к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   электротехника и электроника   электрические цепи  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Истинное знание есть знание причин
Френсис Бэкон

Основные понятия кинематики

Кинематика - раздел механики, в котором движение тел рассматривается без выяснения причин этого движения. Таким образом, кинематика есть лишь расчетно-математическая (технологическая) часть механики, абстрагирующаяся от физической сути, причинности движения вещественных тел. Ее назначение - формально-математический расчет движений для различных инженерных нужд. В кинематике мы имеем дело лишь с упрощенными математитико-геометрическими моделями физических объектов, но не с самими физическими объектами и их физической сутью.
Механическое движение тела - это изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. Движение одного и того же тела относительно разных тел оказывается различным.

Для описания движения тела нужно указать, по отношению к какому телу рассматривается движение.

Тело, среда отсчета - это тело или среда, относительно которых измеряется движение. Без указания такого тела или среды измерение движения является бессмыслицей, так как значение положения или скорости движения обязательно нуждается в опорной величине (точке, величине отсчета).

Система координат, связанная с телом отсчета, и часы для отсчета времени образуют систему отсчета, позволяющую определять положение движущегося тела в любой момент времени. При этом необходимо всегда иметь ввиду, что система координат - лишь наше модельное представление, а не физический объект. Поэтому такая модель соответствует лишь нашему способу измерения физического движения и является произвольной (выбираемой по нашей воле), а значит не имеет объективного физического смысла, но лишь смысл внутри нашего восприятия, способа наших измерений. К примеру можно воспользоваться произвольным телом отсчета, произвольным направлением осей Декартовой системы координат; можно, в конце концов, воспользоваться другими системами координат: полярной, сферической и пр.

В Международной системе единиц СИ, наиболее приемлемой в реальной физике, за единицу длины принят метр, а за единицу времени – секунда.

Всякое тело имеет определенные размеры. Различные части тела находятся в разных местах пространства. Однако, во многих задачах механики нет необходимости указывать положения отдельных частей тела. Если размеры тела малы по сравнению с расстояниями до других тел, то данное тело для удобства математический расчетов можно считать его "материальной точкой". Так можно поступать, например, при изучении движения планет вокруг Солнца. Однако при этом надо иметь ввиду, что "материальная точка" есть лишь математическое понятие, не имеющее физической сущности.

Если все части тела движутся одинаково, то такое движение называется поступательным. Поступательно движутся, например, транспортные средства на прямолинейном участке пути, поршень внутри цилиндра и т. д. При многих расчетах поступательного движения тела его также можно рассматривать как "материальную точку".

Тело, размерами которого в конкретных условиях расчета можно пренебречь, называется "материальной точкой". Понятие материальной точки играет важную роль в математических расчетах, упрощая их и модели физических систем, строящихся в механике. Перемещаясь с течением времени из одной точки в другую, тело ("материальная точка") описывает некоторую линию, которую называют траекторией движения тела.

Положение материальной точки в пространстве в любой момент времени (закон движения) можно определять либо с помощью зависимости координат от времени x = x(t), y = y(t), z = z(t) (координатный способ), либо при помощи зависимости от времени радиус-вектора  Основные понятия кинематики (векторный способ), проведенного из начала координат до данной точки (рис. 1.1.1).              

  Определение положения точки
Рисунок 1.1.1.   Определение положения точки с помощью координат x = x(t), y = y(t) и z = z(t) и радиус–вектора  Основные понятия кинематики.  Основные понятия кинематики – радиус–вектор положения точки в начальный момент времени.  

Перемещением тела  Основные понятия кинематики называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением. Перемещение есть векторная величина. Пройденный путь l равен длине дуги траектории, пройденной телом за некоторое время t. Путь – скалярная величина. Если движение тела рассматривать в течение достаточно короткого промежутка времени, то вектор перемещения окажется направленным по касательной к траектории в данной точке, а его длина будет равна пройденному пути. В случае достаточно малого промежутка времени Δt пройденный телом путь Δl почти совпадает с модулем вектора перемещения  Основные понятия кинематики При движении тела по криволинейной траектории модуль вектора перемещения всегда меньше пройденного пути (рис. 1.1.2).              

Пройденный путь
Рисунок 1.1.2.   Пройденный путь l и вектор перемещения  Основные понятия кинематики при криволинейном движении тела.
a и b – начальная и конечная точки пути.

Для характеристики движения вводится понятие средней скорости:
           

   Основные понятия кинематики

В физике наибольший интерес представляет не средняя, а мгновенная скорость, которая определяется как предел, к которому стремится средняя скорость за бесконечно малый промежуток времени Δt:
           

           
   Основные понятия кинематики
 

В математике такой предел называют производной и обозначают  Основные понятия кинематики или  Основные понятия кинематики Мгновенная скорость  Основные понятия кинематики тела в любой точке криволинейной траектории направлена по касательной к траектории в этой точке. Различие между средней и мгновенной скоростями показано на рис. 1.1.3.              

  Средняя и мгновенная скорости
Рисунок 1.1.3.   Средняя и мгновенная скорости.  Основные понятия кинематики,  Основные понятия кинематики,  Основные понятия кинематики – перемещения за времена  Основные понятия кинематики соответственно. При t → 0  Основные понятия кинематики  

При движении тела по криволинейной траектории его скорость  Основные понятия кинематики изменяется по модулю и направлению. Изменение вектора скорости  Основные понятия кинематики за некоторый малый промежуток времени Δt можно задать с помощью вектора  Основные понятия кинематики (рис. 1.1.4). Вектор изменения скорости  Основные понятия кинематики за малое время Δt можно разложить на две составляющие:  Основные понятия кинематики направленную вдоль вектора  Основные понятия кинематики (касательная составляющая), и  Основные понятия кинематики направленную перпендикулярно вектору  Основные понятия кинематики (нормальная составляющая).              

  Изменение вектора скорости
Рисунок 1.1.4.   Изменение вектора скорости по величине и направлению.  Основные понятия кинематики – изменение вектора скорости за время  Основные понятия кинематики.  

Мгновенным ускорением (или просто ускорением)  Основные понятия кинематики тела называют предел отношения малого изменения скорости  Основные понятия кинематики к малому промежутку времени Δt, в течение которого происходило изменение скорости:
           

           
   Основные понятия кинематики
 

Направление вектора ускорения  Основные понятия кинематики в случае криволинейного движения не совпадает с направлением вектора скорости  Основные понятия кинематики Составляющие вектора ускорения  Основные понятия кинематики называют касательным (тангенциальным)  Основные понятия кинематики и нормальным  Основные понятия кинематики ускорениями (рис. 1.1.5).              

  Касательное и нормальное ускорения.
Рисунок 1.1.5.   Касательное и нормальное ускорения.  

Касательное ускорение указывает, насколько быстро изменяется скорость тела по модулю:
           

   Основные понятия кинематики

Вектор  Основные понятия кинематики направлен по касательной к траектории. Нормальное ускорение указывает, насколько быстро скорость тела изменяется по направлению. Криволинейное движение можно представить как движение по дугам окружностей (рис. 1.1.6).              

  Движение по дугам окружностей.
Рисунок 1.1.6.   Движение по дугам окружностей.  

Нормальное ускорение зависит от модуля скорости v и от радиуса R окружности, по дуге которой тело движется в данный момент:
           

   Основные понятия кинематики

Вектор  Основные понятия кинематики всегда направлен к центру окружности. Из рис. 1.1.5 видно, что модуль полного ускорения равен
           

   Основные понятия кинематики

Таким образом, основными физическими величинами в кинематике материальной точки являются пройденный путь l, перемещение  Основные понятия кинематики, скорость  Основные понятия кинематики и ускорение  Основные понятия кинематики. Путь l является скалярной величиной. Перемещение  Основные понятия кинематики, скорость  Основные понятия кинематики и ускорение  Основные понятия кинематики – величины векторные. Чтобы задать векторную величину, нужно задать ее модуль и указать направление. Векторные величины подчиняются определенным математическим правилам. Векторы можно проектировать на координатные оси, их можно складывать, вычитать и т. д.  

Контрольные вопросы

  1. Чем отличается "материальная точка" от реального физического объекта?
  2. Что является предметом изучения кинематики?
  3. Почему релятивистское понятие "скорость света" не имеет физико-математического смысла?
к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   электротехника и электроника   электрические цепи  
Знаете ли Вы, что в 1974 - 1980 годах профессор Стефан Маринов из г. Грац, Австрия, проделал серию экспериментов, в которых показал, что Земля движется по отношению к некоторой космической системе отсчета со скоростью 360±30 км/с, которая явно имеет какой-то абсолютный статус. Естественно, ему не давали нигде выступать и он вынужден был начать выпуск своего научного журнала "Deutsche Physik", где объяснял открытое им явление. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 30.03.2017 - 19:16: СОВЕСТЬ - Conscience -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
30.03.2017 - 16:58: ЦИТАТЫ ЧУЖИХ ФОРУМОВ - Outside Quotings -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
30.03.2017 - 16:53: СОВЕСТЬ - Conscience -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
30.03.2017 - 12:06: СОВЕСТЬ - Conscience -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
30.03.2017 - 11:15: СОВЕСТЬ - Conscience -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
29.03.2017 - 19:43: СОВЕСТЬ - Conscience -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.03.2017 - 18:09: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.03.2017 - 17:55: СОВЕСТЬ - Conscience -> Просвещение от Константина Сёмина - Карим_Хайдаров.
28.03.2017 - 11:35: СОВЕСТЬ - Conscience -> Просвещение от Николая Старикова - Карим_Хайдаров.
27.03.2017 - 19:27: СОВЕСТЬ - Conscience -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
27.03.2017 - 18:58: СОВЕСТЬ - Conscience -> Просвещение от академика С.Ю. Глазьева - Карим_Хайдаров.
25.03.2017 - 19:50: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ДНК-генеалогия - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution