Движение без вопроса «почему»
Кинематика описывает движение, не задаваясь вопросом о его причинах — это задача динамики. Представь, что ты смотришь фильм с движущимися объектами, но не знаешь, что их толкает. Кинематика — раздел механики, описывающий движение тел через пространство и время: положение, скорость, ускорение.
Основные понятия
Система отсчёта — тело, относительно которого описывается движение, плюс инструменты измерения. Нет абсолютного покоя — всё относительно. Материальная точка — идеализация: тело, размером которого можно пренебречь в данной задаче (Земля — точка при описании орбиты вокруг Солнца). Траектория — линия, которую описывает точка при движении. Путь (s) — длина траектории. Перемещение (Δr) — вектор из начальной в конечную точку.
Скорость
Средняя скорость — путь делить на время: v = s/t. Мгновенная скорость — предел отношения перемещения ко времени при Δt→0: производная координаты по времени (v = dr/dt). Скорость — вектор: имеет величину и направление. Спидометр показывает скалярный модуль вектора скорости.
Ускорение
Ускорение (a) — скорость изменения скорости: a = dv/dt. Равноускоренное движение: скорость растёт равномерно. Свободное падение — пример: g ≈ 9,81 м/с². Уравнения равноускоренного движения: v = v₀ + at; x = x₀ + v₀t + at²/2; v² = v₀² + 2aΔx.
Равномерное движение по окружности
При движении по окружности с постоянной скоростью ускорение не равно нулю — оно направлено к центру (центростремительное ускорение): a = v²/r. Это ускорение изменяет направление скорости, а не модуль. Угловая скорость ω = Δφ/Δt, связь с линейной: v = ωr.
Относительность движения
Скорость зависит от системы отсчёта. Пассажир в поезде стоит (относительно вагона), но движется (относительно платформы). Закон сложения скоростей (классический): v = v₁ + v₂. Пример: лодка пересекает реку — скорость относительно берега есть векторная сумма скорости лодки и скорости течения. В специальной теории относительности при скоростях, близких к световым, это правило усложняется.