Механіяний рух і його види. Основна задача механіки. Фізичне тіло і матеріальна точка.

1.1 Механічний рух — зміна взаємного розташування тіл або їхніх частин у просторі з плином часу. Розділ фізики, що вивчає закономірності механічного руху, називається механікою. В більшості випадків під механікою розуміють класичну механіку, в якій вивчають рух макроскопічних тіл, що рухаються зі швидкостями, які в багато раз менші за швидкість світла у вакуумі. В основі класичної механіки лежать закони Ньютона. Тому її часто називають ньютонівською механікою. Закономірності руху тіл зі швидкістю близькою до швидкості світла у вакуумі вивчає релятивістська механіка, а закономірності руху мікрочастинок (наприклад: електронів, атомів, молекул, та інше) — квантова механіка. 1). За формою і траєкторією: - прямолінійний; - криволінійний; 2 ). За характером руху окремих точок тіла відносно один одного: - поступальний; - обертальний; 3). По характеру зміни швидкості: - рівномірний; - нерівномірний. Поступальний рух - рух, при якому всі точки рухаються однаково. Властивість поступального руху - траєкторії всіх точок конгруентні (паралельні). Матеріальна точка - тіло, розмірами якого в даних умовах задачі можна знехтувати, при умовах: 1. Якщо розміри тіла у багато разів менше прохідного їм відстані; 2. Якщо розміри тіла у багато разів менше відносно інших тел. Тіло відліку - тіло, відносно якого розглядається положення даного тіла.

Точка відліку - точка на координатній площині, щодо якої відзначається положення тел. х -координата - число, яке показує на якій відстані від початку відліку (точка відліку) знаходиться тіло. х₀ - початкова координата - це координата тіла в початковий момент часу. 1.2 Основна задача механіки - визначати положення тіла в даний момент часу або в даній точці траєкторії.. Механіка поділяється на три частини: Кінематика - розділ механіки, який вивчає рух тіл, описує рух тіл без урахування їх мас і розмірів, а також причин, що викликали їх рух і відповідає на питання: як рухається тіло? Динаміка вивчає закони руху тіл в залежності від діючих на них сил. Статика - вивчає умови рівноваги тіл, що знаходяться під дією сил, тобто - чому тіло рухається. Ці розділи спільно вирішують одну основну задачу механіки - визначити положення тіла в будь-який момент часу.

Фізичним тілом називають будь-який предмет.
Тіло, розмірами якого в даній задачі можна знехтувати, називають матеріальною точкою.
Тіло можна вважати матеріальною точкою, коли розміри тіла малі в порівнянні з відстанню, пройденою тілом.
Тіло можна також вважати матеріальною точкою, якщо тіло рухається поступально, тобто всі точки тіла рухаються однаково.
Приклади: людина на поверхні Землі (Земля - фізичне тіло), Земля обертається навколо Сонця (Земля - матеріальна точка).

2.Системи відліку. Траекторія руху. Шлях і переміщення. Відносність механічного руху. 1.1 Систе́ ма ві́ дліку — співвідношення нерухомих одне відносно іншого тіл, відносно яких розглядається рух, і годинників, що відраховують час. Це одне з найважливіших понять, яке характеризує пізнавальний процес у фізиці. При вивченні фізичних систем і законів їх взаємодії необхідно встановити спосіб визначення положення, яке займає кожна система, і спосіб відліку моменту часу, який відповідає цьому положенню. Оскільки руху окремо взятого предмета не існує, то і його положення в певні моменти часу можна встановити тільки відносно якихось тіл, які в такому разі вважають за вихідні. Система відліку складається з вихідного тіла відліку (яке може довільно рухатися), пов'язаної з ним системи координат (наприклад, координатних осей х, у, z) з обраним початком для відліку просторового положення і з фіксованим початковим моментом для відліку часу, а також з відповідних вимірювальних засобів, зокрема масштабів і годинників. Всі просторово-часові характеристики набувають у природознавстві певного змісту (визначеності) лише відносно системи відліку. Часто застосовуються інерційні системи відліку, які складаються з тіла відліку, що рухається інерційно, декартової системи координат і вимірювальних засобів, що описуються законами класичної механіки. Передбачається, що серед нескінченої кількості тіл і систем тіл у Всесвіті можна виділити відносно «замкнені» тіла чи системи тіл, у яких за певних умов і в певний інтервал часу через цю «замкненість» діють закони збереження, а закон інерції набирає найпростішого вигляду, тобто:

Хоч поняття інерційної системи відліку є, безумовно, абстракцією, оскільки в природі не існує абсолютно замкнених систем, що не взаємодіють між собою, однак ця абстракція є ефективним засобом вивчення природи. Завдяки їй серед різноманітності досліджуваних явищ можна виділити їх істотні відношення, глибинні зв'язки, тобто розкрити закони цих явищ. 2.2 Траєкто́ рія — лінія, яку описує матеріальна точка, що рухається в просторі. Залежно від форми траєкторії розрізняють прямолінійний та криволінійний рухи точки. Якщо всі ділянки траєкторії точки лежать в одній площині, то такий рух називають плоским. У загальному випадку траєкторією руху точки є просторова крива. Форма траєкторії залежить від вибору системи відліку. Наприклад, точка, що рухається рівномірно прямолінійно відносно диска уздовж його радіуса, при обертанні диска із сталою кутовою швидкістю опише відносно його осі траєкторію у вигляді спіралі Архімеда а зафіксована точка на ободі колеса, яке котиться плоскою поверхнею, опише циклоїду. У випадку систем багатьох тіл поняття траєкторії узагальнюється на положення точки, яка описує усі незалежні змінні системи у реальному, конфігураційному чи фазовому просторі. У такому випадку траєкторії називають фазовими траєкторіями. Поняття траєкторії втрачає сенс у квантовій механіці через принцип невизначеності. 2.3 Переміщення — зміна положення якогось матеріального об'єкту. В фізиці — це переміщення фізичного тіла. Переміщенням також називають вектор, який характеризує цю зміну. Має властивість адитивності. Абсолютна величина переміщення, тобто довжина відрізка, що сполучає початкову й кінцеву точку, вимірюється в метрах у системі СІ та в сантиметрах у системі СГС. Переміщення не слід плутати зі шляхом. Наприклад, переміщення точки, яка здійснила повний оберт, рухаючись по колу, дорівнює нулю, а пройдений шлях , де R — радіус кола. Шлях (— довжина кривої, що задає траєкторію руху тіла. Позначається здебільшого літерою S, вимірюється в одиницях довжини (метр, сантиметр). Довжина шляху - це сума всіх ділянок траєкторії, пройденої цією точкою за деякий проміжок часу. Момент часу t = t₀, раніше якого рух точки не розглядається, називається початковим моментом часу, а положення точки в цей момент - початковим положенням. Через довільність вибору початку відліку часу зазвичай полягають що t₀ = 0. Довжина шляху s, пройденого точкою від її начального положення, є скалярною функцією часу: , і як видно із самого визначення довжина шляху не може бути від'ємною.

Для нескінченно малого переміщення шлях збігається із його модулем: . Загалом шлях дорівнює сумі шляхів малих переміщень де L — контур інтегрування, який задається траєкторією. Шлях можна обчислити, знаючи закон зміни швидкості тіла з часом —

Відносність механічного руху. Положення тіл у просторі задається тільки відносно інших тіл. Тому положення тіла відносно різних тіл та пов’язаних із ними систем координат буде різним. Так само у різних системах відліку переміщення та швидкість тіла будуть різними. Наприклад, водій автомобіля рухається відносно дороги, а відносно салону автомобіля знаходиться у спокої; учень на уроці відносно стільця знаходиться у спокої, але рухається разом з Землею навколо Сонця. Швидкість тіла відносно нерухомої системи відліку дорівнює геометричній сумі швидкості тіла відносно рухомої системи і швидкості рухомої системи відносно нерухомої. Припустімо, що пасажир рухається в вагоні потягу, який теж рухається. Для того щоб знайти швидкість пасажира відносно землі, необхідно векторно додати швидкість пасажира відносно вагону і швидкість потягу відносно землі. Переміщення відносно нерухомої системи відліку дорівнює геометричній сумі переміщення тіла відносно рухомої системи і переміщення рухомої системи відносно нерухомої. Відносністю руху досить цікаво користуються для поповнення пальним баків літака у повітрі. Незважаючи на те що відносно поверхні землі, атмосферного повітря літаки мчать зі швидкостями кілька сотень кілометрів за годину, один відносно одного літаки перебувають у спокої.