Возможный вариант ответа на первый вопрос билета.

«Кинематика прямолинейного, криволинейного и вращательного движения»

Основной задачей кинематики является разработка методов пространственно-временного описания движения тел, расчета их траекторий, скоростей и ускорений, т. е. методов исследования чисто геометрических свойств движения тел.

Многообразие тел моделируется двумя основными моделями: материальная точка (бесструктурная точечная частица, наделенная определенной массой, зарядом (если это заряженная частица), энергией, импульсом, но лишенная внутренних структурных характеристик (таких, как момент инерции, дипольный момент и т. д.), твердое тело (системе материальных точек, расстояния между которыми в процессе движения сохраняются неизменными).

Движение точки считается заданным, если определена векторная функция

(1)

Траекторией материальной точки называют кривую описываемую в пространстве концом ее радиуса-вектора; в этом смысле траекторию точки часто называют годографом радиуса-вектора. В зависимости от того, какова траектория — прямая линия или представляет собой некоторую кривую, движение точки М соответственно называют прямолинейным или криволинейным.

Основными кинематическими характеристиками движения материальной точки служат скорость и ускорение .

Вектор скорости характеризует изменение со временем радиуса-вектора материальной точки и определяется как

(2)

вектор скорости v в данной точке траектории направлен по касательной к ней в сторону движения материальной точки.

Вектор ускорения точки характеризует изменение со временем вектора скорости и определяется как

(3)

При рассмотрении движения твердого тела различают поступательное и вращательное движение.

Поступательным движением твердого тела называют такое движение, при котором любая прямая, соединяющая две его точки, перемещается параллельно самой себе.

Все точки поступательно движущегося тела имеют одинаковые скорости и ускорения, а траекторию любой его точки можно получить параллельным переносом траектории фиксированной точки С.

Вращательным движением твердого тела называют такое движение, при котором остаются неподвижными все точки прямой, называемой осью вращения. Если ось вращения закреплена, то говорят о вращении твердого тела относительно неподвижной оси. Чтобы осуществить такое движение, достаточно закрепить какие-нибудь две его точки.

Закон вращения тела относительно неподвижной оси можно задать в виде

(4)

Мгновенная угловая скорость

(5)

Линейная скорость точки вращающегося тела

(6)

Ускорение точки М определяется

(7)

При рассмотрении движения какой-нибудь материальной точки из двух систем отсчета (первую мы будем условно называть неподвижной системой отсчета К, а вторую — подвижной системой отсчета К') справедливы законы сложения скоростей и ускорений:

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)