Основные характеристики форм движения

Для количественной оценки смены места тела при орбитальном и вращательном движениях применяют два понятия: “путь“ и “перемещение“. Понятие “путь“ определяют, как длину траектории, пройденную центром масс тела по криволинейной траектории или длину круговой траектории, пройденную частицей вращающегося тела. С точки зрения динамики движения понятие “путь“ более важно, чем понятие “перемещение“, так как путь позволяет рассчитать диссипативные потери энергии при движении тела. При орбитальном движении по замкнутой орбите интерес представляет именно путь, а не перемещение. Ведь по завершению одного орбитального цикла перемещение центра масс тела становится равным нулю, а значение пути только наращивается с каждым циклом.

Для точного определения понятия “перемещение“ проанализировано 6 авторитетных первоисточников, и во всех шести тексты определения отличаются друг от друга. В четырех из них речь идет о движении материальной точки, а не тела. Наиболее четко выглядит определение из словаря Глоссарий.ру: “Перемещение – векторная величина, равная радиусу-вектору, проведенному от начальной точки траектории к ее конечной точке“. В Интернет-энциклопедии ВИКИПЕДИЯ о движении тела говорится так: “Перемещение (в кинематике) – изменение местоположения физического тела в пространстве относительно выбранной системы отсчёта. Также перемещением называют вектор, характеризующий это изменение“. В справочнике по физике Б.Яворского и А.Детлафа (1990) для определения вектора перемещения r₁₂ приводится уравнение:

r₁₂ = r₂ − r₁ = r(t₂) − r(t₁). ( 1 )

В метрологическом справочнике А.Чертова (1990) дается определение перемещения, аналогичное вышеприведенному, но речь идет только об элементарном перемещении dr, для которого определяющее уравнение не приводится. В популярном учебнике по физике И.Савельева (2005) приводится такое определение: “Перемещение – это прямолинейный отрезок, проведенный из одной точки траектории в другую“. На деле то, что сейчас понимается под перемещением при орбитальном движении, является хордой, стягивающей дугу криволинейной траектории. Такое смешение понятий оказалось возможным потому, что орбитальное движение в современной механике не выделено в качестве самостоятельной формы движения.

Указанные определения перемещения относятся к движению по криволинейной траектории, поэтому часто применяемый в механике термин “линейное движение“ неопределенно. В механике под линейным движением чаще всего понимают прямолинейное движение. Но на деле прямолинейное движение является частным случаем криволинейного движения, при котором значения пути и модуля перемещения совпадают. Подобное уточнение следовало бы внести в стандарты и в учебники. Что касается вращательного движения, то оно относится только к конденсированной среде (телу, вихрю). К любой частице вращающегося тела это понятие не относится, в этом случае уместно говорить о движении частицы по круговой орбите.

Мы полагаем, что для элементарного перемещения dr уравнение, связывающее его с угловым перемещением dφ_orb , существует в таком виде:

dr = [dφ_orb R] . ( 2 )

Пройденный по криволинейной траектории элементарный путь ds приближенно является произведением модулей элементарного углового перемещения радиуса кривизны траектории и самого радиуса кривизны (несколько больше модуля перемещения). Перемещение dr совпадает с пройденным путем ds только при прямолинейном движении.

Как видим, виды механического движения в современной механике и предложенные формы механического движения – это категории двух разных классификаций. Современная классификация по видам движения не позволяет систематизировать физические величины в механике и разложить их по различным таблицам. Новая классификация по формам движения позволяет это сделать. Именно новая классификация форм движения выявила необходимость считать угол поворота основной физической величиной, имеющей свою размерность. А это повлекло за собой необходимость рассмотрения ряда особенностей вращательной формы движения и орбитальной формы движения, не рассматриваемых в современной механике и в современной метрологии.