Hva er de grunnleggende konseptene for kinematikk? Hva er denne vitenskapen og hva studerer den? I dag skal vi snakke om hva kinematikk er, hvilke grunnleggende kinematikkbegreper som foregår i oppgaver og hva de betyr. La oss i tillegg snakke om mengdene vi oftest har med å gjøre.
Kinematikk. Grunnleggende konsepter og definisjoner
Først, la oss snakke om hva det er. En av de mest studerte delene av fysikk i skolekurset er mekanikk. Den følges i ubestemt rekkefølge av molekylfysikk, elektrisitet, optikk og noen andre grener, som for eksempel kjernefysikk og atomfysikk. Men la oss se nærmere på mekanikken. Denne grenen av fysikk omhandler studiet av kroppers mekaniske bevegelse. Den etablerer noen mønstre og studerer metodene.
Kinematikk som en del av mekanikk
Sistnevnte er delt inn i tre deler: kinematikk, dynamikk og statikk. Disse tre undervitenskapene, hvis du kan kalle dem det, har noen særegenheter. For eksempel studerer statikk reglene for likevekten til mekaniske systemer. En assosiasjon med vekter kommer umiddelbart til tankene. Dynamikk studerer legemers bevegelseslover, men tar samtidig hensyn til kreftene som virker på dem. Men kinematikk gjør det samme, bare krefter tas ikke i betraktning. Følgelig blir ikke massen til de samme organene tatt med i oppgavene.
Grunnleggende kinematikkbegreper. Mekanisk bevegelse
Faget i denne vitenskapen er et materiell poeng. Det forstås som en kropp, hvis dimensjoner, sammenlignet med et visst mekanisk system, kan neglisjeres. Denne såk alte idealiserte kroppen er beslektet med en ideell gass, som regnes i delen av molekylfysikk. Generelt spiller begrepet et materialpunkt, både i mekanikk generelt og i kinematikk spesielt, en ganske viktig rolle. Den mest betraktede såk alte translasjonsbevegelsen.
Hva betyr det og hva kan det være?
Vanligvis er bevegelser delt inn i rotasjon og translasjon. De grunnleggende konseptene for kinematikken til translasjonsbevegelse er hovedsakelig relatert til mengdene som brukes i formlene. Vi vil snakke om dem senere, men la oss foreløpig gå tilbake til typen bevegelse. Det er klart at hvis vi snakker om rotasjon, så snurrer kroppen. Følgelig vil translasjonsbevegelsen kalles kroppens bevegelse i et plan eller lineært.
Teoretisk grunnlag for å løse problemer
Kinematikk, de grunnleggende konseptene og formlene vi vurderer nå, har et stort antall oppgaver. Dette oppnås gjennom den vanlige kombinatorikken. En metode for mangfold her er å endre ukjente forhold. Ett og samme problem kan presenteres i et annet lys ved ganske enkelt å endre formålet med løsningen. Det kreves å finne avstand, hastighet, tid, akselerasjon. Som du kan se, er det mange alternativer. Hvis vi inkluderer betingelsene for fritt fall her, blir plassen rett og slett utenkelig.
verdier og formler
Først av alt, la oss gjøre én reservasjon. Mengder kan som kjent ha en dobbel natur. På den ene siden kan en viss tallverdi tilsvare en viss verdi. Men på den annen side kan den også ha en distribusjonsretning. For eksempel en bølge. I optikk står vi overfor et konsept som bølgelengde. Men hvis det er en koherent lyskilde (den samme laseren), så har vi å gjøre med en stråle av planpolariserte bølger. Dermed vil bølgen tilsvare ikke bare en numerisk verdi som indikerer lengden, men også til en gitt forplantningsretning.
Klassisk eksempel
Slike tilfeller er en analogi i mekanikk. La oss si at en vogn ruller foran oss. Avbevegelsens natur, kan vi bestemme vektorkarakteristikkene til dens hastighet og akselerasjon. Det vil være litt vanskeligere å gjøre dette når du går fremover (for eksempel på et flatt gulv), så vi vil vurdere to tilfeller: når vognen ruller opp og når den ruller ned.
Så la oss forestille oss at vognen går opp en liten stigning. I dette tilfellet vil den bremse hvis ingen ytre krefter virker på den. Men i motsatt situasjon, nemlig når vognen ruller ned, vil den akselerere. Hastigheten i to tilfeller er rettet mot der objektet beveger seg. Dette bør tas som en regel. Men akselerasjon kan endre vektoren. Ved nedbremsing rettes den i retning motsatt av hastighetsvektoren. Dette forklarer nedgangen. En lignende logisk kjede kan brukes på den andre situasjonen.
Andre verdier
Vi snakket nettopp om det faktum at i kinematikk opererer de ikke bare med skalare mengder, men også med vektorstørrelser. La oss nå ta det ett skritt videre. I tillegg til hastighet og akselerasjon, når du løser problemer, brukes egenskaper som avstand og tid. Forresten er hastigheten delt inn i initial og øyeblikkelig. Den første av dem er et spesi altilfelle av den andre. Øyeblikkelig hastighet er hastigheten som kan finnes til enhver tid. Og med forbokstaven er sannsynligvis alt klart.
Oppgave
En stor del av teorien ble studert av oss tidligere i de foregående avsnittene. Nå gjenstår det bare å gi de grunnleggende formlene. Men vi vil gjøre det enda bedre: vi vil ikke bare vurdere formlene, men også bruke dem når vi løser problemet for åfullføre den ervervede kunnskapen. Kinematics bruker et helt sett med formler, og kombinerer dem, du kan oppnå alt du trenger for å løse. Her er et problem med to betingelser for å forstå dette fullstendig.
En syklist bremser farten etter å ha passert målstreken. Det tok ham fem sekunder å stoppe helt opp. Finn ut med hvilken akselerasjon han bremset ned, samt hvor lang bremselengde han klarte å tilbakelegge. Bremselengden regnes som lineær, slutthastigheten tas lik null. I det øyeblikket man passerte målstreken var hastigheten 4 meter per sekund.
Faktisk er oppgaven ganske interessant og ikke så enkel som den kan virke ved første øyekast. Hvis vi prøver å ta avstandsformelen i kinematikk (S=Vot + (-) (ved ^ 2/2)), så kommer det ingenting ut av det, siden vi vil ha en likning med to variabler. Hvordan gå frem i et slikt tilfelle? Vi kan gå to veier: Beregn først akselerasjonen ved å erstatte dataene i formelen V=Vo - at, eller uttrykk akselerasjonen derfra og sett den inn i avstandsformelen. La oss bruke den første metoden.
Så slutthastigheten er null. Initial - 4 meter per sekund. Ved å overføre tilsvarende størrelser til venstre og høyre side av ligningen oppnår vi et uttrykk for akselerasjon. Her er det: a=Vo/t. Dermed vil den være lik 0,8 meter per sekund i kvadrat og vil ha en bremsekarakter.
Gå til avstandsformelen. Vi erstatter ganske enkelt data i den. Vi får svaret: stopplengden er 10 meter.
