Vilka är de grundläggande begreppen för kinematik? Vad är denna vetenskap och vad studerar den? Idag ska vi prata om vad kinematik är, vilka grundläggande kinematikbegrepp som utspelar sig i uppgifter och vad de betyder. Låt oss dessutom prata om de kvantiteter som vi oftast hanterar.
Kinematics. Grundläggande begrepp och definitioner
Låt oss först prata om vad det är. En av de mest studerade delarna av fysik i skolkursen är mekanik. Den följs i obestämd ordning av molekylfysik, elektricitet, optik och några andra grenar, som till exempel kärn- och atomfysik. Men låt oss ta en närmare titt på mekaniken. Denna gren av fysiken handlar om studiet av kroppars mekaniska rörelse. Den etablerar några mönster och studerar dess metoder.
Kinematik som en del av mekanik
Den senare är uppdelad i tre delar: kinematik, dynamik och statik. Dessa tre undervetenskaper, om man kan kalla dem så, har vissa egenheter. Till exempel studerar statik reglerna för jämvikt hos mekaniska system. En association med våg kommer genast att tänka på. Dynamiken studerar kropparnas rörelselagar, men uppmärksammar samtidigt krafterna som verkar på dem. Men kinematik gör detsamma, bara krafter tas inte med i beräkningen. Följaktligen beaktas inte massan av samma organ i uppgifterna.
Grundläggande begrepp för kinematik. Mekanisk rörelse
Ämnet i denna vetenskap är en materiell poäng. Det förstås som en kropp, vars dimensioner, i jämförelse med ett visst mekaniskt system, kan försummas. Denna så kallade idealiserade kropp är besläktad med en idealgas, som betraktas i avsnittet om molekylär fysik. I allmänhet spelar begreppet en materiell punkt, både inom mekanik i allmänhet och i kinematik i synnerhet, en ganska viktig roll. Den vanligaste så kallade translationella rörelsen.
Vad betyder det och vad kan det vara?
Vanligtvis delas rörelser in i roterande och translationella. De grundläggande begreppen för kinematik för translationell rörelse är huvudsakligen relaterade till de mängder som används i formlerna. Vi kommer att prata om dem senare, men låt oss nu återgå till typen av rörelse. Det är klart att om vi pratar om rotation, så snurrar kroppen. Följaktligen kommer translationsrörelsen att kallas för kroppens rörelse i ett plan eller linjärt.
Teoretisk grund för att lösa problem
Kinematics, de grundläggande begreppen och formlerna som vi överväger nu, har ett stort antal uppgifter. Detta uppnås genom den vanliga kombinatoriken. En metod för mångfald här är att förändra okända förhållanden. Ett och samma problem kan presenteras i ett annat ljus genom att helt enkelt ändra syftet med dess lösning. Det krävs för att hitta avstånd, hastighet, tid, acceleration. Som du kan se finns det en hel del alternativ. Om vi inkluderar villkoren för fritt fall här, blir utrymmet helt enkelt ofattbart.
värden och formler
Först av allt, låt oss göra en reservation. Som bekant kan kvantiteter ha en dubbel karaktär. Å ena sidan kan ett visst numeriskt värde motsvara ett visst värde. Men å andra sidan kan den också ha en distributionsriktning. Till exempel en våg. Inom optiken står vi inför ett sådant begrepp som våglängd. Men om det finns en koherent ljuskälla (samma laser), så har vi att göra med en stråle av planpolariserade vågor. Sålunda kommer vågen inte bara att motsvara ett numeriskt värde som anger dess längd, utan också mot en given utbredningsriktning.
Klassiskt exempel
Sådana fall är en analogi inom mekanik. Låt oss säga att en vagn rullar framför oss. Förbirörelsens natur kan vi bestämma vektoregenskaperna för dess hastighet och acceleration. Det blir lite svårare att göra detta när man går framåt (till exempel på ett plant golv), så vi kommer att överväga två fall: när vagnen rullar upp och när den rullar ner.
Så låt oss föreställa oss att vagnen går upp en liten lutning. I det här fallet kommer den att sakta ner om inga yttre krafter verkar på den. Men i det omvända läget, nämligen när vagnen rullar ner, kommer den att accelerera. Hastigheten är i två fall riktad mot dit objektet rör sig. Detta bör tas som regel. Men acceleration kan förändra vektorn. Vid inbromsning riktas den i motsatt riktning mot hastighetsvektorn. Detta förklarar nedgången. En liknande logisk kedja kan tillämpas på den andra situationen.
Andra värden
Vi pratade precis om det faktum att de inom kinematik inte bara arbetar med skalära kvantiteter utan också med vektorstorheter. Låt oss nu ta det ett steg längre. Förutom hastighet och acceleration, när man löser problem, används sådana egenskaper som avstånd och tid. Förresten är hastigheten uppdelad i initial och momentan. Den första av dem är ett specialfall av den andra. Momentan hastighet är den hastighet som kan hittas vid varje given tidpunkt. Och med initialen är förmodligen allt klart.
Uppgift
En stor del av teorin studerades av oss tidigare i de föregående styckena. Nu återstår bara att ge de grundläggande formlerna. Men vi kommer att göra ännu bättre: vi kommer inte bara att överväga formlerna, utan också tillämpa dem när vi löser problemet för attfärdigställa den förvärvade kunskapen. Kinematics använder en hel uppsättning formler som kombinerar vilka du kan uppnå allt du behöver för att lösa. Här är ett problem med två villkor för att förstå detta helt.
En cyklist saktar ner efter att ha korsat mållinjen. Det tog honom fem sekunder att stanna helt. Ta reda på med vilken acceleration han saktade ner, samt hur lång bromssträcka han lyckades tillryggalägga. Bromssträckan anses linjär, sluthastigheten tas lika med noll. När man passerade mållinjen var hastigheten 4 meter per sekund.
Faktiskt är uppgiften ganska intressant och inte så enkel som den kan verka vid första anblicken. Om vi försöker ta avståndsformeln i kinematik (S=Vot + (-) (vid ^ 2/2)), så blir det inget av det, eftersom vi kommer att ha en ekvation med två variabler. Hur går man tillväga i ett sådant fall? Vi kan gå två vägar: beräkna först accelerationen genom att ersätta data med formeln V=Vo - at, eller uttrycka accelerationen därifrån och ersätta den med avståndsformeln. Låt oss använda den första metoden.
Så, sluthastigheten är noll. Initi alt - 4 meter per sekund. Genom att överföra motsvarande storheter till vänster och höger sida av ekvationen uppnår vi ett uttryck för acceleration. Här är det: a=Vo/t. Således kommer det att vara lika med 0,8 meter per sekund i kvadrat och kommer att ha en bromsande karaktär.
Gå till avståndsformeln. Vi ersätter helt enkelt data i den. Vi får svaret: stoppsträckan är 10 meter.
