31) Кинематические характеристики вращательного движения
КИНЕМАТИКА ДВИЖЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА
Кинематика изучает движение физических тел, не рассматривая
причины, вызывающие или изменяющие это движение.
Кинематические характеристики тела дают возможность сравнивать размеры тела и его звеньев, а также кинематические особенности
движений у разных спортсменов. От учета этих характеристик во многом
зависит индивидуализация техники .
Кинематика вращательного движения.
Движение тела может быть как поступательным так и вращательным. В этом случае тело представляется в виде системы жестко связанных между собой материальных точек.
При поступательном движение любая прямая, проведенная в теле , перемещается параллельно самой себе. По форме траектории поступательное движение может быть прямолинейным и криволинейным. При поступательном движении все точки твердого тела за один и тот же промежуток времени совершают равные по величине и направлению перемещения (Рис1). Следовательно, скорости и ускорения всех точек тела в любой момент времени также одинаковы.
Для описания поступательного движения
достаточно определить движение одной
точки.
Вращательным движением твёрдого тела вокруг неподвижной оси называется такое движение, при котором все точки тела движутся _по окружностям, центры которых лежат на одной прямой (ось вращения)(Рис2).
Ось вращения может проходить через тело или лежать за его пределами. Если ось вращения проходит сквозь тело, то точки, лежащие на оси, при вращении тела остаются в покое. Точки твёрдого тела, находящиеся на разных расстояниях от оси вращения за одинаковые промежутки времени проходят различные расстояния и следовательно имеют различные линейные скорости (Рис.2).
При
вращении тела вокруг неподвижной оси
точки тела за один и тот же промежуток
времени совершают одно и тоже угловое
перемещение
(Рис.3).
Модуль
равен
углу
поворота
тела вокруг оси за время
,
направления вектора углового перемещения
с
направлением вращения тела связано
правилом винта: если совместить
направления вращения винта с направлением
вращения тела, то вектор
будет
совпадать с поступательным движением
винта. Вектор
направлен вдоль оси вращения.
Быстроту изменения углового перемещения определяет угловая скорость - ω. По аналогии с линейной скоростью вводят понятия средней и мгновенной угловой скорости:
Угловая скорость - величина векторная.
Быстроту изменения угловой скорости характеризует среднее и мгновенное
угловое ускорение.
Вектор
и может совпадать с вектором
,
и быть противоположным ему (Рис.4б,
в.)
Угловое
перемещение
,
угловая скорость
и угловое ускорение
для различных моментов времени t
определяется по
формулам
:
где
- угловая скорость в данный момент
времени t
;
-
начальная угловая скорость, при t=0.
В системе СИ угловое перемещение измеряется в радианах (рад.), угловая скорость - в (рад /с),
угловое ускорение - в (рад /с2).
Равномерное движение по окружности характеризуется периодом Т и частотой вращения
Период вращения Т - это промежуток времени, в течение которого тело совер-шает один оборот. Угловое перемещение за время Т равно 2. Следовательно,
,
Частота вращения –это физическая величина ,равная числу оборотов, совершаемых за единицу времени.