Kinematyczne równanie ruchu

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Kinematyczne równanie ruchu to pewna zależność (bądź układ zależności), określająca położenie ciała w przestrzeni w funkcji czasu.

Postać wektorowa kinematycznego równania ruchu to zależność określająca wektor położenia ciała jako funkcję czasu:

W praktyce korzysta się jednak zwykle ze skalarnej postaci kinematycznego równania ruchu. Jest ona (w trójwymiarowej przestrzeni) określona następującym układem:

Obie postaci kinematycznego równania ruchu łączy następujący związek:

są wektorami jednostkowymi skierowanymi zgodnie z osiami układu współrzędnych. Nazywa się je wersorami

Związek z dynamiką[edytuj]

Kinematyczne równanie ruchu jest rozwiązaniem dynamicznego równania ruchu, które ma postać równania różniczkowego. W dowolnym przypadku, szczególnie złożonych sił działających na ciało, rozwiązania analityczne tych równań mogą nie istnieć. Dla takich ruchów równanie kinematyczne nie istnieje.

Tor ruchu[edytuj]

W przypadku ruchów krzywoliniowych kinematyczne równania ruchu mają postać układu równań z parametrem (zobacz przykłady). Parametrem tym jest czas. Eliminując z tych równań czas można otrzymać jedno równanie współrzędnych przestrzennych, które jest równaniem toru ruchu tego ciała.

Zastosowanie[edytuj]

Kinematyczne równanie ruchu ciała jest bardzo wygodną metodą opisu ruchu. Pozwala ono na proste obliczenie:

Przykłady prostych równań ruchu[edytuj]

  • Ruch prostoliniowy jednostajnie przyspieszony ( – położenie początkowe, ‒ prędkość początkowa, przyspieszenie)
  • Rzut ukośny w górę przy osi OY skierowanej pionowo w górę ((, ) – położenie początkowe, ‒ prędkość początkowa, – kąt wyrzucenia)
  • Ruch po elipsie może być opisany np. równaniami (, – długości półosi elipsy)

Gdy jest to ruch po okręgu a jest prędkością kątową.