KINEMATIKA

Kretanje kao nacin postojanja materije ima vise oblika. Ono je neodvojivo od materije, a i materija je takodje neodvojiva od kretanja. Ogromna raznovrsnost prirodnih pojava i procesa pokazuje da je kretanje vrlo slozeno za proucavanje. Pocevsi od mikrocestica i fizickog polja, pa preko makrotela iz obicne prakse svakidasnjeg zivota i posmatranja pa do tela astronomskih dimenzija i do kosmosa u celini. Svako telo ima vrlo mnogo svojstava i vrsi razne oblike kretanja istovremeno. Sve se nalazi u neprekidnom kretanju, tako, da je u stvari apsolutna jedino promena, kojoj podlezu sva tela bez izuzetka.

Svako makrotelo sastavljeno je iz molekula i atoma, a svi atomi opet nisu elementarne cestice, neki citav slozeni svet od cestica u stalnom uzajamnom dejstvu. (Atom je slozena elektroneutralna struktura koja se sastoji od vise od 200 cestica medju kojima su nama sigurno najpoznatiji protoni, neutroni i elektroni). Za uspesno proucavanje kretanja tela neophodno je apstrahovati mnogo svojstva.

Kinematika je oblast mehanike, odnosno fizike, (znamo da mehaniku mozemo podeliti na oblasti kinematike, statike i dinamike) koja uzima u obzir samo i jedino premestanje tela u prostoru i vremenu. Ne uzima u obzir ni jedno ostalo od mnostva svojstva tela, osim svojstva da menja svoj polozaj u toku vremena. Ne proucava uzajamno dejstvo tela u smislu tretiranja uzroka kretanja tela. Obicno se kaze da kinematika tretira mehanicko kretanje “kao takvo I dato”. Oblik kretanja, koji se manifestuje u promeni polozaja tela, zove se mehanicki oblik kretanja. Na taj oblik kretanja nailazimo u svim procesima. On se nalazi zajedno i sa visim oblicima kretanja materije. Naravno, on u visim oblicima kretanja ne igra najvazniju nego vrlo cesto sporednu ulogu. Tako kinematika dolazi odmah pored geometrije iako se od geometrije bitno razlikuje, a prvenstveno zbog uzimanja vremena kao fizicke velicine pored prostora. Zakonitost kretanja, koje proucava kinematika, zajednicke su takoreci svim telima otuda iako apstraktna, kinematika prirodno sluzi kao jedan od osnova svih oblasti fizike pa I drugih prirodnih nauka. Svako telo, veliko ili malo vece ili manje mase, naelektrisano ili nenaelektrisano, crveno, crno ili ma koje boje, hladno ili usijano ma kojeg oblika, moze da se krece brze ili sporije po pravoj ili krivoj putanji ravnomerno ili ubrzano.

Za sva tela dakle podjednako vaze zakoni premestanja u prostoru i vremenu. Naravno, kinematika vodi racuna o realnosti i materijalnosti tela. Da bi se dovoljno uzeli u obzir i jednostavnost opisivanja I materijalnost tela, osim materijalnosti prostora i vremena, uveden je pojam materijalne tacke. Time se pri tretiranju kretanja tela eliminise sveopsta slozenost oblika tela, kao i slozenost kretanja pojedinih tacaka tela. Pojam materijalne tacke se tumaci na vise nacina prema raznim okolnostima formiranja i upotrebe ovog pojma. Mi cemo reci da je materijalna tacka telo cije se dimenzije mogu zanemariti u odnosu na velicinu putanje po kojoj se telo krece. Ako telo ima zanemarljivo male dimenzije u odnosu na putanju, onda se i njegov oblik moze zanemariti u odnosu na datu putanju. Tako se, na primer, oblik i dimenzije elektrona mogu zanemariti u odnosu na makroskopske putanje po kojima se krece.

U aproksimaciji se, s obzirom na ogromnu medjusobnu udaljenost nebeskih tela, dimenzije istih mogu se zanemariti ina taj nacin posmatrati kao materijalne tacke. Materijalna tacka bi se mogla nazvati i fizicka tacka, ali je prvi naziv kod nas odomacen. Jasno je da se kretanje materijalne tacke ne proucava samo u kinematici, ali kinematika precutno prelazi preko toga da se dimenzije materijalne tacke zanemaruju, a ne gubi iz vida da ta tacka sadrzi materiju pa cak i u ogromnim kolicinama. Ukratko materijalna tacka ima sledeca svojstva: moze se kretati, odnosno menjati svoj polozaj u prostoru i vremenu, sadrzi odredjenu kolicinu materije i podvrgnuta je uzajamnom dejstvu ostalog sveta.

Vidi se da materijalna tacka predstavlja izvesnu idealizaciju, jer se nikako ne moze smatrati da je neko realno fizicko telo sastavljeno od nepromenjenog sistema ovako definisanih materijalnih tacaka. Elementi nekog tela nemaju jednaka svojstva ili kretanja u svim svojim tackama, kao sto je slucaj kod materijalne tacke.

SISTEMI REFERENCIJE

Da li se slazemo da se u prirodi sve krece?

Medjutim, kretanje tela moze se konstatovati i uopste posmatrati samo u odnosu na druga tela. U tom smislu moze biti reci samo o relativnom kretanju. To kretanje se posmatra tako sto se jedno telo uslovno smatra nepokretnim I u odnosu na njega odredjuje kretanje drugog tela. Na jednom brodu se mogu posmatrati relativna kretanja putnika u odnosu na brod bez obzira na to sto se brod krece.

U astronomiji se posmatra kretanje nebeskih tela u odnosu na Zemlju ili neku zvezdu, iako je poznato da se Zemlja krece u odnosu na ta nebeska tela, a sva ta tela zajedno sa Zemljom krecu se u odnosu na ostala nebeska tela. Polozaj jednog tela ili tacke uvek se odredjuje u odnosu na neko drugo telo. Takvo telo se obicno naziva uporedno telo, telo referencije ili uopste sistem referencije (uporedjivanja). U stvari zamisli se neki koordinatni sistem nepomicno vezan za to telo ili se pak, celo telo zameni koordinatnim sistemom, pri cemu se zanemare svojstva tog tela. Za sistem referencije najcesce uzimamo Dekartov pravougli koordinatni sistem.