Механическое движение

Механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики.

Раздел механики, описывающий геометрические свойства движения без учёта причин, его вызывающих, называется кинематикой.

В более общем значении движением называется изменение состояния физической системы с течением времени. Например, можно говорить о движении волны в среде.

Виды механического движения

Механическое движение можно рассматривать для разных механических объектов:

• Движение материальной точки полностью определяется изменением её координат во времени (например, двух на плоскости). Изучением этого занимается кинематика точки. В частности, важными характеристиками движения являются траектория материальной точки, перемещение, скорость и ускорение.
  • Прямолинейное движение точки (когда она всегда находится на прямой, скорость параллельна этой прямой)
  • Криволинейное движение — движение точки по траектории, не представляющей собою прямую, с произвольным ускорением и произвольной скоростью в любой момент времени (например, движение по окружности).
• Движение твёрдого тела складывается из движения какой-либо его точки (например, центра масс) и вращательного движения вокруг этой точки. Изучается кинематикой твёрдого тела.
  • Если вращение отсутствует, то движение называется поступательным и полностью определяется движением выбранной точки. Движение при этом не обязательно является прямолинейным.
  • Для описания вращательного движения — движения тела относительно выбранной точки, например закреплённого в точке, — используют Углы Эйлера. Их количество в случае трёхмерного пространства равно трём.
  • Также для твёрдого тела выделяют плоское движение — движение, при котором траектории всех точек лежат в параллельных плоскостях, при этом оно полностью определяется одним из сечений тела, а сечение тела — положением любых двух точек.
• Движение сплошной среды. Здесь предполагается, что движение отдельных частиц среды довольно независимо друг от друга (обычно ограничено лишь условиями непрерывности полей скорости), поэтому число определяющих координат бесконечно (неизвестными становятся функции).

Геометрия движения

• По окружности (см. Первая космическая (круговая) скорость)
• По эллипсу
• По параболе (см. Вторая космическая (параболическая) скорость), под действием однородного гравитационного поля
• По гиперболе
• Равномерное движение
  • Квадратриса
  • Кривая погони. Эволюта (огибающая нормалей) трактрисы: $y(x)=a ~ \operatorname{ch}\frac{x}{a}$ (цепная линия, поверхность которой — катеноид)
• Под действием однородного гравитационного поля
  • Кривая скорейшего спуска
    

    Время спуска под действием только силы тяжести не зависит от расположения начальной точки на дуге циклоиды
  • Лемниската Бернулли: материальная точка, движущаяся по кривой под действием однородного гравитационного поля, пробегает дугу за то же время, что и соответствующую хорду. При этом ось лемнискаты составляет угол $45^\circ$ с вектором напряжённости поля, а центр лемнискаты совпадает с исходным положением движущейся точки.
    

    Движение под действием однородного гравитационного поля

Относительность движения

Относительность — зависимость механического движения тела от системы отсчёта. Не указав систему отсчёта, не имеет смысла говорить о движении.

Два стрелка неподвижны относительно друг друга, но движутся, если рассматривать другие системы отсчёта.

См. также

• Теория относительности

Ссылки

• Механическое движение (видеурок, программа 10 класса)