Hva er kinematikk? Dette er et underfelt av mekanikk som studerer de matematiske og geometriske metodene for å beskrive bevegelsen til idealiserte objekter. De faller inn i flere kategorier. Temaet for dagens artikkel vil være aspekter som på en eller annen måte er relatert til begrepet «punktkinematikk». Vi vil dekke mange emner, men vi starter med de mest grunnleggende konseptene og forklaringene av deres anvendelse på dette området.
Hvilke objekter vurderes?
Hvis kinematikk er en gren av fysikk som studerer hvordan man kan beskrive bevegelser til kropper i rom av forskjellig størrelse, så må du operere med selve kroppene, ikke sant? For raskt å forstå hva som står på spill, kan du finne en multimedieleksjon designet for studenter. Kinematikk er generelt enkelt å forstå, hvis du forstår det grunnleggende. Når du blir kjent med dem, vil du legge merke til at det i teorien er informasjon om at denne grenen av fysikk studerer bevegelseslovene til materielle objekter.poeng. Legg merke til hvordan definisjonen av objekter er generalisert. På den annen side er materielle punkter ikke de eneste objektene som vurderes av kinematikk. Denne grenen av fysikk studerer prinsippene for bevegelse av både absolutt stive kropper og ideelle væsker. Svært ofte er alle disse tre konseptene kombinert til ett, bare si "idealiserte objekter". Idealisering i dette tilfellet er nødvendig for konvensjonene for beregninger og avvik fra mulige systematiske feil. Hvis du ser på definisjonen av et materiell punkt, vil du legge merke til at følgende er skrevet om det: dette er en kropp hvis dimensjoner kan neglisjeres i den tilsvarende situasjonen. Dette kan forstås som følger: sammenlignet med tilbakelagt avstand, er de lineære dimensjonene til objektet ubetydelige.
Hva brukes til å beskrive?
Som nevnt tidligere, er kinematikk en underseksjon av mekanikk som studerer hvordan man kan beskrive bevegelsen til et punkt. Men hvis dette er tilfelle, betyr det at noen grunnleggende konsepter og prinsipper, som aksiomatiske, er nødvendige for å utføre slike operasjoner? Ja. Og i vårt tilfelle er de det. For det første er det i kinematikk en regel å løse problemer uten å se tilbake på kreftene som virker på et materiell punkt. Vi vet alle godt at en kropp vil akselerere eller bremse hvis en viss kraft virker på den. Og kinematikk er underseksjonen som lar deg operere med akselerasjon. Naturen til de fremvoksende styrkene vurderes imidlertid ikke her. For å beskrive bevegelsen brukes metoder for matematisk analyse, lineær og romlig geometri, ogogså algebra. Koordinatnett og selve koordinatene spiller også en viss rolle. Men vi skal snakke om dette litt senere.
History of Creation
De første verkene om kinematikk ble satt sammen av den store vitenskapsmannen Aristoteles. Det var han som dannet noen av de grunnleggende prinsippene i denne industrien. Og selv om hans arbeider og konklusjoner inneholdt en rekke feilaktige meninger og refleksjoner, er verkene hans fortsatt av stor verdi for moderne fysikk. Aristoteles verk ble senere studert av Galileo Galilei. Han utførte de berømte eksperimentene med det skjeve tårnet i Pisa, da han undersøkte lovene for prosessen med fritt fall av en kropp. Etter å ha studert alt innvendig og utvendig, utsatte Galileo Aristoteles sine refleksjoner og konklusjoner for hard kritikk. For eksempel, hvis sistnevnte skrev at kraft er årsaken til bevegelse, beviste Galileo at kraft er årsaken til akselerasjon, men ikke at kroppen vil ta seg opp og begynne å bevege seg og bevege seg. I følge Aristoteles kan en kropp oppnå hastighet bare når den blir utsatt for en viss kraft. Men vi vet at denne oppfatningen er feil, siden det er en enhetlig translasjonsbevegelse. Dette bevises nok en gang av kinematikkens formler. Og vi går videre til neste spørsmål.
Kinematikk. Fysikk. Grunnleggende konsepter
Det er en rekke grunnleggende prinsipper og definisjoner i denne delen. La oss starte med den viktigste.
Mekanisk bevegelse
Sannsynligvis, fra skolebenken prøver vi å legge ideen om hva som kan betraktes som et mekanisk urverk. Vi håndterer det daglig, hver time, hvert sekund. Vi vil betrakte mekanisk bevegelse som en prosess som skjer i rommet over tid, nemlig en endring i posisjonen til en kropp. Samtidig brukes ofte relativitet på prosessen, det vil si at de sier at posisjonen til for eksempel den første kroppen har endret seg i forhold til posisjonen til den andre. La oss tenke oss at vi har to biler på startstreken. Førerens klarsignal eller lysene lyste opp – og bilene tar av. Helt i begynnelsen er det allerede et posisjonsendring. Dessuten kan du snakke om dette lenge og kjedelig: om en konkurrent, om startlinjen, om en fast tilskuer. Men kanskje tanken er klar. Det samme kan sies om to personer som går enten i én retning eller i forskjellige retninger. Plasseringen til hver av dem i forhold til de andre endres for hvert øyeblikk.
Referansesystem
Kinematikk, fysikk - alle disse vitenskapene bruker et så grunnleggende konsept som referanserammer. Faktisk spiller den en veldig viktig rolle og brukes i praktiske problemer nesten over alt. Ytterligere to viktige komponenter kan kobles til referanserammen.
Koordinatrutenett og koordinater
Sistnevnte er ikke annet enn en samling av tall og bokstaver. Ved å bruke visse logiske innstillinger kan vi komponere våre egneet endimensjon alt eller todimensjon alt koordinatgitter, som vil tillate oss å løse de enkleste problemene med å endre posisjonen til et materialpunkt over en gitt tidsperiode. Vanligvis brukes i praksis et todimensjon alt koordinatnett med aksene X ("x") og Y ("y"). I tredimensjon alt rom legger den til Z-aksen («z»), og i endimensjon alt rom er det kun X. Artillerister og speidere jobber ofte med koordinater. Og for første gang møter vi dem på barneskolen, når vi begynner å tegne segmenter av en viss lengde. Tross alt er eksamen ikke annet enn bruk av koordinater for å indikere begynnelsen og slutten.
Kinematikk 10. klasse. Mengder
De viktigste størrelsene som brukes til å løse problemer på kinematikken til et materialpunkt er avstand, tid, hastighet og akselerasjon. La oss snakke om de to siste mer detaljert. Begge disse mengdene er vektorer. Med andre ord har de ikke bare en numerisk indikator, men også en viss forhåndsbestemt retning. Bevegelsen av kroppen vil skje i den retningen som hastighetsvektoren er rettet. Samtidig bør man ikke glemme akselerasjonsvektoren hvis vi har et tilfelle av ujevn bevegelse. Akselerasjon kan rettes i samme retning eller i motsatt retning. Hvis de er co-dirigert, vil kroppen begynne å bevege seg raskere og raskere. Hvis de er motsatt, vil objektet bremse ned til det stopper. Etter det, i nærvær av akselerasjon, vil kroppen oppnå motsatt hastighet, det vil si at den vil bevege seg i motsatt retning. Alt dette i praksis vises veldig, veldig tydelig av kinematikk. 10. klasse er nettopp detperioden da denne delen av fysikken er tilstrekkelig avslørt.
formler
Kinematikkformler er ganske enkle både for utdata og for memorering. For eksempel er formelen for avstanden tilbakelagt av et objekt på en gitt tid som følger: S=VoT + aT^2/2. Som vi kan se, på venstre side har vi akkurat samme avstand. På høyre side finner du starthastighet, tid og akselerasjon. Plusstegnet er bare betinget, siden akselerasjon kan ta en negativ skalarverdi under prosessen med objektretardasjon. Generelt innebærer bevegelsens kinematikk eksistensen av en type hastighet, vi sier hele tiden "initial", "endelig", "øyeblikk". Øyeblikkelig hastighet vises på et bestemt tidspunkt. Men når alt kommer til alt, hvis du tror det, så er de siste eller første komponentene ikke annet enn dens spesielle manifestasjoner, ikke sant? Emnet "Kinematikk" er nok en favoritt blant skoleelever, fordi det er enkelt og interessant.
Eksempler på problemer
I den enkleste kinematikken er det hele kategorier med svært forskjellige oppgaver. Alle er på en eller annen måte forbundet med bevegelsen til et materiell punkt. For eksempel, i noen er det nødvendig å bestemme avstanden som kroppen har tilbakelagt på en bestemt tid. I dette tilfellet kan parametere som starthastighet og akselerasjon være kjent. Eller kanskje eleven får en oppgave, som bare vil bestå i behovet for å uttrykke og beregne kroppens akselerasjon. La oss ta et eksempel. Bilen starter fra en statisk posisjon. Hvilken avstand vil han rekke å tilbakelegge om 5 sekunder hvis akselerasjonen er tre meter,delt på et sekund i annen?
For å løse dette problemet trenger vi formelen S=VoT + at^2/2. Vi erstatter ganske enkelt de tilgjengelige dataene i den. Det er akselerasjon og tid. Merk at begrepet Vot vil gå til null, siden starthastigheten er null. Dermed får vi et numerisk svar på 75 meter. Det var alt, problemet løst.
Resultater
Dermed fant vi ut de grunnleggende prinsippene og definisjonene, ga et eksempel på en formel og snakket om historien til opprettelsen av denne underseksjonen. Kinematikk, som konseptet introduseres i syvende klasse i fysikktimer, fortsetter å bli stadig forbedret innenfor rammen av den relativistiske (ikke-klassiske) delen.
