Поступальний рух
Що являє собою поступальний рух? Шкільний підручник ясно відповідає нам на це питання: поступальний рух тіла(Зазначимо, ідеального об`єкта - "абсолютно твердого тіла" - АТТ, позбавленого будь-яких було можливостей бути деформованим!) - це такий рух, при якому будь-яка пряма, проведена всередині тіла (АТТ) залишається паралельна самій собі у весь час руху.
Відео: Кінематика поступального і обертального руху матеріальної точки
Здавалося б, відповідь вичерпна. Визначення дано, і на порядок денний виступає кінематика поступального руху. Спочатку це найпростіший випадок рівномірного прямолінійного руху, потім - більш складне і цікаве для допитливих равнопеременное (і знову строго прямолінійний!) рух, яскравим прикладом якого є вільне падіння тіл. В рамках цього розділу учень знайомиться з цікавими закономірностями, формулируемого наступним чином:
1. Шляхи, прохідні тілом за послідовні проміжки часу, співвідносяться як квадрати натурального ряду чисел: 1: 4: 9: 16...
Відео: 01. Поступальний рух. Матеріальна точка
і
2. Шляхи, прохідні тілом за рівні послідовні проміжки часу, співвідносяться як ряд непарних чисел: 1: 3: 5: 9...
При вирішенні завдань виникає, в рамках необхідного методологічного і математичного інструментарію, цікавий метод оборотності руху, в якому все кінцеві дані стають початковими і навпаки (рух як би відбувається у зворотний бік, із зворотним відліком часу). У частині динаміки зворотного процесу вектори миттєвої швидкості в усіх точках прямолінійною траєкторії змінюють свій напрямок на протилежне, незмінним залишається тільки напрямок вектора прискорення, генетично пов`язаного з вектором рівнодіюча всіх прикладених до тіла сил.
розділ "Динаміка прямолінійного руху" так само, як і кінематика, апріорі має на увазі, що рух тіла є строго поступальним, без поворотів навколо якої б то не було осі і деформацій. Саме завдяки цим заздалегідь обумовленим умовам можна знехтувати розмірами самого тіла в умовах завдань, розглядаючи замість нього ідеальне об`єкт - матеріальну точку (МТ), просторово збігається з центром ваги (ЦТ) тела. Втім, об`єкт МТ вводиться раніше в розділі "кінематика" для випадків, коли розмірами тіла можна знехтувати в порівнянні з довжиною траєкторії.
Закони збереження в разі прямолінійного руху також розглядаються за умов, коли ми абстрагуємося від можливого обертання тіла, вважаючи його рух поступальним (інакше слід було б розглядати взаємні переходи енергії обертального руху в енергію руху поступального і навпаки)
Одним словом, що розглядається в шкільному курсі фізики поступальний рух (вузько представлене окремим випадком руху вздовж прямої!) Дає чималу поживу для теоретичних міркувань і пошуків. Чого не скажеш про експериментальну частини розділу шкільного курсу, який вивчає поступальний рух. Якісна експериментальна встановлення попросту відсутня в більшості шкільних кабінетів.
Навіть окремий випадок прямолінійного поступального руху вивчається переважно в теорії. Справжня, а не іграшковий автомобіль Атвуда громіздка і швидко виводиться з ладу допитливими школярами, будучи стаціонарно встановленої десь у далекій стіни кабінету фізики. Демонстраційні установки на зразок ковзаючого уздовж натягнутого дроту вантажу і зовсім безглузді, так як вони дублюють самодостатній випадок прямолінійного руху, що аж ніяк не тотожне поступального руху в найзагальнішому випадку. Що тут можна було б порекомендувати? Тільки дослідницький пошук в навколишньому нас реальності за межами фізичного кабінету з використанням природної кмітливості!
Наведений підручником приклад колеса огляду ("чортового колеса"), Обід і спиці якого здійснюють обертальний рух, а наглядові кабінки рухаються поступально (хоча і по колу!) переконує нас в тому, що поступальний рух АТТ (і наближено - реального тіла) може бути не тільки прямолінійним, а й мати будь-яку криволінійну траєкторію (в наведеному випадку типологічно збігається з траєкторією обертального руху МТ).
Ідея пошуку випадків поступального руху на дитячому ігровому майданчику (в режимі експерименту, а не теоретичного міркування) "лежить десь поруч" з "чортовим колесом". Прийшовши на дитячий майданчик, ми зможемо перевірити, чи залишається паралельної сама собі пряма (моделируемая будь-яким прутиком або тонкої рейкою) при русі тіла на різноманітних гойдалках, каруселях і тренажерах. Ясно, що поступальним тут буде хіба що вільне падіння неживого тіла, що зірвався з якоїсь "лазалкі".
Переконавшись в тому, що в чистому вигляді поступальний рух найчастіше зустрічається в природі як окремий випадок - поступальний прямолінійний рух, ми з легким серцем можемо переходити до теоретичного матеріалу шкільного підручника.
