第1章 质点运动学
运动学的任务是描述物体在空间的位置随时间的变化,不涉及物体间相互作用与运动的关系。我们知道,所有的物质都处于永恒的运动之中,物质的运动形式是多种多样的,机械运动是其中*简单、*基本的运动。
本章主要内容:位置矢量、运动表达式、位移、速度和加速度、切向加速度和法向加速度、相对运动等。
1.1 质点运动的描述
一个物体相对于另一个物体的位置,或一个物体的某些部分相对于其他部分的位置,随着时间而变化的过程,叫做机械运动。为了研究物体的机械运动,首先需要对复杂的物体运动进行科学合理的抽象,提出物理模型,还要给出能反映物体位置变化及位置变化快慢程度的物理量。
1.1.1 参考系 坐标系 质点
研究物体的机械运动规律,首先要确定如何描述物体的运动。物体的运动的描述,起源于人们对运动物体的观察、归纳和综合,从而抽象出必要的概念,再建立必要的基本运动学量(物理量)来实现的。下面介绍参考系、坐标系和质点的概念。
1.参考系
在自然界中,**静止的物体是找不到的。大到星系,小到原子、电子等微观粒子,无一不在运动。静止在地面上的物体(例如建筑物、树木等)似乎是不动的,但是由于地球有公转和自转,因此地面上的物体自然也跟着地球一起在运动。总之,自然界中所有的物质都处于永恒的运动之中,运动和物质是不可分割的,运动是物质的存在形式,是物质的固有属性。这就是运动的**性。
然而,对物体运动的描述是相对的。例如,在行进的火车中,坐在车厢中的乘客看到窗外的树木、房屋都在向后倒退;可是,站在地面(即地球)上的人却看到这些树木、房屋都是静止的。由此可知,物体运动的状况因观察者不同而不同。这就是运动描述的相对性。通常,可选择观察者本身或者与观察者保持相对静止的另一物体(如上述的车厢、地球等)作为参考标准,来描述物体的运动。……