sebe navzájom v priebehu času.
Či už je pes v chode alebo auto preteká, stáva sa im rovnaký proces: ich poloha sa voči zemi a voči vám v priebehu času mení. Pohybujú sa. Pružina je stlačená, doska, ktorú sedíte v zákrutách, sa mení vzájomná poloha rôznych častí tela.
Zmena polohy tela alebo častí tela v priestore v porovnaní s inými telami sa nazýva časom mechanický pohyb.
Definícia mechanického pohybu vyzerá jednoducho, ale jeho jednoduchosť je klamlivá. Prečítajte si definíciu znova a zvážte, či sú pre vás všetky slová jasné: priestor, čas, vo vzťahu k iným telom, S najväčšou pravdepodobnosťou si tieto slová vyžadujú vysvetlenie.
Priestor a čas.
Priestor a čas sú najbežnejšie pojmy fyziky a ... najmenej jasné.
Nemáme komplexné informácie o priestore a čase. Ale ani výsledky, ktoré sa dnes získali, sa nedajú uviesť na samom začiatku štúdia fyziky.
Zvyčajne stačí, keď dokážeme zmerať vzdialenosť medzi dvoma bodmi v priestore pomocou pravítka a časové intervaly pomocou hodín. Pravítko a hodinky sú najdôležitejšie zariadenia na meranie v mechanike av každodennom živote. Pri štúdiu mnohých javov vo všetkých vedných odboroch je potrebné zaoberať sa odstupmi a časovými intervalmi.
„... Pokiaľ ide o iné orgány.“
Ak táto časť definície mechanického pohybu unikla vašej pozornosti, riskujete, že nebudete rozumieť najdôležitejšej veci. Napríklad v priestore vozíka na stole je jablko. Počas odchodu vlaku sú dvaja pozorovatelia (cestujúci a truchlica) vyzvaní, aby odpovedali na otázku: pohybuje sa jablko alebo nie?
Každý pozorovateľ odhaduje pozíciu jablka vo vzťahu k nemu. Cestujúci vidí, že jablko je od neho vzdialené 1 m, a táto vzdialenosť sa v priebehu času udržuje. Osoba na platforme vidí, ako sa jej vzdialenosť od jablka v priebehu času zvyšuje.
Cestujúci odpovedajú, že jablko nevykonáva mechanický pohyb - je nehybné; smútok hovorí, že jablko sa pohybuje.
Zákon relativity pohybu:
Povaha pohybu tela závisí od toho, aký druh telies uvažujeme o tomto pohybe.
Pokračujeme v štúdiu mechanického pohybu. Ľudstvu trvalo asi dvetisíc rokov, kým sa vydal na správnu cestu, ktorá vyvrcholila objavom zákonov o mechanickom pohybe.
Pokusy starých filozofov vysvetliť príčiny pohybu, vrátane mechanických, boli výsledkom čistej fantázie. Podobne usúdili, že keď unavený cestujúci zrýchli svoje kroky, keď sa blíži k domu, padajúci kameň sa začne pohybovať rýchlejšie a rýchlejšie a blíži sa k matke Zemi. Pohyby živých organizmov, ako sú mačky, sa v tom čase zdali oveľa jednoduchšie a zrozumiteľnejšie ako pád kameňa. Boli tam však vynikajúce poznatky. Grécky filozof Anaxagoras teda povedal, že ak by sa Mesiac nepohyboval, spadol by na Zem ako kameň z padajúcich prameňov.
Skutočný vývoj vedy o mechanickom pohybe sa však začal prácou veľkého talianskeho fyzika G. Galilea.
kinematika - Toto je časť mechaniky, ktorá skúma metódy na opis pohybov a vzťah medzi množstvami charakterizujúcimi tieto pohyby.
Opísať pohyb tela znamená naznačiť spôsob určenia jeho polohy v priestore v akomkoľvek okamihu.
Už na prvý pohľad sa úloha opisu javí ako veľmi komplikovaná. V skutočnosti sa pozrite na vírivé mraky, kymácejúce listy na vetve stromu. Predstavte si zložitý pohyb piestov automobilov pretekajúcich po diaľnici. Ako začať popisovať pohyb?
Najjednoduchšie (a vo fyzike vždy prechádzajú od jednoduchých po zložité) je naučiť sa, ako opísať pohyb bodu. Bod sa dá chápať napríklad ako malá značka, ktorá sa používa na pohybujúci sa predmet - futbalová lopta, koleso traktora atď. Ak vieme, ako sa každý taký bod (každá veľmi malá oblasť) tela pohybuje, potom vieme, ako celé telo sa pohybuje.
Keď však poviete, že ste lyžovali na 10 km, nikto neurčí, ktorá časť vášho tela prekonala vzdialenosť 10 km, hoci v žiadnom prípade nejde o bod. V tomto prípade nemá žiadny významný význam.
Predstavujeme pojem hmotného bodu - prvý fyzický model skutočných tiel.
Materiál bod - telo, ktorého veľkosť a tvar možno zanedbať podľa podmienok posudzovaného problému.
Referenčný systém.
Pohyb akéhokoľvek tela, ako už vieme, je relatívnym pohybom. To znamená, že pohyb daného tela sa môže líšiť v porovnaní s inými telami. Pri štúdiu pohybu tela, ktoré nás zaujíma, musíme uviesť, na ktoré telo sa tento pohyb vzhľadom na nás považuje.
Telo, ku ktorému je pohyb považovaný, sa volá referenčný orgán.
Aby bolo možné vypočítať polohu bodu (tela) relatívne k vybranému referenčnému telesu v závislosti od času, je potrebné k nemu nielen priradiť súradnicový systém, ale je možné merať aj čas. Čas sa meria pomocou hodiniek. Moderné hodinky sú zložité zariadenia. Umožňujú vám zmerať čas v sekundách s presnosťou na trináste desatinné miesto. Prirodzene, takúto presnosť nemôžu poskytnúť ani jedno mechanické hodinky. Jeden z najpresnejších mechanických hodiniek v krajine na Spasskej veži v Kremli je desaťtisíckrát menej presný ako štátny štandard času. Ak referenčné hodiny nie sú upravené, na jednu sekundu utečú alebo zostanú pozadu po tristo tisíc rokov. Je zrejmé, že v každodennom živote nie je potrebné merať čas s veľkou presnosťou. Ale pre fyzický výskum, astronautiku, geodéziu, rádioastronómiu, riadenie leteckej dopravy je nevyhnutná vysoká presnosť merania času. Presnosť, s akou sme schopní vypočítať polohu tela v akomkoľvek okamihu, závisí od presnosti merania času.
Nazýva sa telo referenčného rámca, pridružený súradnicový systém a hodiny referenčný systém.
Obrázok ukazuje referenčný rámec vybraný na zváženie letu hodenej gule. V tomto prípade je referenčným telesom dom, súradnicové osi sú vybrané tak, že lopta letí v rovine XOY a na určenie času sa použijú stopky.
Referenčný systém - je to skupina telies, ktoré sú voči sebe navzájom nepohyblivé (referenčný orgán), v súvislosti s ktorými sa uvažuje o pohybe (v súradnicovom systéme, ktorý je s nimi spojený) a počítajú sa časové hodiny (systém referenčného času), v súvislosti s ktorými sa uvažuje o pohybe akýchkoľvek telies.
Matematicky je pohyb telesa (alebo materiálu) vzhľadom na vybraný referenčný rámec opísaný pomocou rovníc, ktoré určujú, ako sa menia v priebehu času. t súradnice určujúce polohu tela (bodu) v tomto referenčnom rámci. Tieto rovnice sa nazývajú pohybové rovnice. Napríklad v karteziánskych súradniciach x, y, z je pohyb bodu určený rovnicami x \u003d f 1 (t) (\\ displaystyle x \u003d f_ (1) (t)), y \u003d f 2 (t) (\\ displaystyle y \u003d f_ (2) (t)), z \u003d f 3 (t) (\\ displaystyle z \u003d f_ (3) (t)).
V modernej fyzike sa akýkoľvek pohyb považuje za relatívny a pohyb tela by sa mal posudzovať iba vo vzťahu k akémukoľvek inému telu (referenčnému telu) alebo systému tiel. Nie je možné napríklad uviesť, ako sa mesiac všeobecne pohybuje, je možné určiť iba jeho pohyb, napríklad vo vzťahu k Zemi, Slnku, hviezdam atď.
Iné definície
Na druhej strane sa predtým verilo, že existuje určitý „základný“ referenčný systém, ľahkosť písania, v ktorom ho prírodné zákony odlišujú od všetkých ostatných systémov. Newton preto považoval absolútny priestor za vybraný referenčný rámec a fyzici 19. storočia verili, že systém, o ktorý sa opiera Maxwellov elektrodynamický éter, je privilegovaný, a preto sa nazýva absolútny referenčný rámec (ASO). Nakoniec, predpoklady o existencii privilegovaného referenčného rámca boli teóriou relativity odmietnuté. V moderných koncepciách neexistuje žiadny absolútny referenčný rámec, pretože
Navrhujem hru: vyberte objekt v miestnosti a opíšte jeho umiestnenie. Vykonajte to tak, aby odhadca nemohol urobiť chybu. Vyjdite? A čo vyplynie z opisu, ak sa nepoužívajú iné orgány? Vyjadria sa výrazy „naľavo od ...“, „vyššie ...“ a podobne. Polohu tela je možné nastaviť iba. vo vzťahu k akémukoľvek inému telu.
Miesto pokladu: „Postavte sa na východný roh posledného domu smerujúci na sever a po 120 schodoch odbočte na východ a choďte 200 krokov. Nie je možné nájsť poklad, inak by bol vykopaný na dlhú dobu. Prečo? Telo, o ktorom je opis vyhotovený, nie je definované, nie je známe, v ktorej obci sa nachádza ten istý dom. Je potrebné presne určiť telo, ktoré sa bude považovať za základ nášho budúceho popisu. Takéto telo sa vo fyzike nazýva referenčný orgán, Môže sa zvoliť ľubovoľne. Napríklad sa pokúste vybrať dva rôzne referenčné telá a vo vzťahu k nim opíšte umiestnenie počítača v miestnosti. K dispozícii budú dva odlišné opisy.
Súradnicový systém
Zvážte obrázok. Kde je strom v porovnaní s cyklistom I, cyklistom II a nami pri pohľade na monitor?
Pokiaľ ide o referenčné telo - cyklista I - strom je napravo, vzhľadom na referenčné telo - cyklista II - strom je naľavo, je pred nami. Jedno a to isté telo - strom, ktorý je neustále na rovnakom mieste, súčasne „vľavo“ a „vpravo“ a „vpredu“. Problémom nie je len to, že sa vyberú rôzne referenčné orgány. Zvážte jeho polohu vzhľadom na cyklistu I.
Na tomto obrázku je strom napravo od cyklistu I
Na tomto obrázku je strom left od cyklistu I
Strom a cyklista nezmenili svoje umiestnenie vo vesmíre, strom však môže byť súčasne „ľavý“ aj „pravý“. Aby sme sa zbavili nejasností popisu samotného smeru, zvolíme určitý smer pre pozitívny, opak zvoleného bude negatívny. Zvolený smer je označený osou so šípkou, šípka označuje pozitívny smer. V našom príklade vyberieme a označíme dva smery. Zľava doprava (os, po ktorej sa cyklista pohybuje) a od nás vnútri monitora k stromu - to je druhý pozitívny smer. Ak prvý smer, ktorý sme vybrali, je označený X, druhý pomocou Y, dostaneme dvojrozmerný súradnicový systém.
Pokiaľ ide o nás, cyklista sa pohybuje v zápornom smere pozdĺž osi X, strom je v pozitívnom smere pozdĺž osi Y
Vo vzťahu k nám sa cyklista pohybuje v kladnom smere pozdĺž osi X, strom je v pozitívnom smere pozdĺž osi Y
Teraz určte, ktorý objekt v miestnosti je 2 metre v pozitívnom smere pozdĺž osi X (vpravo) a 3 metre v negatívnom smere pozdĺž osi Y (za vami). (2; -3) - súradnice tohto tela. Prvá číslica "2" sa používa na označenie polohy pozdĺž osi X, druhá číslica "-3" označuje umiestnenie pozdĺž osi Y. Je záporná, pretože os Y nie je na strane stromu, ale na opačnej strane. Po výbere referenčného telesa a smeru bude jednoznačne opísaná poloha každého objektu. Ak otočíte chrbtom na monitore, vpravo a za vami bude ďalší objekt, ale budú mať aj rôzne súradnice (-2; 3). Súradnice tak presne a jednoznačne určujú umiestnenie objektu.
Priestor, v ktorom žijeme, je priestorom troch dimenzií, ako sa hovorí, trojrozmerného priestoru. Okrem toho, že telo môže byť „vpravo“ („vľavo“), „vpredu“ („za“), môže byť dokonca „vyššie“ alebo „nižšie“ ako vy. Toto je tretí smer - zvyčajne sa označuje osou Z
Je možné zvoliť nesprávny smer osi? Môžete. Ich smer však nemôžete zmeniť počas riešenia napríklad jednej úlohy. Môžem zvoliť iné názvy osí? Je to možné, ale riskujete, že vám ostatní nerozumejú, je lepšie to nerobiť. Môže byť os X zamenená za os Y? V súradniciach môžete, ale nemusíte sa zamieňať: (x; y).
Pri priamom pohybe telesa postačuje na určenie jeho polohy jedna súradnicová os.
Na opis pohybu v rovine sa používa pravouhlý súradnicový systém, ktorý sa skladá z dvoch vzájomne kolmých osí (karteziánsky súradnicový systém).
Pomocou trojrozmerného súradnicového systému môžete určiť polohu tela v priestore.
Referenčný systém
Každé telo v ktoromkoľvek okamihu zaujíma určitú polohu v priestore oproti iným telom. Už vieme, ako zistiť jeho pozíciu. Ak sa poloha tela v priebehu času nemení, je v pokoji. Ak sa v priebehu času zmení poloha tela, znamená to, že sa telo pohybuje. Všetko na svete sa deje niekde a raz: vo vesmíre (kde?) A v čase (kedy?). Ak k referenčnému telu, súradnicovému systému, ktorý určuje polohu telesa, pridáme metódu merania času - hodiny, dostaneme referenčný systém, Pomocou ktorého môžete vyhodnotiť, či sa telo pohybuje alebo odpočíva.
Pohybová relativita
Astronaut odišiel do vesmíru. Je v pokoji alebo v pohybe? Ak to vezmeme do úvahy s ohľadom na priateľa astronauta, ktorý je blízko, bude odpočívať. A ak sa astronaut vo vzťahu k pozorovateľovi na Zemi pohybuje veľkou rýchlosťou. Podobne ako pri jazde vlakom. Pokiaľ ide o ľudí vo vlaku, sedíte nehybne a čítate knihu. Ale pre ľudí, ktorí zostali doma, idete rýchlosťou vlaku.
Príklady výberu referenčného telesa, vzhľadom na ktoré sa na obrázku a) vlak pohybuje (vzhľadom na stromy), na obrázku b) je vlak v pokoji vzhľadom na chlapca.
Sedíme v aute, čakáme na odchod. V okne sledujeme vlak na paralelnej ceste. Keď sa začne pohybovať, je ťažké určiť, kto sa pohybuje - naše auto alebo elektrický vlak mimo okna. Aby bolo možné zistiť, je potrebné posúdiť, či sa pohybujeme vo vzťahu k iným pevným objektom mimo okna. Hodnotíme stav nášho vozňa vo vzťahu k rôznym referenčným systémom.
Zmena posunu a rýchlosti v rôznych referenčných systémoch
Posun a zmena rýchlosti pri prechode z jedného referenčného systému do druhého.
Rýchlosť osoby vo vzťahu k zemi (pevný rám) je v prvom a druhom prípade odlišná.
Pravidlo pridávania rýchlosti: Rýchlosť telesa vzhľadom na stacionárny referenčný systém je vektorový súčet rýchlosti telesa vzhľadom na mobilný referenčný systém a rýchlosť mobilného referenčného systému vzhľadom na stacionárny.
Podobné ako vektor posunu. Pravidlo pridávania posunov: Pohyb telesa vzhľadom na pevný referenčný rámec je vektorový súčet pohybu telesa vzhľadom na pohyblivý referenčný rámec a pohyb pohyblivého referenčného rámca relatívne stacionárny.
Nechajte osobu ísť autom pozdĺž smeru (alebo proti) vlaku. Človek je telo. Zem je pevný referenčný rámec. Auto je pohyblivý referenčný systém.
Zmena trajektórie v rôznych referenčných systémoch
Trajektória tela je relatívna. Napríklad, zvážte vrtuľu vrtuľníka zostupujúceho na Zem. Bod na vrtuli opisuje kruh v referenčnom systéme spojenom s vrtuľníkom. Dráha tohto bodu v referenčnom rámci spojenom so Zemou je špirála.
Translačný pohyb
Pohyb tela je zmena jeho polohy v priestore v porovnaní s inými telami v priebehu času. Každé telo má určitú veľkosť, niekedy sú rôzne body tela na rôznych miestach v priestore. Ako zistiť polohu všetkých bodov tela?
ALE! Niekedy nie je potrebné uvádzať polohu každého bodu na tele. Zvážte podobné prípady. Toto sa nemusí robiť napríklad vtedy, keď sa všetky body tela pohybujú rovnakým spôsobom.
Všetky prúdy kufra a auta sa pohybujú rovnako.
Nazýva sa pohyb tela, v ktorom sa všetky jeho body pohybujú rovnako translačný
Materiál bod
Nie je potrebné opísať pohyb každého bodu tela, aj keď sú jeho rozmery veľmi malé v porovnaní so vzdialenosťou, ktorú prechádzajú. Napríklad loď prechádzajúca oceánom. Pri opise relatívneho pohybu planét a nebeských telies astronómovia nezohľadňujú ich veľkosť a vlastný pohyb. Napriek tomu, že napríklad Zem je obrovská, je zanedbateľná vzhľadom na vzdialenosť od Slnka.
Nie je potrebné brať ohľad na pohyb každého bodu tela, ak neovplyvňujú pohyb tela ako celku. Takéto telo môže byť reprezentované ako bod. Sústredíme všetku podstatu tela do bodu. Získame model tela bez rozmerov, ale má hmotnosť. To je vecný bod.
Rovnaké telo s jedným z jeho pohybov možno považovať za materiálny bod, s ostatnými - je to nemožné. Napríklad, keď chlapec pôjde z domu do školy a súčasne prejde vzdialenosť 1 km, môže sa v tomto pohybe považovať za materiálny bod. Ale keď ten istý chlapec vykonáva nabíjanie, potom už nemôže byť považovaný za bod.
Zvážte pohybujúcich sa športovcov
V takom prípade môže byť športovec modelovaný s materiálnym bodom.
V prípade, že športovec skočí do vody (obrázok vpravo), nemôžete ho modelovať do určitého bodu, pretože pohyb celého tela závisí od polohy paží a nôh.
Hlavná vec na zapamätanie
1) Poloha tela v priestore sa určuje vzhľadom na referenčné teleso;
2) Je potrebné špecifikovať osi (ich smery), t. súradnicový systém, ktorý určuje súradnice tela;
3) Pohyb tela sa určuje vzhľadom na referenčný systém;
4) V rôznych referenčných systémoch sa rýchlosť karosérie môže líšiť;
5) Čo je podstatné
Zložitejšou situáciou je pridávanie rýchlostí. Nechajte muža prekročiť rieku v člne. Loď je predmetom vyšetrovania. Pevné referenčné systémy - uzemnenie. Pohyblivým referenčným systémom je rieka.
Rýchlosť lode vzhľadom na zem je vektorový súčet. Nachádza sa podľa zákona rovnobežníka ako prepona dvoch nôh.
cvičenie
Stĺp vozidiel, ktoré sa pohybujú rovnakou rýchlosťou, vedie okolo stojaceho cyklistu. Pohybuje sa každé auto relatívne voči cyklistovi? Jazdí auto relatívne k inému stroju? Pohybuje sa cyklista relatívne k autu?
stanovenie
Pohybová relativita Prejavuje sa tým, že správanie akéhokoľvek pohybujúceho sa tela sa dá určiť iba vo vzťahu k inému telu, ktoré sa nazýva referenčné telo.
Referenčný orgán a súradnicový systém
Referenčný orgán je vybraný ľubovoľne. Je potrebné poznamenať, že pohybujúce sa telo a referenčné telo sú rovnaké. Pri výpočte pohybu sa môže každý z nich, ak je to potrebné, považovať za referenčné teleso alebo za pohyblivé teleso. Napríklad človek stojí na Zemi a sleduje, ako auto cestuje po ceste. Človek je nehybný vo vzťahu k Zemi a považuje Zem za referenčné teleso, v tomto prípade sú rovina a auto pohybujúce sa telá. Cestujúci vozidla, ktorý hovorí, že cesta uniká z pod kolesami, má však tiež pravdu. Považuje auto za referenčné teleso (je voči nemu stacionárne), zatiaľ čo Zem je pohybujúce sa telo.
Aby sa opravila zmena polohy tela v priestore, musí byť súradnicový systém spojený s referenčným telesom. Súradnicový systém je spôsob stanovenia polohy objektu v priestore.
Pri riešení fyzických problémov je najbežnejším karteziánsky pravouhlý súradnicový systém s tromi vzájomne kolmými pravouhlými osami - abscisa (), ordinácia () a applicate (). Mernou jednotkou SI je meradlo.
Pri orientácii na terén používajú polárny súradnicový systém. Mapa určuje vzdialenosť k požadovanému osídleniu. Smer pohybu je určený azimutom, t.j. roh, ktorý je nulovým smerom s čiarou spájajúcou osobu s požadovaným bodom. V systéme polárnych súradníc sú teda súradnice vzdialenosť a uhol.
V geografii, astronómii a pri výpočte pohybu satelitov a kozmických lodí sa poloha všetkých telies určuje vo sférickom súradnicovom systéme vzhľadom k stredu Zeme. Na určenie polohy bodu v priestore vo sférickom súradnicovom systéme je vzdialenosť od počiatku a uhlov a uhlov, ktoré sú polomerom vektora s rovinou nulového Greenwichovho poludníka (zemepisná dĺžka) a rovinou rovníka (zemepisná šírka).
Referenčný systém
Súradnicový systém, referenčné teleso, s ktorým je spojené, a zariadenie na meranie času tvoria referenčný systém, v súvislosti s ktorým sa uvažuje o pohybe tela.
Pri riešení akýchkoľvek problémov s pohybom by sa mal v prvom rade uviesť referenčný systém, v ktorom sa bude pohyb posudzovať.
Pri posudzovaní pohybu vzhľadom na pohybujúci sa referenčný systém platí klasický zákon o sčítaní rýchlostí: rýchlosť tela vzhľadom na stacionárny referenčný systém je vektorový súčet rýchlosti tela vzhľadom na pohyblivý referenčný systém a rýchlosť pohybujúceho sa referenčného systému do relatívne stacionárneho:
Príklady riešenia problémov na tému „Relativita pohybu“
Príklad
| úloha | Rovina sa pohybuje vo vzťahu k vzduchu rýchlosťou 50 m / s. Rýchlosť vetra vzhľadom na zem 15 m / s. Aká je rýchlosť lietadla vzhľadom na zem, ak sa pohybuje vo vetre? proti vetru? kolmo na smer vetra? |
| rozhodnutie | V tomto prípade je rýchlosť rýchlosť lietadla vzhľadom na zem (pevný rám), relatívna rýchlosť roviny je rýchlosť lietadla vzhľadom na vzduch (pohyblivý rám), rýchlosť pohybujúceho sa rámu vzhľadom na pevnú je rýchlosť vetra vzhľadom na zem. Nasmerujeme os v smere vetra.
Píšeme zákon o sčítaní rýchlosti vo vektorovej forme: V projekcii na osi možno túto rovnosť prepísať v tvare: Nahradením číselných hodnôt vo vzorci vypočítame rýchlosť lietadla vzhľadom na zem:
V tomto prípade používame súradnicový systém nasmerovaním súradnicových osí, ako je to znázornené na obrázku. Pridajte vektory a pravidlo pridávania vektorov. Rýchlosť lietadla nad zemou: |
Na popísanie pohybu je potrebné ho spojiť s referenčným telom. (Karteziánsky, sférický atď.).
Referenčný systém - celkový súradnicový systém a hodiny spojené s telom, vzhľadom na ktoré sa pohyb sleduje.Pohyby tela ako hmota nemôžu byť vo všeobecnosti mimo času a priestoru. Hmota, priestor a čas sú neoddeliteľne spojené (neexistuje priestor bez hmoty a času a naopak).
Priestor je trojrozmerný, preto „prirodzeným“ súradnicovým systémom je karteziánsky pravouhlý súradnicový systém, ktorý budeme hlavne využívať.
V karteziánskom súradnicovom systéme sa najčastejšie používa poloha bodu v danom okamihu sa vzhľadom na tento systém vyznačuje tromi súradnicami x, y, z alebo vektorom polomeru nakresleným od začiatku do daného bodu (obrázok 2.1).
Obr. 2.1
Keď sa bod materiálu pohybuje, jeho súradnice sa časom menia. Vo všeobecnosti je jeho pohyb určený skalárnymi rovnicami:
kde x, na, z - priemery vektora polomeru na súradnicovej osi; ja, j, k - jednotkové vektory (jednotkové vektory) nasmerované pozdĺž zodpovedajúcich osí.
Rovnice (2.2.1) a (2.2.2) sa nazývajú kinematické rovnice pohybu vecný bod.
Vyvolá sa počet nezávislých súradníc, ktoré úplne určujú polohu bodu v priestore stupne voľnosti.
Ak sa hmotný bod pohybuje vo vesmíre, má tri stupne voľnosti (súradnice) x, na, z). Ak sa pohybuje lietadlom - dva stupne voľnosti. Ak je to priamka - jeden stupeň slobody.
Akýkoľvek pohyb tela sa dá rozložiť na dva hlavné typy pohybu - translačný a rotačný.
translačný - je to taký pohyb, v ktorom akákoľvek priamka spojená s pohybujúcim sa telesom zostáva rovnobežná so sebou a všetky body pevného telesa vykonávajú rovnaké pohyby v rovnakom čase (obr. 2.2).
 |
 |
|
| Obr. 2.2 | Obr. 2.3 |
na otáčavý všetky body tela sa pohybujú pozdĺž kružníc, ktorých stred leží na rovnakej priamke nazývanej os OO"rotácia (obr. 2.3). Z definície rotačného pohybu je zrejmé, že koncepcia rotačného pohybu pre bod materiálu je neprijateľná."