Механіка — наука про механічний рух матеріальних тіл і про взаємодії, які при цьому відбуваються між тілами.
Основна задача механіки — пізнати закони механічного руху тіл, взаємодій між тілами, передбачати поведінку тіл на основі законів механіки, визначати механічний стан тіла (координати та швидкість руху) в будь-який момент часу.
Механіка у своєму складі має кілька розділів, зокрема кінематику — розділ механіки, який вивчає рух тіл і при цьому не розглядає причин, якими цей рух викликаний. Інакше кажучи, кінематика не відповідає на запитання на зразок: «Чому саме через 2 км зупиниться експрес?», — вона тільки описує рух. А от причини зміни руху тіл розглядає розділ механіки, який називають динаміка.
Механічний рух — зміна з часом положення тіла (або частин тіла) в просторі відносно інших тіл.
Тіло, відносно якого розглядають рух усіх інших тіл, про які йдеться в певній задачі, називають тілом відліку. Щоб визначити положення тіла в просторі в даний момент часу, з тілом відліку пов’язують систему координат, яку задають за допомогою однієї, двох або трьох координатних осей (відповідно одновимірну, двовимірну або тривимірну систему координат), і прилад для відліку часу (годинник, секундомір тощо).
Тіло відліку, пов'язані з ним система координат і прилад для відліку часу утворюють систему відліку.
Доки не обрано систему відліку, неможливо стверджувати, рухається тіло чи перебуває в стані спокою. Наприклад, люди, що сидять у тролейбусі, не рухаються відносно одне одного, але разом із тролейбусом вони рухаються відносно полотна дороги.
Будь-яке фізичне тіло складається з величезної кількості частинок. Наприклад, в 1 см3 води міститься понад 3 • 1022 молекул. Це в багато разів більше, ніж кількість людей на Землі (7,6 • 109, або 7,6 млрд осіб). А щоб визначити розташування тіла в просторі, потрібно, говорячи строго, визначити розташування кожної його точки. Тож як розв’язати основну задачу механіки? З попереднього курсу фізики ви знаєте, що досить часто тіло уявно замінюють його фізичною моделлю — матеріальною точкою. Матеріальна точка не має розмірів, а її маса дорівнює масі тіла.
Матеріальна точка — це фізична модель тіла, розмірами якого в умовах задачі можна знехтувати.
Те саме тіло в умовах однієї задачі можна вважати матеріальною точкою, а в умовах іншої — не можна.
Далі, якщо не буде спе ціальних застережень, розглядаючи рух тіла та визначаючи його коорди нати, вважатимемо дане тіло матеріальною точкою.
Уявну лінію, в кожній точці якої послідовно перебувала матеріальна точка під час руху, називають траєкторією руху. Наприклад, траєкторією руху астероїда Бенну є еліпс (жовта лінія на рисунку).
Якщо визначити довжину ділянки траєкторії, яку описав астероїд, наприклад, за три земні місяці, знайдемо шлях l, який подолав астероїд за цей час (l ≈ 262 млн км) (оранжево-жовта лінія на рисунку). Шлях — це фізична величина, яка дорівнює довжині траєкторії або довжині її певної ділянки.
Переміщення s — це векторна величина, яку графічно подають у вигляді напрямленого відрізка прямої, який з'єднує початкове і кінцеве положення матеріальної точки.
Переміщення вважають заданим, якщо відомі напрямок і модуль переміщення. Модуль переміщення s — це довжина вектора переміщення.
Одиниця модуля переміщення в СІ — метр:
* Тут і далі в дужках наведено міжнародні позначення одиниць СІ.
У більшості випадків вектор переміщення не напрямлений уздовж траєкторії руху тіла: шлях, пройдений тілом, зазвичай більший, ніж модуль переміщення. Шлях і модуль переміщення виявляються рівними, тільки коли тіло рухається вздовж прямої в незмінному напрямку.
Якщо відомі початкові координати і переміщення тіла на даний момент часу, можна визначити положення тіла в цей момент часу, тобто розв'язати основну задачу механіки. Однак за формулами, записаними у векторному вигляді, здійснювати обчислення доволі складно, адже в цьому випадку доводиться постійно враховувати напрямки векторів. Тому для розв’язування задач використовують проекції вектора переміщення на осі координат.
Траєкторія, шлях, переміщення, а отже, швидкість руху тіла залежать від вибору системи відліку — в цьому полягає відносність механічного руху.
Інтерактивна симуляція "Фізика в школі" (Система відліку)
За характером руху розрізняють рівномірний і нерівномірний рухи, за формою траєкторії — прямолінійний і криволінійний рухи.
