Серия статии на тема
Класическа механика
Импулс  · Сила  · Енергия  · Работа  · Мощност  · Скорост  · Ускорение  · Инерционен момент  · Момент на сила  · Момент на импулса

Кинематиката е дял от класическата механика, който описва движението на телата, без да отчита причините за това.[1] Изучава траекториите им като функция на времето. В кинематиката пространството е евклидово, докато теорията на относителността ползва пространство на Минковски.

Основни понятия редактиране

Кинематика на материална точка редактиране

Разделът от механиката, в който се изучава движението на телата, без да се вземат предвид предизвикващите това движение взаимодействия, се нарича кинематика. Механичното движение е най-простата форма на движение. То се характеризира с изменението на взаимното положение на телата в пространството и времето. За удобство при описанието на това движение се въвежда понятието материална точка. Тя е научна абстракция, която улеснява изучаването на сложните процеси при механичните движения. Материалната точка е въображаемо тяло, чиито размери са пренебрежимо малки в сравнение с мащабите на движенията. Всяко тяло може да се разглежда като система от материални точки. При еластичните тела материалните точки променят в определени граници своето местоположение. Изучаването на газовете става също на основата на предположението, че те са съвкупност от свободно движещи се материални точки.

Движението на дадено тяло може да е различно спрямо различни тела. Следователно както покоят, така и движението са относителни. Тяло, спрямо което се определя движението или покоят на друго тяло, се нарича отправно тяло. Както вече бе отбелязано с отправното тяло се свързва подходящо избрана координатна система. Най-често се използва правоъгълна (декартова) координатна система, свързана с неподвижното (отправно) тяло. Местоположението на дадена материална точка М се определя от радиус-вектора OM = r, който съединява точката с началото на координатната система. Проекциите на този радиус-вектор върху координатните оси са и координати x,y,z на точката М.

Видове движения на идеално твърдо тяло редактиране

Тяло, което има определена форма и обем, и те не се изменят при движението му, се нарича идеално твърдо тяло или абсолютно твърдо тяло. Идеално твърдото тяло се дефинира и като система от материални точки, разстоянията между които не се променят. В действителност такива тела няма, но в случаите, когато деформациите са малки, тялото може да се разглежда като идеално твърдо.

Движение на тяло, при което всяка негова точка описва една и съща траектория (т.е. всяка мислена произволна отсечка от тялото се премества успоредно сама на себе си), се нарича постъпателно. При постъпателното движение всички точки от тялото се движат с еднаква скорост и затова могат да се разглеждат като една материална точка – центърът на масите на тялото. Вместо да се разглежда движението на цялото тяло, се разглежда движението на центъра на масите.

Идеално твърдото тяло може да извършва и въртеливи движения. При въртене всяка точка от тялото се движи по окръжност. Центровете на окръжностите лежат на една права – ос на въртене.

При движение на идеално твърдо тяло около постоянна ос всяка точка от тялото описва окръжност с център, който лежи на оста на въртене. Всички окръжности лежат в равнини, перпендикулярни на оста на въртене.

Движението на идеално твърдо тяло може да се разглежда като съставено от постъпателно движение на центъра на масите и въртене около ос, минаваща през центъра на масите.

Кинематика на въртене на идеално твърдо тяло редактиране

За кинематичното описание на въртенето на идеално твърдо тяло около неподвижна ос се използват величини и зависимости, които описват движението на материална точка по окръжност: ъгъл за определяне положението на точката по окръжността (φ); ъгъл за завъртане на радиус-вектора   на точката (φ); средна и моментна ъглова скорост (ωср., ω; линейна скорост на различните точки (ν); средно и моментно ъглово ускорение (εср., ε); линейно ускорение на различните точки ( ). Интервалът от време, за който тялото извършва едно пълно завъртане около оста, е периодът (Т), а броят на завъртанията за единица време е честотата (ν).

Източници редактиране