Předchozí kapitola Předchozí podkapitola Obsah kapitoly Příklady Průvodce Následující podkapitola Následující kapitola


1.1 Parametrický popis pohybu

Pohyb bodu se v mechanice zpravidla popisuje tak, že zvolíme soustavu souřadnic pevně spjatou s nějakými tělesy v okolí pohybujícího se bodu a sledujeme, jak se v této soustavě souřadné mění souřadnice bodu s časem. V trojrozměrném prostoru tak získáme tři funkce f1(t), f2(t), f3(t), které udávají, jak se jednotlivé souřadnice bodu mění s časem t. Pro nejčastěji užívané kartézské souřadnice tak dostáváme vyjádření

rovnice (1,1). (1,1)

Funkce f1(t),f2(t), f3(t)  tak udávají časový průběh průmětů hmotného bodu do třech vzájemně kolmých směrů, v kterých leží kartézské souřadnicové osy. Ve fyzice bývá zvykem pro funkční znak psát stejný symbol jako pro příslušnou veličinu, a tedy rovnice (1,1) psát v tvaru

rovnice (1,2). (1,2)

Z geometrie je známo (např. [24], kap.9), že rovnice (1,1) za jistých pro běžné pohyby obvykle splněných předpokladů kladených na funkce  f1,f2,f3   popisují parametricky křivku. V mechanice přebíráme tento parametrický popis křivky. Parametr t  však není libovolný, ale má přesný fyzikální význam: znamená čas.

Rovnice (1,2) , které kinematicky popisují pohyb bodu, nazýváme parametrickými rovnicemi pohybu bodu. Rovnice (1,2) popisují trajektorii pohybu bodu, tj. dráhu s uvážením času, v kterém se bod v určitém místě dráhy nachází. Zajímá-li nás tvar dráhy, po které se bod pohybuje, určíme jej vyloučením parametru t z rovnic (1,2) . Užijeme-li složkové symboliky (viz dodatek D.1), je možné rovnice (1,2) stručně zapsat jako

rovnice (1,3). (1,3)

V mechanice bývá zvykem tři souřadnice xi  bodu pokládat za složky vektoru, pro který užíváme označení a nazýváme jej polohovým vektorem bodu. Vektor můžeme geometricky znázornit orientovanou úsečkou s počátkem v počátku souřadnicové soustavy a koncem v místě, kde se nachází hmotný bod.

Pevné umístění počátku vektoru není ve shodě s matematickým pojmem vektor. Proto se pro takový vektor někdy zavádí (např. [ 14 ] , str. 100) označení umístěný vektor. U pojmu vektor obvykle vyšetřovaného v matematice na umístění počátku nezáleží ; dva vektory jsou shodné, když mají stejnou velikost a směr. Matematický vektor pak nazveme volný vektor.

V symbolice užívající polohového vektoru lze rovnice (1,2) , resp. (1,3) psát ve tvaru

rovnice (1,4). (1,4)

1.1.1 Příklady parametricky popsaných pohybů

Pohyb daný parametrickými rovnicemi

rovnice (1,5) (1,5)

je pohybem po přímce (viz obr.1). Pohyb

rovnice (1,6) (1,6)

se koná po parabole o rovnici . Na obr.2, na kterém je pohyb znázorněn, jsou stejně jako na obr.1 uvedeny časy, v kterých se bod nachází v jednotlivých bodech dráhy. Úsek mezi čárkami na osách odpovídá délkové jednotce.


Předchozí kapitola Předchozí podkapitola Obsah kapitoly Příklady Průvodce Následující podkapitola Následující kapitola