1. Механічний рух - один з найпоширеніших і легко спостережуваних видів руху. Прикладами механічного руху можуть служити: рух транспорту, деталей машин і механізмів, маятника і стрілок годинника, небесних тіл і молекул, переміщення тварин і зростання рослин і т. Д.
Механічним рухом називають зміну положення тіла в просторі відносно інших тіл з плином часу.
2. Те саме тіло може, залишаючись нерухомим щодо одних тіл, рухатися щодо інших. Наприклад, сидять в автобусі пасажири нерухомі щодо корпусу автобуса і рухаються разом з ним щодо людей на вулиці, будинків, дерев (рис. 1). Таким чином, коли говорять про рух будь-якого тіла, необхідно вказувати тіло, щодо якого цей рух розглядається.
Тіло, щодо якого розглядається рух тіл, називають тілом відліку.
3. Положення тіла в просторі можна визначити за допомогою координат. Якщо тіло рухається вздовж прямої лінії, наприклад бігун на короткій дистанції, то його положення на цій лінії можна характеризувати тільки однією координатою x. Для цього з тілом відліку пов'язують систему координат, що складається з однієї координатної осі OX (рис. 2).
Якщо тіло здійснює рух в межах деякої площини, наприклад футболіст на полі, то його положення визначають вже за допомогою двох координат x і y. а система координат в цьому випадку складається з двох взаємно перпендикулярних осей: OX і OY (рис. 3).
Коли розглядається рух тіла в просторі, наприклад рух літака, то система координат, пов'язана з тілом відліку, буде складатися з трьох взаємно перпендикулярних координатних осей: OX. OY і OZ (рис. 4).
При русі тіла його координати змінюються з плином часу тому, необхідно мати прилад для вимірювання часу - годинник.
Тіло відліку, пов'язана з ним система координат і прилад для вимірювання часу утворюють систему відліку.
Будь-який рух розглядається щодо обраної системи відліку.
4. Вивчити рух тіла - значить визначити, як змінюється його положення, т. Е. Його координата з плином часу. Якщо відомо, як змінюється координата тіла з часом, можна визначити його положення (координату) в будь-який момент часу.
Основне завдання механіки полягає у визначенні положення (координати) тіла в будь-який момент часу.
Щоб вказати, як змінюється положення тіла з плином часу, потрібно встановити зв'язок між величинами, що характеризують цей рух.
Розділ механіки, що вивчає способи опису руху тіл, називають кінематикою.
5. Будь-яке тіло має певні розміри. При русі частини тіла, наприклад підлогу і стелю ліфта, займають різні положення в просторі. Виникає питання, як же визначити координати тіла? В цілому ряді випадків немає необхідності вказувати положення кожної точки тіла.
Наприклад, всі точки ліфта (рис. 5) рухаються поступально, т. Е. При русі описують однакові траєкторії. Нагадаємо, що траєкторія - це лінія, уздовж якої рухається тіло.
Оскільки при поступальному русі всі точки тіла рухаються однаково, то немає необхідності описувати рух кожної його точки окремо.
Можна також не робити цього і при вирішенні таких завдань, коли розмірами тіла можна знехтувати. Наприклад, щоб визначити, з якою швидкістю влітає у ворота футбольний м'яч, не потрібно розглядати рух кожної точки м'яча. Якщо ж м'яч потрапляє в штангу воріт, то нехтувати його розмірами вже не можна. Інший приклад. Обчислюючи час руху космічного корабля від Землі до космічної станції, корабель можна вважати матеріальною точкою. Якщо ж розраховується режим стикування корабля зі станцією, то розмірами корабля знехтувати не можна.
Таким чином, для вирішення ряду завдань, пов'язаних з рухом тіл, вводять поняття матеріальної точки.
Матеріальною точкою називають тіло, розмірами якого в даній задачі можна знехтувати.
У наведених вище прикладах матеріальної точкою можна вважати футбольний м'яч при розрахунку швидкості з якою він влітає в ворота, космічний корабель при визначенні часу його руху.
Матеріальна точка - це фізична модель реальних об'єктів, реальних тел. Вважаючи, що тіло є матеріальною точкою, ми нехтуємо несуттєвими для вирішення конкретного завдання ознаками, зокрема розмірами і формою тіла.
6. Поняття шляху вам добре відомо. Нагадаємо, що шлях - це відстань, пройдену тілом уздовж траєкторії.
Шлях позначають буквою l. одиницею шляху в СІ є метр (1 м).
Положення тіла через деякий проміжок часу можна визначити, знаючи траєкторію руху, початкове положення на траєкторії і пройдений їм за цей проміжок часу шлях.
Якщо ж траєкторія руху тіла невідома, то його положення в певний момент часу визначити не можна, оскільки один і той же шлях тіло може пройти в різних напрямках. В цьому випадку необхідно знати напрямок руху тіла і відстань, пройдену в цьому напрямку.
Нехай в початковий момент часу t0 = 0 тіло знаходилося в точці A (рис. 6), а в момент часу t - в точці B. З'єднаємо ці точки і на кінці відрізка в точці B поставимо стрілку. У цьому випад стрілка вказує напрямок руху тіла.
Переміщенням тіла називають спрямований відрізок (вектор), що сполучає початкове положення тіла з його кінцевим положенням.
В даному випадку - це вектор.
Переміщення - величина векторна. має напрямок і числове значення (модуль). Позначається переміщення буквою s. а його модуль - s. Одиниця переміщення в СІ, як і шляхи, лічильник (1 м).
Знаючи початкове положення тіла і його переміщення за деякий проміжок часу, можна визначити положення тіла в кінці цього проміжку часу.
Слід мати на увазі, що переміщення в загальному випадку не збігається з траєкторією руху тіла, а модуль переміщення - з пройденим шляхом. Наприклад, поїзд відправився з Москви в Санкт-Петербург і повернувся назад. Відстань між цими містами одно 650 км. Тому шлях, який проїхав поїзд, становить 1300 км, а переміщення дорівнює нулю. Збіг модуля переміщення і пройденого шляху має місце лише при русі тіла по прямолінійній траєкторії в одну сторону.
Питання для самоперевірки
1. Що називають механічним рухом?
2. Що називають системою відліку? Навіщо вводять систему відліку?
3. У чому полягає основне завдання механіки?
4. Що називають матеріальною точкою? Навіщо вводять модель матеріальної точки?
5. Чи можна, знаючи початкове положення тіла і шлях, пройдений їм за певний проміжок часу, визначити положення тіла в кінці цього проміжку часу?
6. Що називають переміщенням? Чим відрізняється переміщення тіла від пройденого шляху?
1. Автомобіль, що рухається по прямолінійній ділянці дороги, зупинився в точці A (рис. 7). Які координати точки A в системі відліку, пов'язаної: а) з деревом (точка O) на узбіччі дороги; б) з будинком (точка B)?
2. При вирішенні будь з наведених завдань вивчаються тіла можна прийняти за матеріальні точки:
- розрахувати відстань між Землею і Місяцем;
- розрахувати відстань, яке проїде автомобіль за 2 год;
- розрахувати швидкість обертання валу електродвигуна;
- розрахувати час обгону автомобілем колони вантажних автомобілів;
- розрахувати час руху спортсмена, пробігає дистанцію 400 м?
3. Людина обходить по периметру квадратний ділянку, сторона якого 10 м. Чому дорівнюють шлях, пройдений людиною, і модуль його переміщення?
4. М'яч падає з висоти 2 м і після удару об підлогу піднімається на висоту 1,5 м. Чому дорівнюють шлях м'яча за весь час руху і модуль його переміщення?