Mi a kinematika? Ez a mechanika egy részterülete, amely az idealizált objektumok mozgásának leírásának matematikai és geometriai módszereit tanulmányozza. Több kategóriába sorolhatók. A mai cikk témája olyan szempontok lesznek, amelyek valamilyen módon kapcsolódnak a „pontkinematika” fogalmához. Számos témával foglalkozunk, de kezdjük a legalapvetőbb fogalmakkal és alkalmazásuk magyarázataival ezen a területen.
Milyen objektumok számítanak?
Ha a kinematika a fizika egyik ága, amely a testek mozgásának leírását vizsgálja különböző méretű terekben, akkor magukkal a testekkel kell operálni, igaz? Ahhoz, hogy gyorsan megértse, mi a tét, talál egy multimédiás leckét, amelyet a diákok számára terveztek. A kinematika általában könnyen érthető, ha megérti az alapjait. Amikor megismerkedsz velük, észre fogod venni, hogy az elméletben vannak olyan információk, amelyek szerint a fizika ezen ága az anyagi tárgyak mozgásának törvényeit tanulmányozza.pontokat. Figyelje meg, hogyan általánosítható az objektumok meghatározása. Másrészt a kinematika nem csak az anyagi pontokat veszi figyelembe. A fizika ezen ága mind az abszolút merev testek, mind az ideális folyadékok mozgásának elveit tanulmányozza. Nagyon gyakran ezt a három fogalmat egyesítik egybe, egyszerűen azt mondják: „idealizált objektumok”. Az idealizálás ebben az esetben szükséges a számítási konvenciókhoz és az esetleges szisztematikus hibáktól való eltéréshez. Ha megnézi az anyagi pont definícióját, észreveszi, hogy a következőket írják róla: ez egy test, amelynek méretei a megfelelő helyzetben elhanyagolhatók. Ez a következőképpen értelmezhető: a megtett távolsághoz képest az objektum lineáris méretei elhanyagolhatóak.
Mit használnak a leírására?
Amint azt korábban említettük, a kinematika a mechanikának egy alszaka, amely egy pont mozgásának leírását vizsgálja. De ha ez így van, akkor ez azt jelenti, hogy bizonyos alapvető fogalmakra és elvekre, például axiomatikusakra van szükség az ilyen műveletek végrehajtásához? Igen. Esetünkben pedig azok. Először is, a kinematikában az a szabály, hogy a problémákat anélkül kell megoldani, hogy visszanéznénk az anyagi pontra ható erőket. Mindannyian jól tudjuk, hogy egy test felgyorsul vagy lelassul, ha egy bizonyos erő hat rá. A kinematika pedig az az alszakasz, amely lehetővé teszi, hogy gyorsulással működjön. Itt azonban nem vesszük figyelembe a feltörekvő erők természetét. A mozgás leírására matematikai elemzési módszereket, lineáris és térbeli geometriát, illalgebra is. A koordináta rácsok és maguk a koordináták szintén szerepet játszanak. De erről egy kicsit később beszélünk.
A teremtés története
Az első kinematikai munkákat a nagy tudós, Arisztotelész állította össze. Ő alakította ki ennek az iparágnak néhány alapelvét. És bár munkái és következtetései számos téves véleményt és elmélkedést tartalmaztak, munkái még mindig nagy értéket képviselnek a modern fizika számára. Arisztotelész műveit később Galileo Galilei tanulmányozta. Elvégezte a híres kísérleteket a pisai ferde toronnyal, amikor egy test szabadesésének folyamatának törvényeit vizsgálta. Miután mindent kívül-belül tanulmányozott, Galilei kemény kritikának vetette alá Arisztotelész elmélkedéseit és következtetéseit. Például, ha az utóbbi azt írta, hogy az erő a mozgás oka, Galilei bebizonyította, hogy az erő az oka a gyorsulásnak, de nem azt, hogy a test felveszi és elkezd mozogni és mozogni. Arisztotelész szerint a test csak akkor tud sebességet elérni, ha bizonyos erőhatásoknak van kitéve. De tudjuk, hogy ez a vélemény téves, mivel egységes transzlációs mozgás van. Ezt ismét bizonyítják a kinematika képletei. És továbblépünk a következő kérdésre.
Kinematika. Fizika. Alapfogalmak
Ebben a részben számos alapvető elv és meghatározás található. Kezdjük a fővel.
Mechanikus mozgás
Valószínűleg az iskolapadból próbáljuk megfogalmazni, hogy mi tekinthető mechanikus mozgásnak. Naponta, óránként, másodpercenként foglalkozunk vele. A mechanikai mozgást a térben idővel végbemenő folyamatnak tekintjük, nevezetesen a test helyzetének megváltozását. Ugyanakkor gyakran alkalmazzák a relativitáselméletet a folyamatra, vagyis azt mondják, hogy mondjuk az első test helyzete megváltozott a második helyzetéhez képest. Képzeljük el, hogy két autónk áll a rajtvonalnál. A kezelő engedélye vagy a lámpák kigyulladtak - és az autók felszállnak. A legelején már van pozícióváltás. Sőt, erről hosszan és unalmasan lehet beszélni: versenyzőről, rajtvonalról, fix nézőről. De az ötlet talán világos. Ugyanez mondható el két emberről, akik vagy egy irányba, vagy különböző irányba mennek. Mindegyikük helyzete a másikhoz képest minden időpillanatban változik.
Referenciarendszer
Kinematika, fizika – ezek a tudományok egy ilyen alapvető fogalmat használnak referenciakeretként. Valójában nagyon fontos szerepet játszik, és szinte mindenhol gyakorlati problémákban alkalmazzák. A referenciakerethez még két fontos komponens kapcsolható.
Koordinátrács és koordináták
Ez utóbbiak nem mások, mint számok és betűk gyűjteménye. Bizonyos logikai beállítások segítségével saját magunkat állíthatjuk összeegy egydimenziós vagy kétdimenziós koordináta rács, amely lehetővé teszi számunkra, hogy megoldjuk a legegyszerűbb problémákat egy anyagi pont helyzetének adott időn belüli megváltoztatásával. Általában a gyakorlatban kétdimenziós koordináta rácsot használnak az X ("x") és Y ("y") tengelyekkel. A háromdimenziós térben hozzáadja a Z tengelyt („z”), az egydimenziós térben pedig csak X. A tüzérek és a felderítők gyakran koordinátákkal dolgoznak. És először az általános iskolában találkozunk velük, amikor egy bizonyos hosszúságú szegmenseket kezdünk rajzolni. Hiszen az érettségi nem más, mint a koordináták használata a kezdet és a vég jelzésére.
Kinematika 10. évfolyam. Mennyiségek
Az anyagi pontok kinematikai problémáinak megoldásához használt fő mennyiségek a távolság, az idő, a sebesség és a gyorsulás. Beszéljünk az utolsó kettőről részletesebben. Mindkét mennyiség vektor. Más szóval, nemcsak számszerű mutatójuk van, hanem bizonyos előre meghatározott irányuk is. A test mozgása abban az irányban történik, amelybe a sebességvektor irányul. Ugyanakkor nem szabad megfeledkezni a gyorsulási vektorról sem, ha egyenetlen mozgásról van szó. A gyorsulás irányulhat ugyanabba az irányba vagy ellenkező irányba. Ha közösen irányítják őket, akkor a test egyre gyorsabban kezd mozogni. Ha szemben vannak, akkor az objektum lelassul, amíg meg nem áll. Ezt követően gyorsulás jelenlétében a test ellentétes sebességre tesz szert, vagyis az ellenkező irányba mozog. Mindezt a gyakorlatban a kinematika nagyon-nagyon jól mutatja. A 10. osztály már csak ilyenaz az időszak, amikor a fizika ezen szakasza kellőképpen nyilvánosságra került.
Képletek
A kinematikai képletek meglehetősen egyszerűek mind a kimenethez, mind a memorizáláshoz. Például egy tárgy által adott idő alatt megtett távolság képlete a következő: S=VoT + aT^2/2. Amint látjuk, a bal oldalon ugyanannyi a távolságunk. A jobb oldalon található a kezdeti sebesség, az idő és a gyorsulás. A pluszjel csak feltételes, mivel a gyorsulás negatív skaláris értéket vehet fel az objektum lassítása során. Általánosságban elmondható, hogy a mozgás kinematikája egyfajta sebesség létezését jelenti, állandóan azt mondjuk, hogy „kezdeti”, „végső”, „pillanatnyi”. A pillanatnyi sebesség egy bizonyos időpontban jelenik meg. De végül is, ha így gondolja, akkor a végső vagy kezdeti összetevők nem más, mint annak sajátos megnyilvánulásai, nem igaz? A "Kinematika" téma valószínűleg az iskolások kedvence, mert egyszerű és érdekes.
Példák problémákra
A legegyszerűbb kinematikában nagyon különböző feladatok teljes kategóriái vannak. Mindegyik valamilyen módon kapcsolódik egy anyagi pont mozgásához. Például egyeseknél meg kell határozni a test által egy bizonyos idő alatt megtett távolságot. Ebben az esetben olyan paraméterek ismertek, mint a kezdeti sebesség és a gyorsulás. Vagy talán a tanuló kap egy feladatot, ami csak abból áll, hogy ki kell fejezni és ki kell számítani a test gyorsulását. Vegyünk egy példát. Az autó statikus helyzetből indul. Mekkora távolságot lesz ideje megtenni 5 másodperc alatt, ha a gyorsulása három méter?osztva egy másodperc négyzetével?
A probléma megoldásához szükségünk van az S=VoT + at^2/2 képletre. Egyszerűen behelyettesítjük a rendelkezésre álló adatokat. Ez a gyorsulás és az idő. Vegye figyelembe, hogy a Vot kifejezés nullára megy, mivel a kezdeti sebesség nulla. Így 75 méteres számszerű választ kapunk. Ennyi, a probléma megoldva.
Eredmények
Így kitaláltuk az alapvető elveket és definíciókat, példát adtunk egy képletre, és beszéltünk az alfejezet keletkezésének történetéről. A kinematika, amelynek fogalmát a hetedik osztályban, a fizikaórákon vezetik be, a relativisztikus (nem klasszikus) rész keretein belül folyamatosan fejlesztik.
