Care sunt conceptele de bază ale cinematicii? Ce este această știință și ce studiază? Astăzi vom vorbi despre ce este cinematica, ce concepte de bază ale cinematicii au loc în sarcini și ce înseamnă acestea. În plus, să vorbim despre cantitățile cu care ne confruntăm cel mai des.
Cinematică. Concepte și definiții de bază
În primul rând, să vorbim despre ce este. Una dintre cele mai studiate secțiuni de fizică din cursul școlii este mecanica. Este urmată într-o ordine nedefinită de fizica moleculară, electricitate, optică și alte ramuri, cum ar fi, de exemplu, fizica nucleară și atomică. Dar să aruncăm o privire mai atentă asupra mecanicii. Această ramură a fizicii se ocupă cu studiul mișcării mecanice a corpurilor. Stabilește unele tipare și își studiază metodele.
Cinematica ca parte a mecanicii
Acesta din urmă este împărțit în trei părți: cinematică, dinamică și statică. Aceste trei subștiințe, dacă le puteți numi așa, au unele particularități. De exemplu, statica studiază regulile pentru echilibrul sistemelor mecanice. Imediat îmi vine în minte o asociere cu solzi. Dinamica studiază legile mișcării corpurilor, dar în același timp acordă atenție forțelor care acționează asupra lor. Dar cinematica face la fel, doar forțele nu sunt luate în considerare. În consecință, masa acelorași corpuri nu este luată în considerare în sarcini.
Concepte de bază ale cinematicii. Mișcare mecanică
Subiectul din această știință este un punct material. Este înțeles ca un corp ale cărui dimensiuni, în comparație cu un anumit sistem mecanic, pot fi neglijate. Acest așa-numit corp idealizat este asemănător cu un gaz ideal, care este considerat în secțiunea de fizică moleculară. În general, conceptul de punct material, atât în mecanică în general, cât și în cinematică în special, joacă un rol destul de important. Cea mai frecvent considerată așa-numita mișcare de translație.
Ce înseamnă și ce ar putea fi?
De obicei, mișcările sunt împărțite în rotație și translație. Conceptele de bază ale cinematicii mișcării de translație sunt legate în principal de mărimile utilizate în formule. Despre ele vom vorbi mai târziu, dar deocamdată să revenim la tipul de mișcare. Este clar că dacă vorbim de rotație, atunci corpul se învârte. În consecință, mișcarea de translație va fi numită mișcarea corpului într-un plan sau liniar.
Baze teoretice pentru rezolvarea problemelor
Cinematica, conceptele și formulele de bază ale cărora le luăm în considerare acum, are un număr mare de sarcini. Acest lucru se realizează prin combinatorie obișnuită. O metodă de diversitate aici este schimbarea condițiilor necunoscute. Una și aceeași problemă poate fi prezentată într-o lumină diferită prin simpla schimbare a scopului soluției sale. Este necesar să găsiți distanța, viteza, timpul, accelerația. După cum puteți vedea, există o mulțime de opțiuni. Dacă includem aici condițiile de cădere liberă, spațiul devine pur și simplu de neimaginat.
Valori și formule
În primul rând, să facem o rezervare. După cum se știe, cantitățile pot avea o dublă natură. Pe de o parte, o anumită valoare numerică poate corespunde unei anumite valori. Dar, pe de altă parte, poate avea și o direcție de distribuție. De exemplu, un val. În optică, ne confruntăm cu un astfel de concept precum lungimea de undă. Dar dacă există o sursă de lumină coerentă (același laser), atunci avem de-a face cu un fascicul de unde polarizate plane. Astfel, unda va corespunde nu numai unei valori numerice care indică lungimea sa, ci și unei anumite direcții de propagare.
Exemplu clasic
Astfel de cazuri sunt o analogie în mecanică. Să presupunem că o căruță se rostogolește în fața noastră. Denatura mișcării, putem determina caracteristicile vectoriale ale vitezei și accelerației acesteia. Va fi puțin mai dificil să faceți acest lucru atunci când mergeți înainte (de exemplu, pe o podea plată), așa că vom lua în considerare două cazuri: când căruciorul se rostogolește și când se rostogolește în jos.
Deci să ne imaginăm că căruciorul urcă o ușoară înclinare. În acest caz, va încetini dacă nu acționează asupra ei forțe externe. Dar în situația inversă, și anume, când căruciorul se rostogolește în jos, acesta va accelera. Viteza în două cazuri este îndreptată spre locul în care obiectul se mișcă. Acest lucru ar trebui luat ca o regulă. Dar accelerația poate schimba vectorul. La decelerare, este îndreptată în direcția opusă vectorului viteză. Aceasta explică încetinirea. Un lanț logic similar poate fi aplicat celei de-a doua situații.
Alte valori
Tocmai am vorbit despre faptul că în cinematică se operează nu numai cu mărimi scalare, ci și cu cele vectoriale. Acum să facem un pas mai departe. Pe lângă viteză și accelerație, la rezolvarea problemelor se folosesc caracteristici precum distanța și timpul. Apropo, viteza este împărțită în inițială și instantanee. Primul dintre ele este un caz special al celui de-al doilea. Viteza instantanee este viteza care poate fi găsită la un moment dat. Și cu inițiala, probabil, totul este clar.
Sarcină
O mare parte a teoriei a fost studiată de noi mai devreme în paragrafele anterioare. Acum rămâne doar să dam formulele de bază. Dar vom face și mai bine: nu vom lua în considerare doar formulele, ci și le vom aplica atunci când rezolvăm problema pentru afinaliza cunoştinţele dobândite. Cinematica folosește un întreg set de formule, combinând care, puteți obține tot ce aveți nevoie pentru a rezolva. Iată o problemă cu două condiții pentru a înțelege acest lucru complet.
Un biciclist încetinește după ce a trecut linia de sosire. I-au trebuit cinci secunde să se oprească complet. Află cu ce accelerație a încetinit, precum și câtă distanță de frânare a reușit să parcurgă. Distanța de frânare este considerată liniară, viteza finală este luată egală cu zero. În momentul trecerii liniei de sosire, viteza era de 4 metri pe secundă.
De fapt, sarcina este destul de interesantă și nu atât de simplă pe cât ar părea la prima vedere. Dacă încercăm să luăm formula distanței în cinematică (S=Vot + (-) (la ^ 2/2)), atunci nu va rezulta nimic, deoarece vom avea o ecuație cu două variabile. Cum se procedează într-un astfel de caz? Putem merge în două moduri: mai întâi calculați accelerația prin înlocuirea datelor în formula V=Vo - at, sau exprimați accelerația de acolo și înlocuiți-o în formula distanței. Să folosim prima metodă.
Deci, viteza finală este zero. Inițial - 4 metri pe secundă. Prin transferul cantităților corespunzătoare în partea stângă și dreaptă a ecuației, obținem o expresie pentru accelerație. Iată: a=Vo/t. Astfel, va fi egal cu 0,8 metri pe secundă pătrat și va avea caracter de frânare.
Accesați formula distanței. Pur și simplu substituim date în el. Primim răspunsul: distanța de oprire este de 10 metri.
