Механічний рух у фізиці

Що таке механічний рух і чим воно характеризується? Які параметри вводяться для розуміння цього виду руху? Якими термінами при цьому найчастіше оперують? У цій статті ми відповімо на ці питання, розглянемо механічний рух з різних точок зору, наведемо приклади і займемося вирішенням завдань з фізики відповідної тематики.

Основні поняття

Ще з шкільної лави нас вчать тому, що механічний рух являє собою зміну положення тіла в будь-який момент часу відносно інших тіл системи. Насправді все так і є. Давайте приймемо звичайний будинок, в якому ми знаходимося, за нуль координатної системи. Уявіть візуально, що будинок буде початком координат, а з нього в будь-яких напрямках буде виходити вісь абсцис і вісь ординат. В такому випадку наш рух в межах будинку, а також за його межами буде наочно демонструвати механічний рух тіла в системі відліку. Уявіть, ніби точка переміщається системі координат, в кожен момент часу змінюючи свою координату як щодо осі абсцис, так і відносно осі ординат. Все буде просто і зрозуміло.

Характеристика механічного руху

Яким же може бути такий тип руху? Сильно заглиблюватися в нетрі фізики ми не будемо. Розглянемо найпростіші випадки, коли відбувається рух матеріальної точки. Воно підрозділяється на прямолінійний рух, а також на криволінійний рух. В принципі, з назви все вже повинно бути зрозуміло, але давайте на всякий випадок поговоримо про це конкретніше. Прямолінійним рухом матеріальної точки буде називатися таке рух, який здійснюється по траєкторії, що має вигляд прямої лінії. Ну, наприклад, машина їде прямо під дорозі, яка не має поворотів. Або по ділянці подібної дороги. Ось це і буде прямолінійний рух. При цьому воно може бути рівномірним або рівноприскореним.




Криволінійним рухом матеріальної точки буде називатися таке рух, який здійснюється по траєкторії, яка не має вигляд прямої лінії. Траєкторія може представляти собою ламану лінію, а також замкнуту лінію. Тобто кругова траєкторія, еліпсоїдна і так далі.

Механічний рух населення

Цей вид руху практично не має абсолютно ніякого відношення до фізики. Хоча, дивлячись з якої точки зору ми його сприймаємо. Що, взагалі, називається механічним рухом населення? Їм називається переселення індивідуумів, яке відбувається в результаті проведення міграційних процесів. Це може бути як зовнішня, так і внутрішня міграція. По тривалості механічний рух населення підрозділяється на постійне і тимчасове (плюс маятниковий і сезонне). Якщо ми будемо розглядати цей процес з фізичної точки зору, то можна сказати тільки одне: це рух буде чудово демонструвати рух матеріальних точок в системі відліку, пов'язаної з нашою планетою – Землею.

Рівномірний механічний рух

Як ясно з назви, це такий тип руху, при якому швидкість тіла має певне значення, що зберігається постійним по модулю. Іншими словами, швидкість тіла, що рухається рівномірно, не змінюється. У реальному житті ми практично не можемо помітити ідеальних прикладів рівномірного механічного руху. Ви можете цілком резонно заперечити, мовляв, можна їхати на автомобілі зі швидкістю 60 кілометрів на годину. Так, безумовно, спідометр транспортного засобу може демонструвати подібне значення, але це не означає, що насправді швидкість автомобіля буде рівною саме шістдесяти кілометрів на годину. Про що йдеться? Як ми знаємо, по-перше, всі вимірювальні прилади мають певну похибку. Лінійки, ваги механічні та електронні прилади – у всіх у них є певна похибка, неточність. Ви можете самі переконатися в цьому, взявши з десяток лінійок і прикладаючи їх одна до іншої. Після цього ви зможете помітити деякі розбіжності між міліметровими позначками і їх нанесенням. Те ж саме стосується і спідометра. Він має певну похибку. У приладів неточність чисельно дорівнює половині ціни поділки. В автомобілях неточність спідометра буде становити 10 кілометрів на годину. Саме тому у визначений момент не можна точно сказати, що ми рухаємося з тією або іншою швидкістю. Другим фактором, який буде вносити неточність, будуть сили, що діють на автомобіль. Але сили нерозривно пов'язані з прискоренням, тому на цю тему ми поговоримо дещо пізніше. Дуже часто рівномірний рух зустрічається в задачах математичного характеру, ніж фізичного. Там мотоциклісти, вантажні та легкові автомобілі рухаються з однією і тією ж швидкістю, що дорівнює за модулем в різні моменти часу.

Равноускоренное рух

У фізиці такий вид руху зустрічається досить часто. Навіть у завданнях частини "А" 9-го, так і 11-ого класу зустрічаються завдання, в яких потрібно вміти проводити операції з прискоренням. Наприклад, "А-1", де намальований графік руху тіла в координатних осях і потрібно обчислити, яку відстань автомобіль пройшов за той чи інший проміжок часу. Причому один із проміжків може демонструвати рівномірний рух, у той час як на другому необхідно спочатку обчислити прискорення і тільки потім вважати пройдену відстань. Як же дізнатися, що рух равноускоренное? Зазвичай в задачах інформація про це подається безпосередньо. Тобто є або чисельне вказівку прискорення, або даються параметри (час, зміну швидкості, дистанція), які дозволяють нам визначити прискорення. Слід зазначити, що прискорення – векторна величина. А отже, вона може бути не тільки позитивною, але й негативною. У першому випадку ми будемо спостерігати прискорення тіла, у другому – його гальмування. Але буває, що інформація про тип руху учня викладається в кілька закритою, якщо її можна так назвати, формі. Наприклад, говориться, що на тіло нічого не діє або сума всіх сил дорівнює нулю. Ну що ж, в цьому випадку потрібно чітко розуміти, що мова йде про рівномірному русі або спокої тіла в певній системі координат. Якщо ви згадайте другий закон Ньютона (в якому йдеться про те, що сума всіх сил є не що інше, як добуток маси тіла на прискорення, повідомили під дією відповідних сил), то легко помітити одну цікаву річ: якщо сума сил дорівнює нулю, то добуток маси на прискорення також буде дорівнювати нулю.

Висновок

Але адже маса - це у нас величина постійна, і вона апріорі не може бути нульовою. В такому випадку логічним буде висновок про те, що при відсутності дії зовнішніх сил (або при їх компенсованому дії) прискорення у тіла відсутня. Значить, воно або спочиває або рухається з постійною швидкістю.

Формула равноускоренного руху

Іноді зустрічається в науковій літературі підхід, згідно з яким спочатку даються легкі формули, а потім з урахуванням деяких факторів вони ускладнюються. Ми зробимо все навпаки, а саме, розглянемо спочатку равноускоренное рух. Формула, за якою обчислюється пройдена дистанція, виглядає наступним чином: S = V0t + at^2/2. Тут V0 – початкова швидкість тіла, a – прискорення (може бути негативним, тоді знак + зміниться у формулі на -), а t – час, що минув з початку руху до зупинки тіла.

Формула рівномірного руху

Якщо ж ми будемо говорити про рівномірному русі, то згадаємо, що при цьому прискорення дорівнює нулю (a = 0). Підставимо нуль у формулу і отримаємо: S = V0t. Але ж швидкість на всій ділянці шляху у нас постійна, якщо говорити грубо, тобто доведеться знехтувати силами, що діють на тіло. Що, до речі, в кінематиці практикується повсюдно, оскільки кінематика вивчає причини виникнення руху, цим займається динаміка. Так от, якщо швидкість на всій ділянці шляху у нас постійна, то її початкове значення збігається з будь-яким проміжним, а також кінцевим. Тому формула відстані буде виглядати наступним чином: S = Vt. От і все.