Hva er kinematikk? For første gang begynner ungdomsskoleelever å bli kjent med definisjonen i fysikktimer. Mekanikk (kinematikk er en av dens grener) utgjør i seg selv en stor del av denne vitenskapen. Vanligvis blir det presentert for elevene først i lærebøker. Som vi sa, er kinematikk en underseksjon av mekanikk. Men siden vi snakker om henne, la oss snakke om dette litt mer detaljert.
Mekanikk som en del av fysikk
Ordet "mekanikk" i seg selv er av gresk opprinnelse og oversettes bokstavelig t alt som kunsten å bygge maskiner. I fysikk regnes det som en seksjon som studerer bevegelsen til de såk alte materielle legemer av oss i rom av forskjellige størrelser (det vil si at bevegelsen kan skje i ett plan, på et betinget koordinatgitter eller i tredimensjon alt rom). Studiet av samspillet mellom materielle punkter er en av oppgavene som mekanikk utfører (kinematikk er et unntak fra denne regelen, siden den er engasjert i modellering og analysering av alternative situasjoner uten å ta hensyn til virkningen av kraftparametere). Med alt dette bør det bemerkes at den tilsvarende grenen av fysikkbetyr ved bevegelse endringen i kroppens posisjon i rommet over tid. Denne definisjonen gjelder ikke bare for materielle punkter eller kropper som helhet, men også for deres deler.
Konseptet med kinematikk
Navnet på denne delen av fysikk er også av gresk opprinnelse og kan bokstavelig t alt oversettes som "bevege". Dermed får vi det innledende, ennå ikke virkelig dannede svaret på spørsmålet om hva kinematikk er. I dette tilfellet kan vi si at avsnittet studerer matematiske metoder for å beskrive visse typer bevegelse av direkte idealiserte kropper. Vi snakker om de såk alte absolutt faste legemer, om ideelle væsker, og selvfølgelig om materielle punkter. Det er veldig viktig å huske at når du bruker beskrivelsen, blir ikke årsakene til bevegelse tatt i betraktning. Det vil si at parametere som kroppsmasse eller kraft som påvirker arten av bevegelsen ikke er gjenstand for vurdering.
Fundamentals of kinematics
De inkluderer begreper som tid og rom. Som et av de enkleste eksemplene kan vi nevne en situasjon der for eksempel et materialpunkt beveger seg langs en sirkel med en viss radius. I dette tilfellet vil kinematikk tilskrive den obligatoriske eksistensen av en slik mengde som sentripetalakselerasjon, som er rettet langs vektoren fra selve kroppen til sentrum av sirkelen. Det vil si at akselerasjonsvektoren til enhver tid vil falle sammen med radiusen til sirkelen. Men selv i dette tilfellet (medcentripetalakselerasjon) kinematikk vil ikke indikere arten av kraften som fikk den til å dukke opp. Dette er allerede handlinger som dynamikken analyserer.
Hvordan er kinematikk?
Så vi ga faktisk svaret på hva kinematikk er. Det er en gren av mekanikk som studerer hvordan man kan beskrive bevegelsen til idealiserte objekter uten å studere kraftparametere. La oss nå snakke om hva kinematikk kan være. Den første typen er klassisk. Det er vanlig å vurdere de absolutte romlige og tidsmessige egenskapene til en viss type bevegelse. I rollen som førstnevnte vises lengdene på segmentene, i rollen til sistnevnte vises tidsintervallene. Med andre ord kan vi si at disse parameterne forblir uavhengige av valg av referansesystem.
Relativistic
Den andre typen kinematikk er relativistisk. I den, mellom to korresponderende hendelser, kan tidsmessige og romlige karakteristikker endres hvis en overgang gjøres fra en referanseramme til en annen. Samtidigheten av opprinnelsen til to hendelser får i dette tilfellet også en utelukkende relativ karakter. I denne typen kinematikk smelter to separate konsepter (og vi snakker om rom og tid) sammen til ett. I den blir mengden, som vanligvis kalles intervallet, invariant under lorentziske transformasjoner.
Historien om kinematikkens skapelse
Ossklarte å forstå konseptet og gi svar på spørsmålet om hva kinematikk er. Men hva var historien om dens fremvekst som en underseksjon av mekanikk? Det er dette vi må snakke om nå. I ganske lang tid var alle konseptene i denne underseksjonen basert på verk som ble skrevet av Aristoteles selv. De inneholdt relevante utsagn om at hastigheten til en kropp under et fall er direkte proporsjonal med den numeriske indikatoren for vekten til en bestemt kropp. Det ble også nevnt at årsaken til bevegelsen er direkte kraften, og i dens fravær kan det ikke være snakk om noen bevegelse.
Experiments of Galileo
Den berømte vitenskapsmannen Galileo Galilei ble interessert i verkene til Aristoteles på slutten av det sekstende århundre. Han begynte å studere prosessen med fritt fall av kroppen. Det kan nevnes eksperimentene hans på det skjeve tårnet i Pisa. Forskeren studerte også prosessen med treghet i kropper. Til slutt klarte Galileo å bevise at Aristoteles tok feil i sine arbeider, og han kom med en rekke feilaktige konklusjoner. I den tilsvarende boken skisserte Galileo resultatene av arbeidet som ble utført med bevis på feilslutningen i Aristoteles' konklusjoner.
Moderne kinematikk anses nå å ha sin opprinnelse i januar 1700. Så t alte Pierre Varignon foran det franske vitenskapsakademiet. Han brakte også de første konseptene om akselerasjon og hastighet, og skrev og forklarte dem i en differensiell form. Litt senere noterte Ampere også noen kinematiske ideer. I det attende århundre brukte han i kinematikk den såk altevariasjonsregning. Den spesielle relativitetsteorien, opprettet enda senere, viste at rom, som tid, ikke er absolutt. Samtidig ble det påpekt at hastigheten kunne begrenses grunnleggende. Det er disse grunnlagene som fikk kinematikken til å utvikle seg innenfor rammene og konseptene til den såk alte relativistiske mekanikken.
Konsepter og mengder brukt i seksjonen
Det grunnleggende om kinematikk inkluderer flere størrelser som ikke bare brukes i teoretiske termer, men som også finner sted i praktiske formler som brukes i modellering og løsning av en viss rekke problemer. La oss bli kjent med disse mengdene og konseptene mer detaljert. La oss begynne med de siste.
1) Mekanisk urverk. Det er definert som endringer i den romlige posisjonen til en viss idealisert kropp i forhold til andre (materielle punkter) i løpet av å endre tidsintervallet. Samtidig har kroppene som nevnes tilsvarende krefter i samspill med hverandre.
2) Referansesystem. Kinematikk, som vi definerte tidligere, er basert på bruk av et koordinatsystem. Tilstedeværelsen av dens variasjoner er en av de nødvendige betingelsene (den andre betingelsen er bruken av instrumenter eller midler for å måle tid). Generelt er en referanseramme nødvendig for en vellykket beskrivelse av en eller annen type bevegelse.
3) Koordinater. Siden koordinatene er en betinget imaginær indikator, uløselig knyttet til det forrige konseptet (referanseramme), er koordinatene ikke noe mer enn en metode som gjør posisjonen til en idealisert kropp irom. I dette tilfellet kan tall og spesi altegn brukes for beskrivelsen. Koordinater brukes ofte av speidere og skyttere.
4) Radiusvektor. Dette er en fysisk størrelse som brukes i praksis for å sette posisjonen til en idealisert kropp med et øye til den opprinnelige posisjonen (og ikke bare). Enkelt sagt, et visst punkt er tatt og det er løst for konvensjon. Oftest er dette opprinnelsen til koordinatene. Så etter det, la oss si, begynner en idealisert kropp fra dette punktet å bevege seg langs en fri vilkårlig bane. Når som helst kan vi koble kroppens posisjon til origo, og den resulterende rette linjen vil ikke være noe mer enn en radiusvektor.
5) Kinematikkdelen bruker konseptet med en bane. Det er en vanlig kontinuerlig linje, som skapes under bevegelsen av en idealisert kropp under vilkårlig fri bevegelse i et rom av forskjellige størrelser. Banen kan henholdsvis være rettlinjet, sirkulær og brutt.
6) Kroppens kinematikk er uløselig knyttet til en fysisk størrelse som hastighet. Faktisk er dette en vektormengde (det er veldig viktig å huske at konseptet med en skalær mengde kun gjelder i eksepsjonelle situasjoner), som vil karakterisere endringshastigheten i posisjonen til en idealisert kropp. Det anses å være en vektor på grunn av at hastigheten setter retningen for den pågående bevegelsen. For å bruke konseptet må du bruke referanserammen, som nevnt tidligere.
7) Kinematikk, definisjonen som forteller omat den ikke vurderer årsakene som forårsaker bevegelse, i visse situasjoner vurderer den også akselerasjon. Det er også en vektormengde, som viser hvor intensivt hastighetsvektoren til et idealisert legeme vil endre seg med en alternativ (parallell) endring i tidsenheten. Når vi samtidig vet i hvilken retning begge vektorene - hastighet og akselerasjon - er rettet, kan vi si om arten av kroppens bevegelse. Den kan enten være jevnt akselerert (vektorene er like) eller jevnt sakte (vektorene er i motsatte retninger).
8) Vinkelhastighet. En annen vektormengde. I prinsippet faller dens definisjon sammen med den analoge som vi ga tidligere. Faktisk er den eneste forskjellen at det tidligere vurderte tilfellet skjedde når man beveget seg langs en rettlinjet bane. Her har vi en sirkulær bevegelse. Det kan være en pen sirkel, så vel som en ellipse. Et lignende konsept er gitt for vinkelakselerasjon.
Fysikk. Kinematikk. Formler
For å løse praktiske problemer knyttet til kinematikken til idealiserte kropper, er det en hel liste med forskjellige formler. De lar deg bestemme avstanden tilbakelagt, øyeblikkelig, den opprinnelige slutthastigheten, tiden kroppen har passert denne eller den avstanden, og mye mer. Et eget søknadstilfelle (privat) er situasjoner med simulert fritt fall av en kropp. I dem er akselerasjon (betegnet med bokstaven a) erstattet av tyngdeakselerasjonen (bokstaven g, er numerisk lik 9,8 m/s^2).
Så hva fant vi ut? Fysikk - kinematikk (hvis formleneavledet fra hverandre) - denne delen brukes til å beskrive bevegelsen til idealiserte kropper uten å ta hensyn til kraftparametrene som blir årsakene til den tilsvarende bevegelsen. Leseren kan alltid gjøre seg mer detaljert kjent med dette emnet. Fysikk (temaet "kinematikk") er veldig viktig, siden det er det som gir de grunnleggende begrepene om mekanikk som en global del av den tilsvarende vitenskapen.
