Кинематика материальной точки (основная школа)

Равномерным прямолинейным движением называют движение, при котором материальная точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения вдоль данной данной прямой линии. Скорость равномерного движения определяется по формуле
где s – перемещение тела за время t.

Рисунок 1.2.1.
Перемещение, скорость и ускорение при равномерном прямолинейном движении.
Величина Формула Единица измерения График
Скорость м/с
Перемещение м
Время с
Таблица 1.2.1.
Равномерное движение.

Если при движении тела его скорость изменяется по модулю и (или) направлению, то можно ввести понятие ускорения. Ускорение есть векторная физическая величина, определяемая как отношение малого изменения скорости к малому промежутку времени за который произошло это изменение.

Равноускоренным прямолинейным движением называется прямолинейное движение, при котором скорость тела меняется линейно со временем:
Здесь υ0 – начальная скорость тела при t = 0. Коэффициент пропорциональности a – ускорение тела. При равноускоренном движении ускорение тела постоянно.

Рисунок 1.2.2.
Перемещение, скорость и ускорение при равноускоренном прямолинейном движения.

В общем случае ускорение тела – векторная величина. При движении тела вдоль прямой линии ускорение можно определить по формуле
где   – изменение скорости тела за время t. В этом случае ускорение описывается скалярной величиной.

Перемещение тела при равноускоренном прямолинейном движении выражается соотношением
где – координата тела в момент времени t = 0.
Выражение для перемещения s может быть представлено в виде

Величина Формула Единица измерения График
Скорость м/с
Перемещение (при s0 = 0) м
Ускорение м/с2
Таблица 1.2.2.
Равноускоренное движение.

Примером равноускоренного движения является свободное падение тела с высоты h в безвоздушном пространстве. Ускорение свободного падения тела не зависит от самого тела и всегда направлено вертикально вниз. Высота тела при этом определяется формулой (при условии, что начальная скорость равна нулю). Время падения с высоты h равно

При равномерном движении со скоростью υ  по окружности радиуса R ускорение (центростремительное ускорение) постоянно по величине:
,
но изменяется по направлению, оставаясь всё время направленным к центру окружности. Скорость материальной точки при этом всё время направлена по касательной к окружности.

Рисунок 1.2.3.
Равномерное движение по окружности.

Период обращения T – это промежуток времени, в течение которого материальная точка совершает один оборот при равномерном движении по окружности. Скорость движения тела при этом можно записать как

Частота обращения ν – это число оборотов, совершаемых материальной точкой при равномерном движении по окружности за единицу времени.

В физике широко используют понятие круговой частоты:
ω = 2πν.
В этом случае центростремительное ускорение записывается в виде: