Поступальний рух в шкільній програмі вивчає фізика.
Для розуміння, що поступальний рух собою являє, яким законам підпорядковується, вивчимо основну термінологію і розглянемо поняття на конкретних прикладах, які зустрічаються в повсякденному житті.
Що таке поступальний рух
Переміщення твердого тіла (всіх взаємопов’язаних його точок) за допомогою механічного впливу по заданій траєкторії і в певному напрямку, в результаті якого відрізок з двох будь-яких точок даного тіла буде завжди паралельний своєму розташуванню, що передує нинішньому, в кожен відрізок часу, називається поступальним рухом.
Виділяють прямолінійний:
- поступальний рух;
- криволінійний рух.
Як приклади поступального руху в можна привести функціонування по певній траєкторії різного обладнання і механізмів.
До них відносяться:
- переміщення стріли з вантажем будівельного крана щодо його кабіни, в якій сидить робітник;
- підйом і спуск ліфта в шахті;
- педалі у велосипеда. При цьому кожна його точка, навпаки, здійснює обертальні рухи;
- здійснення кабіною оборотів на колесі огляду в парках атракціонів.
Теорема про поступальний рух
Матеріальні точки об’єкта (тіла), що здійснює поступальні рухи, переміщаються по одному і тому ж шляху, а швидкості і прискорення в кожен проміжок часу збігаються по модулю вектора і напрямку.
Доведення теореми
Доведемо дану теорему. Для цього необхідно провести пряму лінію через дві будь-які точки твердого тіла, що здійснює поступальний рух – нехай це будуть точки А і В.
Отриманий відрізок АВ здійснює переміщення по заданому шляху: А описує траєкторію АА1А2А3Аn, а в відповідно – В1В2В3Вn.
Звідси випливає, що:
Беручи до уваги, що розміри даного відрізка АВ незмінні (const) при переміщенні, а сам він має властивість рухатися в просторі паралельно своєму попередньому розташуванню, значить напрямки точки А і точки В збігаються.
Співвідношення радіусів – векторів точок А і В у системі координат щодо її початку – О (Рис 1)
можна виразити формулою:
де, лінії шляху точки А відповідає функція rA(t), точки B – rB(t).
Основний закон динаміки поступального руху
Основний закон динаміки поступального руху трактує II закон Ньютона.
Формулювання закону звучить наступним чином:
Сукупність рівнодіючих сил, що впливають на матеріальне тіло, сприяє виникненню прискорення. Тобто, прискорення прямо пропорційне векторному сумарному значенню сил, що чиняться на нього, і обернено пропорційне масі об’єкта.
Основне рівняння Закону наведено нижче:
де
- m – маса твердого тіла;
– векторна сума всіх сил, що впливають на тверде тіло.
Причому у рівнозмінного руху векторне прискорення
= const, тобто незмінно у напрямку і модулю, а при рівномірному – дорівнює 0.
II закон Ньютона працює виключно в ІСВ (інерціальна система відліку), де об’єкти рухаються рівномірно, прямолінійно або знаходяться в стані спокою.