Кинематика – наука о движениях безотносительно причин этих движений. Рассмотрим кратко основные понятия и формулы кинематики.
Из данного правила, следует важное следствие – о механическом движении можно говорить, если рассматривается, по крайней мере, два тела – одно, которое движется, и одно, относительно которого это движение совершается. Движение может совершаться и относительно многих тел. Однако, как правило, движение рассматривается относительно одного тела, которое называется телом отсчета.
Система отсчета
Задача кинематики состоит в том, чтобы описать положение тела в некоторый момент времени относительно тела отсчета.
Для этого используется понятие системы координат. Система координат представляет собой начальную точку (как правило, одну из точек тела отсчета), одну или несколько осей координат, выходящих из этой точки, и единичный отрезок, который откладывается на этих осях координат (не обязательно одинаковый для различных осей). Оси, как правило, направляются так, чтобы математическое описание движения в этих координатах было бы исчерпывающим, но не излишне сложным. Количество координатных осей также определяется спецификой исследуемой задачи. Например, если известно, что тело движется прямолинейно, то для описания такого движения удобно взять только одну ось координат и направить ее параллельно направлению движения тела.
Однако, если при движении по плоскости тело изменило направление на 90⁰, одной осью координат уже не обойтись. Для описания такого движения нужны две координаты. Любое криволинейное движение на плоскости требует минимум двух координат. Если же тело движется в пространстве (лист, который кружится и падает) – необходимы три оси координат.
Еще одно условие, необходимое для описания движения – отсчет времени. Этот отсчет включает начальный момент, относительно которого будет измеряться движение и метод определения времени (обычные часы или другой равномерно происходящий процесс).
Тело отсчета, связанную с ним систему координат и систему измерения времени вместе называют системой отсчета.
Относительность движения
Телом отсчета может быть любое тело, из чего вытекает важное следствие относительности движения. Относительность движения означает, что, во-первых, бессмысленно говорить о движении, пока нет системы отсчета. А во-вторых, в разных системах отсчета движение тела может быть совершенно разным, и даже нулевым. Пассажир поезда не движется относительно других пассажиров этого поезда, однако движется и движется по-разному относительно людей, стоящих около железнодорожного полотна, и относительно пассажиров встречного поезда.
Что мы узнали?
Кинематика изучает движение безотносительно его причин. Основные понятия кинематики включают систему отсчета, изучаемое тело и относительность его движения.
