Ce este cinematica? Acesta este un subdomeniu al mecanicii care studiază metodele matematice și geometrice de descriere a mișcării obiectelor idealizate. Ele se încadrează în mai multe categorii. Subiectul articolului de astăzi va fi aspecte care sunt oarecum legate de conceptul de „cinematică punctuală”. Vom acoperi multe subiecte, dar vom începe cu cele mai fundamentale concepte și explicații ale aplicării lor în acest domeniu.
Ce obiecte sunt considerate?
Dacă cinematica este o ramură a fizicii care studiază cum să descrie mișcarea corpurilor în spații de diferite dimensiuni, atunci trebuie să operați cu corpurile în sine, nu? Pentru a înțelege rapid ce este în joc, puteți găsi o lecție multimedia concepută pentru studenți. Cinematica este în general simplu de înțeles, dacă îi înțelegeți elementele de bază. Când te vei familiariza cu ele, vei observa că în teorie există informații că această ramură a fizicii studiază legile mișcării obiectelor materiale.puncte. Observați cum este generalizată definiția obiectelor. Pe de altă parte, punctele materiale nu sunt singurele obiecte luate în considerare de cinematică. Această ramură a fizicii studiază principiile mișcării atât ale corpurilor absolut rigide, cât și ale fluidelor ideale. De foarte multe ori toate aceste trei concepte sunt combinate într-unul singur, spunând pur și simplu „obiecte idealizate”. Idealizarea în acest caz este necesară pentru convențiile de calcul și îndepărtarea de eventualele erori sistematice. Dacă te uiți la definiția unui punct material, vei observa că despre el este scris următoarele: acesta este un corp ale cărui dimensiuni pot fi neglijate în situația corespunzătoare. Acest lucru poate fi înțeles astfel: în comparație cu distanța parcursă, dimensiunile liniare ale obiectului sunt neglijabile.
Ce este folosit pentru a descrie?
Așa cum am menționat mai devreme, cinematica este o subsecțiune a mecanicii care studiază cum se descrie mișcarea unui punct. Dar dacă este așa, înseamnă că unele concepte și principii fundamentale, precum cele axiomatice, sunt necesare pentru a efectua astfel de operații? Da. Și în cazul nostru, sunt. În primul rând, în cinematică este o regulă să rezolvi problemele fără a privi înapoi la forțele care acționează asupra unui punct material. Știm cu toții perfect că un corp va accelera sau încetini dacă o anumită forță acționează asupra lui. Și cinematica este subsecțiunea care vă permite să operați cu accelerație. Cu toate acestea, natura forțelor emergente nu este luată în considerare aici. Pentru a descrie mișcarea se folosesc metode de analiză matematică, geometrie liniară și spațială șide asemenea algebră. Grilele de coordonate și coordonatele în sine joacă, de asemenea, un anumit rol. Dar despre asta vom vorbi puțin mai târziu.
Istoria creației
Primele lucrări despre cinematică au fost întocmite de marele om de știință Aristotel. El a fost cel care a format unele dintre principiile fundamentale ale acestei industrii. Și chiar dacă lucrările și concluziile sale conțineau o serie de opinii și reflecții eronate, lucrările sale sunt încă de mare valoare pentru fizica modernă. Lucrările lui Aristotel au fost studiate ulterior de Galileo Galilei. A efectuat celebrele experimente cu Turnul înclinat din Pisa, când a investigat legile procesului de cădere liberă a unui corp. După ce a studiat totul în interior și în exterior, Galileo a supus reflecțiilor și concluziile lui Aristotel unei critici dure. De exemplu, dacă acesta din urmă a scris că forța este cauza mișcării, Galileo a dovedit că forța este cauza accelerației, dar nu că corpul va ridica și începe să se miște și să se miște. Potrivit lui Aristotel, un corp poate dobândi viteză numai atunci când este supus unei anumite forțe. Dar știm că această opinie este eronată, deoarece există o mișcare de translație uniformă. Acest lucru este dovedit încă o dată de formulele cinematicii. Și vom trece la următoarea întrebare.
Cinematică. Fizică. Concepte de bază
În această secțiune există o serie de principii și definiții fundamentale. Să începem cu cea principală.
Mișcare mecanică
Probabil, de pe banca școlii încercăm să punem ideea a ceea ce poate fi considerat o mișcare mecanică. Ne ocupăm de asta zilnic, din oră, în fiecare secundă. Vom considera mișcarea mecanică un proces care are loc în spațiu în timp, și anume o schimbare a poziției unui corp. În același timp, relativitatea este adesea aplicată procesului, adică ei spun că poziția, să zicem, primul corp s-a schimbat în raport cu poziția celui de-al doilea. Să ne imaginăm că avem două mașini la linia de start. Avizul operatorului sau luminile s-au aprins - iar mașinile decolează. La început există deja o schimbare de poziție. Mai mult, despre asta poți vorbi îndelung și plictisitor: despre un concurent, despre linia de start, despre un spectator fix. Dar poate că ideea este clară. Același lucru se poate spune despre doi oameni care merg fie într-o direcție, fie în direcții diferite. Poziția fiecăruia dintre ele față de ceal altă se schimbă în fiecare moment de timp.
Sistem de referință
Cinematică, fizică - toate aceste științe folosesc un concept atât de fundamental ca cadre de referință. De fapt, joacă un rol foarte important și este folosit în probleme practice aproape peste tot. Încă două componente importante pot fi conectate cu cadrul de referință.
Grilă de coordonate și coordonate
Aceste din urmă nu sunt altceva decât o colecție de numere și litere. Folosind anumite setări logice, le putem compune pe ale noastreo grilă de coordonate unidimensională sau bidimensională, care ne va permite să rezolvăm cele mai simple probleme de modificare a poziției unui punct material într-o anumită perioadă de timp. De obicei, în practică, o grilă de coordonate bidimensională este utilizată cu axele X ("x") și Y ("y"). În spațiul tridimensional, adaugă axa Z ("z"), iar în spațiul unidimensional este prezent doar X. Artilerierii și cercetașii lucrează adesea cu coordonatele. Și pentru prima dată îi întâlnim în școala elementară, când începem să desenăm segmente de o anumită lungime. La urma urmei, absolvirea nu este altceva decât utilizarea coordonatelor pentru a indica începutul și sfârșitul.
Cinematică clasa a 10-a. Cantități
Principalele marimi folosite in rezolvarea problemelor de cinematica unui punct material sunt distanta, timpul, viteza si acceleratia. Să vorbim mai detaliat despre ultimele două. Ambele aceste mărimi sunt vectoriale. Cu alte cuvinte, au nu numai un indicator numeric, ci și o anumită direcție predeterminată. Mișcarea corpului se va produce în direcția în care este îndreptat vectorul viteză. În același timp, nu trebuie uitat de vectorul de accelerație dacă avem un caz de mișcare neuniformă. Accelerația poate fi direcționată în aceeași direcție sau în direcția opusă. Dacă sunt co-dirijați, atunci corpul va începe să se miște din ce în ce mai repede. Dacă sunt opuse, atunci obiectul va încetini până se oprește. După aceea, în prezența accelerației, corpul va dobândi viteza opusă, adică se va mișca în direcția opusă. Toate acestea în practică sunt foarte, foarte clar arătate de cinematică. Clasa a 10-a este doar astaperioada în care această secțiune de fizică este suficient dezvăluită.
Formule
Formulele cinematice sunt destul de simple atât pentru ieșire, cât și pentru memorare. De exemplu, formula pentru distanța parcursă de un obiect într-un timp dat este următoarea: S=VoT + aT^2/2. După cum putem vedea, în partea stângă avem exact aceeași distanță. În partea dreaptă, puteți găsi viteza inițială, timpul și accelerația. Semnul plus este doar condiționat, deoarece accelerația poate lua o valoare scalară negativă în timpul procesului de decelerare a obiectului. În general, cinematica mișcării presupune existența unui tip de viteză, spunem constant „inițială”, „finală”, „instantanee”. Viteza instantanee apare la un anumit moment în timp. Dar la urma urmei, dacă credeți așa, atunci componentele finale sau inițiale nu sunt altceva decât manifestările sale particulare, nu? Subiectul „Cinematică” este probabil favorit în rândul școlarilor, deoarece este simplu și interesant.
Exemple de probleme
În cea mai simplă cinematică, există categorii întregi de sarcini foarte diferite. Toate sunt legate într-un fel sau altul de mișcarea unui punct material. De exemplu, în unele se cere să se determine distanța parcursă de corp într-un anumit timp. În acest caz, pot fi cunoscuți parametri precum viteza inițială și accelerația. Sau poate elevului i se va da o sarcină, care va consta doar în necesitatea de a exprima și calcula accelerația corpului. Să luăm un exemplu. Mașina pornește dintr-o poziție statică. Ce distanță va avea timp să parcurgă în 5 secunde dacă accelerația lui este de trei metri,împărțit la un al doilea pătrat?
Pentru a rezolva această problemă, avem nevoie de formula S=VoT + at^2/2. Pur și simplu substituim datele disponibile în el. Este accelerație și timp. Rețineți că termenul Vot va ajunge la zero, deoarece viteza inițială este zero. Astfel, obținem un răspuns numeric de 75 de metri. Gata, problema rezolvată.
Rezultate
Astfel, ne-am dat seama de principiile și definițiile fundamentale, am dat un exemplu de formulă și am vorbit despre istoria creării acestei subsecțiuni. Cinematica, al cărei concept este introdus în clasa a VII-a la lecțiile de fizică, continuă să fie îmbunătățit constant în cadrul secțiunii relativiste (non-clasice).
