Механическое движение

Что физика называет движением

Механическим движением называют изменение положения тела относительно других тел с течением времени.

В этом определении три опоры: тело, другие тела и время. Убери любую, и говорить станет не о чем.

Тело, относительно которого смотрят, называют телом отсчёта. Выбирают его сами, и выбор ничем не ограничен.

Обычно берут то, относительно чего задача решается проще. Для поезда это рельсы, для пассажира вагон, для планеты Солнце.

Спор о том, вращается Земля или стоит, тянулся веками именно из-за выбора тела отсчёта. Относительно самой Земли Солнце ходит по небу, относительно далёких звёзд всё выглядит иначе.

Траектория

Линию, по которой движется тело, называют траекторией. Иногда её видно: след самолёта в небе, колея на снегу, полоса мела на доске.

Траектории делят на прямые и кривые. Тело в свободном падении идёт по прямой, брошенный камень по дуге, конец стрелки часов по окружности.

Форма траектории тоже зависит от тела отсчёта. Точка на ободе колеса относительно оси описывает окружность, а относительно дороги волнистую линию.

Путь и перемещение

Длину траектории называют путём и обозначают буквой s. Это то, что показывает счётчик километров.

Перемещение это отрезок, соединяющий начало и конец, вместе с направлением. Оно отвечает на вопрос, куда тело в итоге попало.

Пробеги круг по стадиону и вернись на старт. Путь получится четыреста метров, а перемещение равно нулю.

В седьмом классе почти всегда считают путь. Про перемещение достаточно помнить, что оно не одно и то же с путём.

Равномерное и неравномерное движение

Движение называют равномерным, если за любые равные промежутки времени тело проходит равные пути.

Такое движение встречается редко. Ровно идёт лента эскалатора, стрелка часов, поезд метро на перегоне.

Обычно движение неравномерное. Автобус трогается, разгоняется, тормозит у светофора и снова разгоняется.

Для неравномерного движения считают среднюю скорость: весь путь делят на всё время, включая остановки.

Материальная точка

В задаче про поезд из Москвы в Тулу форма вагонов не нужна. Тогда тело считают материальной точкой, то есть точкой без размеров.

Это модель, а не правда. Она годится, когда размеры тела малы по сравнению с расстоянием.

Тот же поезд перестаёт быть точкой, если вопрос в том, за сколько он проедет мимо столба. Здесь длина состава важна.

Земля тоже бывает то точкой, то огромным шаром. В задаче о её пути вокруг Солнца размеры не нужны, а в задаче о смене дня и ночи без них не обойтись.

Сложение скоростей на пальцах

Человек идёт по вагону вперёд со скоростью один метр в секунду, а поезд едет со скоростью двадцать. Относительно земли человек движется со скоростью двадцать один метр в секунду.

Пойдёт он назад, и получится девятнадцать. Скорости складывают, когда направления совпадают, и вычитают, когда они противоположны.

Так же считают лодку на реке. По течению она идёт быстрее, против медленнее, и разница целиком приходится на скорость воды.

Отсюда и хитрость сплава. Плот собственной скорости не имеет вовсе, а до города доплывает, потому что вместе с ним движется вся река.

Что означают величины и единицы, разобрано в уроке «Что изучает физика». Числа к этому уроку добавит следующий, «Скорость».