Механическое движение

Поговорим о механическом движении. Для краткости будем далее называть его просто: «движение».

Всякое движение в механике можно разделить на три вида:

• поступательное;
• вращательное;
• смешанное (комбинированное).

При смешанном движении тело одновременно участвует в поступательном и вращательном видах движения. Например, велосипедное колесо во время движения велосипеда. Оно перемещается поступательно и, вместе с тем, вращается. Но такой комбинированный вид движения в статье рассматривать не будем.

Поступательное движение

Пусть во время движения форма и размеры тела не меняются.

Выберем любые две точки на теле и соединим их отрезком.

Во время поступательного движения этот отрезок будет двигаться, но будет оставаться параллельным самому себе.

При поступательном движении все точки тела:

• описывают одну и ту же траекторию;
• имеют одинаковые и по модулю, и по направлению скорости и ускорения. Скорости и ускорения меняются синхронно для всех точек тела.

На рисунке 1 представлено начальное и конечное положения тела. Видно, что траектории точек, отмеченных на теле, параллельны.

Рис. 1. При поступательном движении тела все его точки имеют одинаковые траектории, скорости и ускорения. Черным цветом отмечены некоторые точки тела, красными линиями – траектории этих точек

Вращательное движение

Потребуем, чтобы во время движения форма и размеры тела не менялись.

Вначале рассмотрим плоский диск

Пусть он вращается вокруг своего центра, оставаясь на месте. При этом, центральная точка диска не участвует в движении — она покоится. А все остальные точки диска обращаются вокруг центральной точки по окружностям. То есть, все точки диска имеют скорости, а центральная – нет.

Теперь рассмотрим объемное тело

Когда тело вращается, его точки двигаются по окружностям. Плоскости таких окружностей параллельны.

Центры окружностей лежат на одной прямой линии. Эта прямая линия называется осью вращения.

Окружности и ось вращения перпендикулярны.

Примечание:

Объемное тело можно мысленно разбить на отдельные плоские диски, перпендикулярные оси вращения.

Ось вращения может находиться как внутри тела, так и располагаться за пределами тела.

На рисунке 2 изображено объемное тело, совершающее вращательное движение. Отмечены некоторые точки тела, они обозначены черным цветом,  а их траектории – красными линиями. Видно, что траектории точек, не лежащих на оси вращения, являются окружностями. Точки, лежащие на оси вращения, покоятся (не двигаются).

Рис.2. При вращательном движении тела его точки, не лежащие на оси вращения, двигаются по окружностям. Точки, лежащие на оси вращения – покоятся

Кратко поступательное и вращательное движение можно описать так:

• Поступательное – все точки тела изменяют свои координаты.
• Вращательное – некоторые точки тела покоятся, так как находятся на оси вращения, они не меняют свои координаты. Остальные точки тела свои координаты изменяют, так как двигаются по окружностям.