Що таке механічний рух і чим він характеризується? Які параметри вводяться для розуміння цього виду руху? Якими термінами при цьому найчастіше оперують? У цій статті ми відповімо на ці запитання, розглянемо механічний рух з різних точок зору, наведемо приклади і займемося вирішенням завдань з фізики відповідної тематики.
Основні поняття
Ще зі шкільної лави нас вчать тому, що механічний рух являє собою зміну положення тіла в будь-який момент часу щодо 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.
У такому випадку наш рух в межах будинку, а також за його межами буде наочно демонструвати механічний рух тіла в системі відліку. Уявіть, ніби точка переміщується по системі координат, у кожен момент часу змінюючи свою координату відносно як 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 дебрі фізики ми не будемо. Розгляньмо найпростіші випадки, коли відбувається рух матеріальної точки. Воно підрозділюється на прямолінійний рух, а також на криволінійний рух. В принципі, з назви все вже має бути зрозуміло, але давайте про всяк випадок поговоримо про це конкретніше.
Прямолінійним рухом матеріальної точки називається такий рух, який здійснюється по траєкторії, що має вигляд прямої лінії. Ну, наприклад, машина їде прямо під дорозі, яка не має поворотів. Або ділянкою подібної дороги. Ось це і буде прямолінійний рух. При цьому воно може бути рівномірним або рівноускореним.
Криволінійним рухом матеріальної точки називається такий рух, який здійснюється по траєкторії, що не має вигляду прямої лінії. Траєкторія може являти собою ламану лінію, а також замкнуту лінію. Тобто кругова траєкторія, еліпсоїдна і так далі.
Механічний рух населення
Цей вид руху не має практично абсолютно ніякого відношення до фізики. Хоча, дивлячись з якої точки зору ми його сприймаємо. Що, взагалі, називається механічним рухом населення? Ним називається переселення індивідуумів, яке відбувається в результаті проведення міграційних процесів. Це може бути як зовнішня, так і внутрішня міграція. За тривалістю механічний рух населення підрозділюється на постійний і тимчасовий (плюс маятниковий і сезонний).
Якщо ми будемо розглядати цей процес з фізичної точки зору, то можна сказати тільки одне: цей 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 за модулем. Іншими словами, швидкість тіла, яке 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 кілометрам 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 приклавши 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 поділу. В автомобілях неточність спідометра становитиме 10 кілометрів на годину. Саме тому в певний момент не можна точно сказати, що ми рухаємося з тією чи 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 завданнях математичного характеру, ніж фізичного. Там мотоциклісти, вантажні та легкові автомобілі рухаються з однією і тією ж швидкістю, рівною за модулем в різні моменти часу.
Рівноукоренений рух
У фізиці такий вид руху зустрічається досить часто. Навіть у завданнях частини "А" як 9-ого, так і 11-ого класу зустрічаються завдання, в яких потрібно вміти проводити операції з прискоренням. Наприклад, "А-1", де намальовано графік руху тіла в координатних осях і потрібно обчислити, яку відстань автомобіль пройшов за той чи інший проміжок часу. Причому один з проміжків може демонструвати рівномірний рух, в той час як на другому необхідно вирахувати спочатку прискорення і тільки потім рахувати пройдену відстань.
Як же дізнатися, що рух рівноукорене? Зазвичай у завданнях інформація про це подається безпосередньо. Тобто є або чисельна вказівка прискорення, або даються параметри (час, зміна швидкості, дистанція), які дозволяють нам визначити прискорення. Слід зазначити, що прискорення - векторна величина. А значить вона може бути не тільки позитивною, але і негативною. У першому випадку ми будемо спостерігати прискорення тіла, у другому - його гальмування.
Але буває, що інформація про тип руху учневі викладається в дещо потайній, 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 рівномірний рух або про спокій тіла в певній системі координат. Якщо ви згадаєте другий закон Ньютона (в якому йдеться про те, що сума всіх сил є не що інше, як твір маси тіла на прискорення, що повідомляється під дією відповідних сил), то легко помітите одну цікаву річ: якщо сума сил дорівнює нулю, то витвір маси на прискорення також буде дорівнювати нулю.
Вивід
Але ж маса - це у нас величина постійна, і вона апріорі не може бути нульовою. У такому випадку логічним буде висновок про те, що при відсутності дії зовнішніх сил (або при їх компенсованій дії) прискорення у тіла відсутнє. Значить, воно або покоїться, або рухається з постійною швидкістю.
Формула рівноукореного 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 рівноускорений рух. Формула, згідно з 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 від початку руху до зупинки тіла.
Формула рівномірного руху
Якщо ж ми будемо говорити про рівномірний рух, то згадаємо, що при цьому прискорення дорівнює нулю (a = 0). Підставимо нуль у формулу і отримаємо: S = V0t. Але 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 не 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. Ось і все.