Kinetyka Punktu Materialnego - Podstawowe Pojęcia

Ruch to zmiana położenia ciała względem innego ciała, zwanego układem odniesienia. Układ odniesienia można wybrać dowolnie, jednak opis ruchu zależy w znacznej mierze od wybranego układu.

Na przykład:

• łódka płynąca z prądem rzeki nie porusza się względem rzeki, ale porusza się względem brzegu
• dwa samochody jadące w tym samym kierunku z tą samą prędkością nie poruszają się w ogóle względem siebie, ale oba poruszają się względem drogi
• drzewo nie porusza się względem drogi, ale zarówno droga i drzewo poruszają się względem Księżyca, ponieważ znajdują się na Ziemi, która się porusza

Występowanie różnic w opisie ciała w zależności od wybrania układu odniesienia nazywa się względnością ruchu.

Punkt materialny to obiekt mający masę, którego rozmiary można zaniedbać. Takie zaniedbanie (w fizyce zwane uproszczeniem) możemy zastosować tylko, gdy wszystkie punkty tego ciała poruszają się po torach o identycznym kształcie oraz długości.

Układ SI (Międzynarodowy Układ Jednostek Miar) to układ jednostek używany powszechnie przez fizyków dzielący się na jednostki podstawowe i pochodne. Wszystkie jednostki pochodne da się rozpisać na 7 jednostek podstawowych: m - metr, kg - masa, s - czas, A - prąd elektryczny, K - temperatura, mol - liczność materii, cd - światłość. W zadaniach, jeśli nie jest wspomniana jednostka w jakiej należy podać wynik, podaje się go w jednostkach układu SI.

W języku potocznym słowa "prędkość" i "szybkość" są synonimami, jednak fizycy je rozróżniają. "Szybkość"  stosuje się do opisu wielkości skalarnych np.: szybkość parowania, szybkość zamarzania, szybkość suszenia, szybkość fermentacji. Słowo "prędkość" ma zastosowanie do opisu wielkości wektorowej lub jakiejś jej składowej np.: prędkość radialna, prędkość wznoszenia, prędkość opadania, prędkość obrotowa, prędkość kątowa.

Jednostki układu SI czasami nic nam nie mówią, dlatego dla wygody zamienia się je na bardziej przystępne, np.: prędkość 10 [m/s] nie daje nam wyobrażenia jak szybko się poruszamy. Dopiero po zamianie na 36 [km/h] widzimy co to znaczy.

      Zadania:

Zad 1. Jeżeli dwa samochody jadą równolegle do siebie po jednakowych torach oraz w tym samym kierunku: pierwszy z prędkością 30 [km/h], a drugi z 10 [m/s], to  a) który jedzie szybciej? b) względem siebie, z jaką prędkością jadą?

Ponieważ oba samochody poruszają się po tych samych torach w zgodnym kierunku ich prędkości się odejmują. 

a)      Z prędkości wynika jasno, że samochód drugi porusza się szybciej od pierwszego.

b)      Różnica między prędkością drugiego a pierwszego samochodu wynosi 6 [m/s], co oznacza, że prędkość względem pierwszego samochodu, samochodów drugi porusza się z prędkością 6 [m/s]

Zad 2. Jeżeli pierwszy samochód jedzie z prędkością 72 [m/s], a drugi naprzeciwko niego z prędkością 6 [km/min] to z jaką prędkością jadą one względem siebie?

Ponieważ oba samochody poruszają się po tych samych torach, ale w przeciwnym kierunku należy dodać ich prędkość, aby dowiedzieć się, z jaką prędkością się zderzą. Jest to adekwatna sytuacja do samochodu jadącego z prędkością będącą sumą prędkości samochodu pierwszego i drugiego, uderzającego w nieruchomy samochód.