Кинематика

Физика – наука о наиболее общих закономерностях природы.

При наблюдении окружающего мира сразу же обнаруживается простейшее явление природы – изменение положения тела с течением времени. Это явление принято называть механическим движением.

Кинематика – раздел механики, в котором изучаются различные способы описания движения. Простейшие наблюдения показывают, что механическое движение относительно. Достаточно представить пассажиров, едущих в автобусе – относительно автобуса все пассажиры неподвижны, а относительно земли движутся со скоростью, равной скорости автобуса. Произвольно выбранное тело, относительно которого рассматривается движение в данной задаче, называется телом отсчёта. Тело отсчёта служит для указания пространственного положения материальной точки. Чтобы иметь возможность исследовать зависимость положения точки от времени, необходимы часы. Совокупность тела отсчёта и жёстко связанных с ним часов называют системой отсчёта. В кинематике выбор системы отсчёта произволен. Существует три способа описания движения:

1) векторный;

Пространственное положение точки относительно тела отсчёта определяется при помощи вектора. Вектор, соединяющий начало отсчёта и положение точки в данный момент времени, называется радиус-вектор. В этом случае зависимость положения точки от времени описывается векторной функцией .

2) координатный;

C телом отсчёта связано начало системы координат. В простейшем случае это декартова прямоугольная система координат. В школьном курсе физики практически всякое движение является плоским – траектория движения точки принадлежит одной плоскости. Для определения положения точки на плоскости достаточно двух координатных осей. Зависимость положения точки от времени определяется двумя скалярными уравнениями –  и .

3) естественный.

Задание одного вектора эквивалентно заданию двух координат

В некоторых случаях оказывается заранее известной траектория движения точки. В этом случае в качестве координаты оказывается удобным выбрать расстояние вдоль траектории от начального положения точки – . Это так называемая криволинейная координата.

Все три способа описания движения эквивалентны. Векторный способ наиболее общий и приводит к меньшему количеству уравнений. Координатный способ наиболее прост. Естественный используется в случаях, когда заранее известна траектория движения – например, окружность. Чтобы определить положение точки в любой момент времени, необходимо найти уравнение движения точки –  и , или , или . После составления уравнений движения нужно подставить все числовые данные и найти неизвестные величины.