Wstęp

Wszechświat jest wypełniony obiektami, które są w nieustannym ruchu. Od ciał niebieskich, takich jak planety, gwiazdy, całe galaktyki; poprzez ludzi i zwierzęta na Ziemi; aż po molekuły i atomy w skali mikroskopowej – wszystkie obiekty we Wszechświecie się poruszają. Fizyka zajmuje się opisem ruchu w dwóch aspektach, o czym traktują jej działy: dynamika i kinematyka. Dynamika zajmuje się zagadnieniem przyczyn ruchu, co opisujemy w rozdziale Zasady dynamiki Newtona, jednak i bez wnikania w przyczyny ruchu możemy wiele o nim powiedzieć. Kinematyka zajmuje się opisem samego ruchu, bez dyskusji o jego przyczynach, wykorzystując do tego pojęcia takie jak: położenie, czas, prędkość i przyspieszenie. Właśnie kinematyką zajmiemy się w niniejszym rozdziale.

Najbardziej ogólnym przypadkiem ruchu i przedmiotem badań kinematyki jest ruch w trzech wymiarach. Na razie jednak skupimy się na ruchu w jednym wymiarze, dzięki czemu poznamy narzędzia potrzebne także do opisu ruchu wielowymiarowego. Dobrym przykładem ruchu w jednym wymiarze jest pociąg Pendolino, który widzisz na zdjęciu. Gdy pociąg jedzie np. z Krakowa do Warszawy, w różnych momentach znajduje się w różnych położeniach na trasie, co oznacza, że przemieszcza się, czyli dochodzi do zmiany jego położenia. Na wielu odcinkach porusza się dokładnie po linii prostej. W swej podróży ma też cały wachlarz różnych prędkości – np. przy peronach lub na łukach zatrzymuje się lub zwalnia. Doznaje w związku z tym przyspieszeń, czyli zmian prędkości w czasie. Dzięki umiejętnościom zdobytym w tym rozdziale będziesz potrafił obliczyć te wielkości, a także prędkość średnią i szybkość średnią. Wszystkie te wielkości potrafimy obliczyć, używając tylko kinematyki, bez znajomości masy pociągu ani sił, jakie na niego działają. Tym zajmuje się dynamika.