Механическое движение. Система отсчёта

Автомобиль движется по заснеженной дороге.
Его положение изменяется относительно разных тел у дороги: кустарников, камней, ...
В физике говорят, что тело (автомобиль) в любой момент времени занимает определенное положение в пространстве относительно других тел.
Когда тело движется, его положение изменяется со временем.
Механическое движение – изменение положения тела относительно других тел с течением времени.

Положение движущегося поезда меняется относительно полотна железной дороги, леса, столбов.

Положение летящего самолета меняется относительно домов.

Тело отсчёта – тело, относительно которого рассматривается движение других тел.
Тело отсчёта для движущегося поезда –
населенный пункт
Тело отсчёта для разгоняющегося самолёта – дом

На рисунке проведена ось Х. Свяжем ось Х с прямолинейной беговой дорожкой на стадионе, а начало оси – с точкой на линии старта.
Положение спортсмена в данный момент времени определяется координатой х1 (точка А на оси Х): х1 = 30 м.
Через определённый промежуток времени ∆t
(читается «дельта тэ») положение спортсмена изменилось.
Он оказался в точке В, координата которой х2 = 100 м.
Спортсмен движется в сторону положительного направления оси Х.
Изменение положения спортсмена относительно точки А равно:
∆х = х2 – х1 = 100 м – 30 м = 70 м

На рисунке приведены две взаимно перпендикулярные оси X и Y системы координат.
Положение тела, например мяча, в точке А определяется двумя координатами: х1 = 3 м, у1 = 2 м.
Предположим, что через определенный промежуток времени ∆t мяч оказался в точке В с координатами: х2 = 5 м, у2 = 4 м.
Изменение положения мяча относительно точки А за этот промежуток времени определяется изменением двух координат на плоскости:
∆х = х2 –х1 = 5 м – 3 м = 2 м; ∆у = у2 – у1 = 4 м – 2 м = 2 м

В этих примерах размеры тел значительно меньше пройденных расстояний.
Самолёт и лыжника можно принять за материальные точки.
Траектория - линия, которую описывает движущаяся материальная точка в выбранной системе отсчёта.
Мы видим непрерывные линии, которые оставляет самолёт, на небе, и лыжник, спускающийся с горы, в системе отсчёта, связанной с Землёй.

Для характеристики длины траектории используют физическую величину – пройденный путь. Пройденный путь выражается в единицах длины – сантиметрах, метрах, километрах.
Длину траектории, по которой движется тело в течение некоторого промежутка времени, называют путём, пройденным за этот промежуток времени.
На панели прибора автомобиля, например, указывается пройденный им путь в километрах.

По форме траектории движения разделяют на прямолинейные и криволинейные. Вертикально падающая капля воды, вертикально брошенный вверх гимнастический мяч, катящийся по гладкой доске кегельный шар движутся прямолинейно в системе отсчёта, связанной с поверхностью Земли.

Примером криволинейного движения может служить движение конца стрелки часов. Траектория этой точки представляет собой окружность.

Конец колеблющейся упругой пластинки, зажатой в тисках, описывает траекторию в виде дуги.

В безветренную погоду капли дождя падают вертикально относительно Земли.
Однако на окнах движущегося трамвая траектория капель иная: линии оказываются наклонными.
Относительно поверхности Земли траектория капель – вертикальная прямая линия. В системе отсчёта, связанной с трамваем, траектория капель – наклонная линия.

Приведём другой пример. С полки движущегося вагона падает яблоко по прямой вертикальной линии относительно пассажира, находящегося в вагоне (рис. а). Относительно стоящего на платформе человека траектория того же яблока – кривая линия (рис. б).

Итак, движение тела рассматривается относительно выбранной системы отсчёта.
Механическое движение тела и его покой всегда относительны.
Форма траектории движения зависит от выбора системы отсчёта.