Для изучения закономерностей физических процессов используют физические модели. Физической моделью, используемой для изучения законов механического движения является материальная точка– тело, обладающее массой, но размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи.
Рассмотрим кинематику материальной точки. Существует два способа геометрического описания движения точки.
Первый способ. С помощью радиус-вектора , являющегося функцией времени t, который фиксирует положение материальной точки М по отношению к некоторой точке О (начало координат – рис. 1.1).
Рис. 1.1
Для прямоугольной (декартовой) системы координат вектор может быть представлен в виде трех независимых координат:
(1.1)
При движении материальной точки ее координаты изменяются со временем и определяются скалярными уравнениями:
(1.2)
Это параметрические уравнения траектории, где параметром является время t, а , , – единичные векторы соответствующих осей.
Число независимых координат, определяющих положение материальной точки в пространстве, называется числом степеней свободы.
Второй способ. С помощью траектории, по которой движется точка и уравнения ее движения по этой траектории. Траектория (или пройденный путь) – это непрерывная линия, которую описывает точка при своем движении (рис. 1.2).