1. Механіка

Розділ фізики, який вивчає закономірності механічного руху тіл та причини його виникнення і змін, називають механікою.

Класична механіка (механіка Ньютона) включає в себе такі розділи: кінематика, динаміка, статика.

1.1. Кінематика

Кінематика – розділ механіки, в якому вивчають геометричні властивості механічного руху тіл у просторі й часі без урахування їхньої маси та сил, що діють на ці тіла.

Найпростішим і найпоширенішим в природі є механічний рух.

Механічним рухом називають зміну положення тіла (або його частини) з часом відносно інших тіл. Основна задача механіки (пряма задача) така: за відомим описанням взаємодії тіл (у часі і просторі) встановити залежність їх координат від часу, тобто описати механічний рух тіла.

Обернена задача – знайти сили, що діють на тіло в кожний момент часу за початковими та кінцевими координатами і швидкостями його руху.

Закони класичної механіки будуть справедливими:

1. Швидкість тіла набагато менша за швидкість світла у вакуумі.

2. Розміри тіла великі порівняно з розміром атома.

3. У просторі відсутні силові поля, набагато сильніші за поле тяжіння Землі.

Механічний рух є відносним. Положення тіла в просторі можна визначити тільки відносно будь-якого іншого тіла або інших тіл. Тіло, відносно якого розглядається рух в просторі й часі інших тіл, називають тілом відліку. Сукупність системи координат, пов’язаної з тілом відліку, та системи засобів для вимірювання часу називають системою відліку.

Положення точки на прямій визначається однією координатою х. Положення точки у площині визначається двома координатами: х, у.

Положення точки в просторі визначається трьома координатами: х, у, z.

Простіше описати рух матеріальної точки, ніж тіла. Тіло, розмірами якого за даних умов руху можна знехтувати, називають матеріальною точкою. Слова «за даних умов» означають, що одне й те ж саме тіло в одному випадку можна розглядати, як матеріальну точку, в іншому – як протяжне тіло. Матеріальна точка, рухаючись, описує деяку лінію в просторі. Ця лінія називається траєкторією. Залежно від форми траєкторії рух може бути прямолінійним або криволінійним. Форма траєкторії залежить від вибору системи відліку. Рівняння залежності координат від часу: , , - називаються рівняннями руху.

Рух тіла, під час якого всі його точки рухаються однаково, називають поступальним. При поступальному русі будь-яка пряма, подумки проведена в тілі, залишається паралельною самій собі.

При поступальному русі тіло одночасно не обертається і навіть не повертається.

Зі змінами координат пов’язана перша з величин, які вводяться для опису руху, – переміщення. Переміщенням тіла (матеріальної точки) називають векторну фізичну величину, яка характеризує зміну положення тіла у просторі і визначається як вектор, який з’єднує початкове положення тіла з кінцевим.

Переміщення – це направлений відрізок, що сполучає початкове (А) і наступне (В) положення тіла (рис.1). Довжину вектора переміщення можна обчислити за його проекціями або за координатами точок А і В:

Де ; ; .

Довжина шляху точки визначається сумою довжин всіх ділянок траєкторії, пройденої точкою за відповідний проміжок часу:

Шлях є скалярною величиною. Модуль вектора переміщення менший або рівний за пройдений шлях .