Содержание и основные понятия кинематики. Чтобы обработать деталь на металлорежущем станке, необходимо предварительно настроить станок. В коробке скоростей и в механизмах подачи детали, передающие вращение от электродвигателя, соединяют так, что обеспечиваются вполне определенные перемещения детали и инструмента в течении некоторого времени. Перемещение одних тел или частей тела относительно других называется механическим движением. Раздел механики, изучающий механическое движение на основании законов геометрии, называют кинематикой. При этом не принимаются во внимание ни свойства движущихся тел, ни силы, под воздействием которых происходит движение. Так как при движении тела различные его точки могут двигаться по- разному, то в кинематике сначала изучается движение более простого объекта, а именно материальной точки.

Материальной точкой называют такое тело, размерами и формой которого можно пренебречь в данной задаче. Например, изучая движение искусственного спутника Земли, можно пренебречь его линейными размерами по сравнению с теми большими расстояниями, которые он преодолевает. В такой задаче спутник может рассматриваться как материальная точка.

Введение понятия материальной точки вносит значительное упрощение в исследование движения тел. Для решения задач о движении тела в целом достаточно знать движение одной или двух его точек.

Движущееся тело всегда проходит определенный путь в пространстве от начальной до конечной точки движения, на что затрачивается определенное время.

Таким образом, механическое движение есть перемещение тел в пространстве и во времени.всякое движение относительно, так как рассматривается по отношению к определенным телам. Принцип относительности движения позволяет установить особенности его различных видов. Так, конец педали велосипеда по отношению к раме описывает окружность, а по отношению к Земле — сложную кривую.

Используя принцип относительности, можно неподвижное тело принять за подвижное, если рассматривать его относительно движущегося тела.

Именно такой эффект можно наблюдать из неподвижного вагона в тот момент, когда рядом расположенный состав находится в движении: нам кажется, что состав неподвижен, а в движении находится вагон, в котором мы находимся.

Таким образом, всякий покой и движение относительны, и рассматривать механическое движение необходимо в каждом случае с учетом конкретных условий движения и времени.

К основным понятиям кинематики относятся: траектория движения, его продолжительность, пройденный путь, скорость, ускорение.Движение тела с постоянной скоростью называют равномерным, движение с переменной скоростью — переменным.

Величина, определяющая изменение скорости с течением времени, называется ускорением.

Рис. 16

Из рассмотрения основных понятий кинематики следует, что между кинематическими величинами механического движения существует тесная связь.

Пройденный путь, скорость и ускорение зависят от времени: с течением времени путь возрастает, а скорость и ускорение могут оставаться постоянными или меняться в большую или меньшую сторону.

Закон движения точки может быть выражен графически прямой или кривой линией в координатных осях пути и времени. На рис, 16, I график движения представлен кривой AB, каждая точка которой соответствует определенному пути и времени. Например, точка а показывает, что к концу 4-й секунды движения пройден путь 35 м.

Используя графический метод, можно построить график пути в зависимости от скорости и времени (рис. 16, II), график ускорения в зависимости от времени, график скорости в зависимости от времени и ускорения (рис. 16, III и IV). Следует иметь в виду, что график движения определяет не форму траектории, а зависимость между указанными величинами.

Кинематика имеет большое прикладное значение. На ее основе изучается движение звеньев механизмов и рабочих органов машин, делаются выводы, которые используются при проектировании новых механизмов, машин, приборов и других механических устройств.

Простейшие движения твердого тела. Простейшим видом движения тела является равномерное прямолинейное движение. В таком движении, к примеру, находится поезд на Прямом участке пути и т. д. Движение, при котором тело перемещается по прямой и за равные отрезки времени проходит одинаковые пути, называется равномерным прямолинейным движении тело может совершать различные перемещения с различными скоростями и ускорениями. Одно из таких перемещений — прямолинейное возвратно-поступательное движение (рис. 17, II). Наиболее типичный пример такого движения — поршень механизма двигателя внутреннего сгорания. Но в отличие от равномерного движения тела в пер­вом примере, поршень движется неравномерно, так как при повороте кривошипа (коленчатого вала), с которым он сочленен, на равные углы, поршень проходит неравные пути.

Движение, при котором за равные отрезки времени тело проходит неравные пути, называют переменным или неравномерным. Такое движение происходит во время разбега машин или торможения.Вращательное движение может быть равномерным и неравномерным. Равномерным называют такое вращение, при котором за равные промежутки времени тело поворачивается на равные углы. Величина поворота тела за единицу времени определяет угловую скорость.

Численная величина угловой скорости в равномерном вращательном движении определяется отношением углового перемещения ко времени, в течении которого происходит это перемещение.

В практических расчетах угловая скорость обычно выражается числом оборотов тела за одну минуту времени.