Законы Ньютона и законы сохранения При рассмотрении кинематики использовалась неподвижная система отсчета. В природе не существует абсолютного движения, всякое движение имеет относительный характер: либо одного тела относительно другого, либо относительно выбранной системы отсчета. Возникает вопрос, все ли системы отсчета являются равноправными, а если нет, то какие являются предпочтительными. Единственное и естественное требование к системе отсчета состоит в том, что ее выбор не должен вносить усложнения в описание движения тел, т.е. законы движения в выбранной системе отсчета должны иметь наиболее простой вид.Ускорение всегда касательно к годографу скорости, но может иметь произвольный угол относительно самой скорости. Перепишем формулу для мгновенного ускорения:
. (1.9)
Единичный касательный вектор
полностью определяется точкой траектории, а точка траектории однозначно характеризуется своим расстоянием
от точки, принятой за начальную. Поэтому можно записать:
, (1.10)
кроме того:
.
Следовательно:
. (1.11)
Продифференцируем равенство:
по переменной
. Имеем:
. (1.12)
Скалярное произведение не равных нулю векторов
и
равно нулю только в том случае, когда указанные вектора перпендикулярны друг другу. Следовательно (так как вектор
направлен вдоль касательной), вектор
перпендикулярен касательной, т.е. направлен по нормали, которая называется главной. Значение вектора
равно
, где
- радиус кривизны траектории. Точка, отстоящая от траектории на расстоянии
в направлении главной нормали
, называется центром кривизны траектории. Таким образом, можно записать:
. (1.13)
Теперь можно переписать выражение для мгновенного (в данном случае — полного) ускорения:
. (1.14)
| Кинематика материальной точки и твердого тела |