Материальная точка

Основываясь на возможности локализации физических предметов во времени и пространстве, в классической механике исследование законов перемещения начинается с самого простого случая. Этим случаем является движение материальной точки. Схематической идеей элементарной частицы аналитическая механика формирует предпосылки для изложения основных законов динамики.

Материальная точка – это объект, обладающий бесконечно малым размером и конечной массой. Данная идея полностью отвечает представлениям о дискретности материи. Ранее физики пытались определить ее в качестве совокупности элементарных частиц, находящихся в состоянии перемещения. В связи с этим материальная точка в своей динамике стала как раз тем необходимым для теоретических построений инструментом.


Динамика рассматриваемого объекта исходит из инерциального принципа. Согласно ему, материальная точка, не находящаяся под влиянием внешних сил, сохраняет свое состояние покоя (либо перемещения) с течением времени. Данное положение выполняется достаточно строго.

В соответствии с принципом инерции, материальная точка (свободная) перемещается равномерно и прямолинейно. Рассматривая частный случай, в рамках которого скорость равна нулю, можно сказать, что объект сохраняет состояние покоя. В связи с этим можно предположить, что влияние определенной силы на рассматриваемый предмет сводится просто к изменению его скорости. Самой простой гипотезой является предположение, что изменение скорости, которой обладает материальная точка, прямо пропорционально показателю силы, воздействующей на нее. При этом коэффициент пропорциональности уменьшается с увеличением инерции.


Естественной является характеристика материальной точки с помощью величины коэффициента инерции – массы. В этом случае главный закон динамики объекта может формулироваться так: сообщаемое ускорение в каждый момент времени равно отношению силы, которая действует на объект, к ее массе. Изложение кинематики, таким образом, предшествует изложению динамики. Масса, которая в динамике характеризует материальную точку, вводится a posteriori (из опыта), в то время как наличие траектории, положения, ускорения, скорости допускается a priori.

В связи с этим уравнения динамики объекта утверждают, что произведение массы рассматриваемого объекта на какую-либо из компонент ее ускорения равно соответствующей компоненте силы, действующей на объект. Предположив, что сила является известной функцией времени и координат, определение координат для материальной точки в соответствии со временем производят посредством трех обычных дифференциальных уравнений второго порядка по времени.

В соответствии с хорошо известной теоремой из курса математического анализа, решение указанной системы уравнений однозначно определяется заданием координат, а также их первых производных в какой-либо начальный временной промежуток. Другими словами, при известном положении материальной точки и ее скорости в определенный момент можно точно определить характер ее перемещения во все будущие периоды.

В результате становится ясно, что классическая динамика рассматриваемого объекта находится в абсолютном соответствии с принципом физического детерминизма. Согласно ему, предстоящее состояние (положение) материального мира может быть предсказано полностью при наличии параметров, определяющих его положение в определенный предыдущий момент.

В связи с тем, что размер материальной точки бесконечно мал, ее траектория будет представлять собой линию, занимающую в трехмерном пространстве только одномерный континуум. В каждом участке траектории имеет место определенное значение силы, задающее перемещение в следующий бесконечно малый отрезок времени.

Кинематика материальной точки: основные понятия, элементы
Темой нашей сегодняшней статьи станет кинематика материальной точки. Что это вообще такое? Какие понятия фигурируют в ней и какое определение необходимо дать этому термину? На эти и многие другие вопросы мы сегодня и постараемся ответить.
далее
Что это - кинематика? Раздел механики, изучающий математическое ...
Что такое кинематика? С ее определением впервые начинают знакомиться ученики средних школ на уроках физики. Механика (кинематика является одним из ее разделов) сама составляет большую часть это науки.
далее
Что это - угловая скорость и как ее рассчитывают?
Обычно, когда говорят о перемещении мы, представляем себе объект, который движется по прямой. Скорость такого движения принято называть линейной, и расчёт ее средней величины выполняется просто: достаточно найти отношение пройденного расстояния к ...
далее
Момент инерции. Некоторые подробности механики твердого тела
Одним из основных физических принципов взаимодействия твердых тел является закон инерции, сформулированный еще великим Исааком Ньютоном. С этим понятием мы сталкиваемся практически постоянно, так как оно оказывает чрезвычайно большое влияние на все ...
далее
Кинематика. Кинематика: определение, формулы, задачи
Что такое кинематика? Кинематика это подраздел механики, который изучает математические и геометрические методы описания движения идеализированных объектов. Темой сегодняшней статьи станут аспекты, которые так или иначе связаны с понятием “кинематика точки”. Мы разберем многие вопросы, но начнем с самых что ни на есть фундаментальных понятий и объяснений их применения в данной области.
далее
Кинематика. Кинематика: определение, формулы, задачи
Основные понятия кинематики и уравнения
Что представляют собой основные понятия кинематики? Что это вообще за наука и изучением чего она занимается? Сегодня мы поговорим о том, что представляет собой кинематика, какие основные понятия кинематики имеют место в задачах и что они означают. Дополнительно поговорим о величинах, с которыми наиболее часто приходится иметь дело.
далее
Основные понятия кинематики и уравнения
Что это - инерция? Значение слова инерция. Инерция твердого тела. Определение момента инерции
В статье мы вам подробно расскажем о таком физическом явлении, как инерция, истории ее открытия, эволюции и важных составляющих.
далее
Что это - инерция? Значение слова инерция. Инерция твердого тела. Определение момента инерции
Мгновенная скорость: понятие, формула расчета расчета, рекомендации по нахождению
Скорость в физике означает быстроту перемещения какого-либо объекта (материальной точки) в пространстве. Эта величина бывает разной: линейной, угловой, средней, космической и даже сверхсветовой. В число всех существующих разновидностей входит также и мгновенная скорость. Что это за величина, какова ее формула и какие действия необходимы для ее расчета – об этом как раз и пойдет речь в нашей статье.
далее
Мгновенная скорость: понятие, формула расчета расчета, рекомендации по нахождению