Виды движения
Виды движения. Задача кинематики
Задача кинематики состоит в том, чтобы количественно (через уравнения) описать движение любых тел и установить взаимосвязи между величинами, характеризующими движение.
А как это сделать?
Каждое реальное тело в любой момент времени обладает некоторой геометрической формой, определенным образом ориентировано в пространстве и занимает в нем определенное место.
Но и форма, и ориентация в пространстве, и местоположение тела с течением времени могут изменяться.
Например, возьмем воздушный шарик. Шарик можно сжать (изменить его форму), можно повернуть (изменить его ориентацию в пространстве), можно перенести в другое место без изменения формы и ориентации. Изменение формы и (или) объема тела называется деформацией тела.
- Деформация от лат. deformatio — искажение.
При деформации тела изменяются расстояния между его точками.
Изменение ориентации тела в пространстве называется поворотом, а происходящее при этом движение — вращательным движением тела.
Поворот тела наблюдается и при колебательном движении.
Если движение происходит без деформации и поворота тела, его называют поступательным.
- Признак поступательного движения: при поступательном движении прямая, проходящая через любые две точки тела, остается параллельной своему первоначальному положению.
Поступательное движение может быть, как прямолинейным, так и криволинейным. Траектории точек тела, движущегося поступательно, одинаковы между собой — каждая точка повторяет движение любой другой точки тела с некоторым постоянным сдвигом.
В общем случае движение тела представляет собой результат сложения трех движений: деформации, вращения и поступательного движения.
Описать движение тела в общем случае достаточно сложно, необходимы упрощения. Для этого в кинематике используют ряд физических моделей.
- Модель 1.
Если деформация тела незначительная, то ею можно пренебречь. В таких случаях можно использовать модель абсолютно твердого тела — воображаемого тела, которое никогда не деформируется.
В кинематике мы будем считать все тела абсолютно твердыми. Движение абсолютно твердых тел сводится уже только к двум видам: поступательному или вращению.
- Модель 2.
Если можно пренебречь вращением абсолютно твердого тела (или они нас в данной задаче не интересуют), то достаточно рассмотреть лишь поступательное движение тела. При таком движении все точки тела движутся одинаково, поэтому достаточно изучить движение любой одной точки тела. В таких случаях широко используют модель материальной точки.
Материальной точкой называют тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.
Именно от поставленной задачи зависит, можно ли считать данное реальное тело материальной точкой. Так, если нас интересует движение крыльев бабочки, ее нельзя рассматривать как материальную точку. В то же время, земной шар можно считать материальной точкой, если интересоваться только движением Земли по орбите вокруг Солнца, а не вращением Земли вокруг своей оси.
Движение материальной точки полностью определено, если задана ее траектория и известно, в какой точке траектории она находится в каждый момент времени.
