**章 运动学
机械运动是一个物体相对于另一个物体的位置,或物体内部的一部分相对于其他部分的位置随时间的变化过程,是*简单、*常见的运动形式。本章主要介绍物体运动状态的描述,介绍描述质点运动状态的物理量位矢、速度、加速度等的矢量表示(定义),在直角坐标系和自然坐标系中的表示以及圆周运动,刚体定轴转动的角量表示;同时围绕运动学的核心——运动方程,研究如何用微积分知识解决运动学问题。
1.1 位矢位移速度和加速度的矢量表示
1.1.1 参照系坐标系质点
宇宙中的物体总是处于永恒的运动之中。为了描述一个物体的运动,总要选取其他物体作为参照,被选取的参照物体称为参照系。例如研究地球绕太阳公转,常选太阳为参照系;研究人造地球卫星的运动,常选地球为参照系。选取的参照系不同,对物体运动情况的描述也就不同,这说明运动的描述具有相对性。
为了把运动物体相对于参照系的位置定量表示出来,需要在参照系上建立适当的坐标系。坐标系是数学化、定量化的参照系,一般在参照系上选定一点作为坐标系的原点O,取通过原点并标有长度的线作为坐标轴。常用的坐标系有平面直角坐标系、平面极坐标系、自然坐标系、直角坐标系、柱坐标系和球坐标系等。
众所周知,任何物体都有一定的形状、大小、质量和内部结构,即使是很小的分子、原子以及微观粒子也不例外。为了简化问题,假想研究对象是只有质量而无形状和大小的理想物体,称为质点。提出质点模型的意义在于:
(1)如果一个物体在运动中既不转动也不变形,只有平移,则物体上各点的运动必然相同,此时整个物体的运动情况可用物体上任一点的运动来代表。因此,当一个物体只发生平移时,就可将物体当作质点。
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