Механика
Кинематика

Механическое движение. Система отсчёта

Мякишев «Физика 10», кинематика
◆

Что нужно помнить из 7–9 класса

база 7–9 класса
Движение рассматривают относительно тела отсчёта. Система отсчёта — это тело отсчёта, система координат и часы.
Короткое напоминание3

Путь — длина траектории, скаляр, только накапливается. Перемещение — вектор из начальной точки в конечную.

За полный круг путь равен длине окружности, а перемещение — нулю.

Материальная точка — это не свойство тела, а допущение конкретной задачи.

Подробно — в уроке ОГЭ
1

Движение всегда относительно

Механическое движение — изменение положения тела относительно других тел с течением времени. Без тела отсчёта слово «движется» смысла не имеет.
Система отсчёта и материальная точка3

Система отсчёта = тело отсчёта + связанная с ним система координат + часы. Одно и то же тело в одной СО покоится, в другой движется.

Материальная точка — тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. Поезд на перегоне — точка; тот же поезд у платформы — уже нет.

Покой относителен: пассажир неподвижен относительно вагона и движется относительно земли. Оба утверждения верны.

⚗
Опыт в Физлабе
Относительность движения
Переключай систему отсчёта и смотри, как меняется траектория.
Открыть опыт
2

Путь и перемещение

Путь — длина траектории, скаляр, не убывает. Перемещение — вектор из начальной точки в конечную.
s≥∣r⃗∣s \ge |\vec{r}|равенство только при движении по прямой без разворотов
Классический пример3

За полный круг радиусом RR путь равен 2πR2\pi R, а перемещение — нулю.

За полкруга путь πR\pi R, перемещение 2R2R.

Тело, брошенное вверх, к моменту возврата имеет нулевое перемещение и путь 2h2h.

3

Сложение скоростей

Скорость зависит от выбора системы отсчёта и складывается векторно.
v⃗=v⃗ ′+u⃗\vec{v} = \vec{v}\,' + \vec{u}v⃗ ′\vec{v}\,' — скорость относительно подвижной СО, u⃗\vec{u} — скорость самой СО
Лодка и река3

По течению скорости складываются: v+uv + u. Против течения вычитаются: v−uv - u.

Поперёк реки — по теореме Пифагора: v2+u2\sqrt{v^2 + u^2}, а не арифметически.

Скорость сближения встречных тел равна сумме модулей, при движении вдогонку — разности.

При переправе поперёк реки складывать арифметически нельзя. Векторы перпендикулярны, работает Пифагор.
Разобранные примеры
Поезд едет со скоростью 2020 м/с, пассажир идёт по вагону вперёд со скоростью 11 м/с. Какова его скорость относительно земли и относительно вагона?разбор
  1. Относительно вагона пассажир движется со скоростью 11 м/с — вагон и есть система отсчёта.
  2. Относительно земли скорости складываются: 20+1=2120+1=21 м/с.
  3. «Скорость» без указания системы отсчёта — бессмысленное слово.
Ответ: 2121 м/с и 11 м/с
Тело прошло полный круг по окружности радиуса 55 м. Найдите путь и модуль перемещения.разбор
  1. Путь — длина траектории: 2πR=2π⋅5≈31,42\pi R=2\pi\cdot5\approx31{,}4 м.
  2. Перемещение — вектор от начала к концу; тело вернулось в ту же точку, значит перемещение равно нулю.
Ответ: путь ≈31,4\approx31{,}4 м, перемещение 00