Скорость точки является характеристикой быстроты и направления ее движенияПусть точка (рис. 2.5, а) движется по криволинейной траектории согласно закону . Положим, что в момент времени точка занимает положение , а в момент времени положение , пройдя за время путь .
Отношение приращения дуговой координаты к промежутку времени , за которое произошло это приращение, называется средней скоростью точки за время (2.4) Очевидно, что, чем меньше промежуток времени , тем ближе значение подходит к величине действительной скорости точки в момент времени . Мгновенной Скоростью называется предел при : ; . (2.5) Итак, величина скорости точки равна производной от расстояния (дуговой координаты) по времени. Следовательно, она измеряется в единицах длины, отнесенных к единице времени (м/с, см/с). Формула (2.5) определяет величину скорости точки. Чтобы знать не только величину скорости, но и ее направление, введем понятие вектора скорости. Для этого будем определять движение в векторной форме (2.2). В момент времени положение точки (рис. 2.5, б) определяется радиусом-вектором , а в момент времени , соответствующий положению , - радиусом-вектором . Отношение приращения радиуса-вектора к промежутку времени , в течение которого произошло это приращение, называется вектором средней скорости точки за время , т. е. (2.6) Направление вектора совпадает с направлением вектора . Рассматривая предел отношения (2.6) при приближении к нулю, получим . Из равенства (2.7) следует, что вектор всегда направлен по касательной к траектории в точке . Итак, вектор скорости точки равен производной от радиуса-вектора по времени. Равенство (2.7) можно представить в виде . Вектор , направлен по касательной к траектории в сторону возрастания дуговой координаты и равен по модулю единице. Он называется единичным вектором касательной и обозначается . Следовательно, можно записать . Отсюда следует, что определенная равенством (2.5) алгебраическая величина представляет собой проекцию вектора скорости на направление единичного вектора касательной.
|