Vad är kinematik? Detta är ett underområde av mekanik som studerar de matematiska och geometriska metoderna för att beskriva rörelsen hos idealiserade objekt. De delas in i flera kategorier. Ämnet för dagens artikel kommer att vara aspekter som på något sätt är relaterade till begreppet "punktkinematik". Vi kommer att täcka många ämnen, men vi börjar med de mest grundläggande begreppen och förklaringarna av deras tillämpning på detta område.
Vilka objekt anses vara?
Om kinematik är en gren av fysiken som studerar hur man kan beskriva kroppars rörelse i utrymmen av olika storlekar, då måste man arbeta med själva kropparna, eller hur? För att snabbt förstå vad som står på spel kan du hitta en multimedialektion designad för elever. Kinematik är i allmänhet enkel att förstå, om du förstår dess grunder. När du bekantar dig med dem kommer du att märka att det i teorin finns information om att denna gren av fysiken studerar rörelselagarna för materiella föremål.poäng. Lägg märke till hur definitionen av objekt är generaliserad. Å andra sidan är materiella punkter inte de enda objekten som betraktas av kinematik. Denna gren av fysiken studerar rörelseprinciperna för både absolut stela kroppar och ideala vätskor. Mycket ofta kombineras alla dessa tre begrepp till ett, helt enkelt säga "idealiserade objekt". Idealisering i detta fall behövs för konventionerna för beräkningar och avvikelsen från eventuella systematiska fel. Om du tittar på definitionen av en materiell punkt kommer du att märka att följande skrivs om det: detta är en kropp vars dimensioner kan försummas i motsvarande situation. Detta kan förstås på följande sätt: jämfört med tillryggalagd sträcka är objektets linjära dimensioner försumbara.
Vad används för att beskriva?
Som nämnts tidigare är kinematik en underavdelning av mekanik som studerar hur man beskriver en punkts rörelse. Men om det är så, betyder det att några grundläggande koncept och principer, som axiomatiska, behövs för att utföra sådana operationer? Ja. Och i vårt fall är de det. För det första är det inom kinematik en regel att lösa problem utan att se tillbaka på krafterna som verkar på en materiell punkt. Vi vet alla mycket väl att en kropp kommer att accelerera eller sakta ner om en viss kraft verkar på den. Och kinematik är undersektionen som låter dig arbeta med acceleration. De framväxande krafternas karaktär beaktas dock inte här. För att beskriva rörelsen används metoder för matematisk analys, linjär och rumslig geometri, ochäven algebra. Koordinatnät och själva koordinaterna spelar också en viss roll. Men vi ska prata om det här lite senare.
Skapelsens historia
De första verken om kinematik sammanställdes av den store vetenskapsmannen Aristoteles. Det var han som bildade några av de grundläggande principerna för denna industri. Och även om hans verk och slutsatser innehöll en rad felaktiga åsikter och reflektioner är hans verk fortfarande av stort värde för modern fysik. Aristoteles verk studerades senare av Galileo Galilei. Han utförde de berömda experimenten med det lutande tornet i Pisa, när han undersökte lagarna för processen för en kropps fritt fall. Efter att ha studerat allt inifrån och ut, utsatte Galileo Aristoteles reflektioner och slutsatser för hård kritik. Till exempel, om den senare skrev att kraft är orsaken till rörelse, bevisade Galileo att kraft är orsaken till acceleration, men inte att kroppen kommer att ta upp och börja röra sig och röra sig. Enligt Aristoteles kunde en kropp uppnå hastighet endast när den utsätts för en viss kraft. Men vi vet att denna åsikt är felaktig, eftersom det finns en enhetlig translationell rörelse. Detta bevisas återigen av kinematikens formler. Och vi går vidare till nästa fråga.
Kinematics. Fysik. Grundläggande begrepp
Det finns ett antal grundläggande principer och definitioner i det här avsnittet. Låt oss börja med den viktigaste.
Mekanisk rörelse
Från skolbänken försöker vi antagligen skapa idén om vad som kan anses vara ett mekaniskt urverk. Vi hanterar det dagligen, varje timme, varje sekund. Vi kommer att betrakta mekanisk rörelse som en process som sker i rymden över tid, nämligen en förändring av en kropps position. Samtidigt tillämpas ofta relativitet på processen, det vill säga de säger att positionen för, säg, den första kroppen har förändrats i förhållande till positionen för den andra. Låt oss föreställa oss att vi har två bilar vid startlinjen. Förarens klartecken eller lamporna tänds – och bilarna lyfter. Redan i början sker ett ställningsbyte. Dessutom kan du prata om detta länge och tråkigt: om en tävlande, om startlinjen, om en fast åskådare. Men tanken kanske är klar. Detsamma kan sägas om två personer som går antingen åt ena hållet eller åt olika håll. Positionen för var och en av dem i förhållande till de andra ändras vid varje tidpunkt.
Referenssystem
Kinematik, fysik - alla dessa vetenskaper använder ett så grundläggande begrepp som referensramar. Faktum är att det spelar en mycket viktig roll och används i praktiska problem nästan överallt. Ytterligare två viktiga komponenter kan kopplas till referensramen.
Koordinatrutnät och koordinater
De senare är inget annat än en samling av siffror och bokstäver. Med hjälp av vissa logiska inställningar kan vi komponera våra egnaett endimensionellt eller tvådimensionellt koordinatnät, vilket gör att vi kan lösa de enklaste problemen med att ändra positionen för en materialpunkt under en given tidsperiod. Vanligtvis, i praktiken, används ett tvådimensionellt koordinatnät med axlarna X ("x") och Y ("y"). I det tredimensionella rymden lägger den till Z-axeln ("z") och i ett endimensionellt rum finns endast X. Artillerister och scouter arbetar ofta med koordinater. Och för första gången möter vi dem i grundskolan, när vi börjar rita segment av en viss längd. När allt kommer omkring är examen inget annat än användningen av koordinater för att indikera början och slutet.
Kinematik årskurs 10. Kvantiteter
De huvudsakliga kvantiteterna som används för att lösa problem med kinematik för en materialpunkt är avstånd, tid, hastighet och acceleration. Låt oss prata om de två sista mer i detalj. Båda dessa kvantiteter är vektorer. Med andra ord har de inte bara en numerisk indikator, utan också en viss förutbestämd riktning. Kroppens rörelse kommer att ske i den riktning som hastighetsvektorn är riktad. Samtidigt bör man inte glömma accelerationsvektorn om vi har ett fall av ojämn rörelse. Accelerationen kan riktas i samma riktning eller i motsatt riktning. Om de är samstyrda kommer kroppen att börja röra sig snabbare och snabbare. Om de är motsatta kommer objektet att sakta ner tills det stannar. Efter det, i närvaro av acceleration, kommer kroppen att förvärva motsatt hastighet, det vill säga att den kommer att röra sig i motsatt riktning. Allt detta i praktiken visas mycket, mycket tydligt av kinematik. 10:e klass är just detperioden då detta avsnitt av fysiken är tillräckligt avslöjat.
Formler
Kinematisk formler är ganska enkla både för utdata och för memorering. Till exempel är formeln för avståndet som ett objekt tillryggalagt under en given tid följande: S=VoT + aT^2/2. Som vi kan se har vi på vänster sida precis samma avstånd. På höger sida hittar du starthastighet, tid och acceleration. Plustecknet är endast villkorat, eftersom acceleration kan ta ett negativt skalärt värde under processen med objektets retardation. I allmänhet innebär rörelsekinematik förekomsten av en typ av hastighet, vi säger ständigt "initial", "slutlig", "momentan". Momentan hastighet visas vid en viss tidpunkt. Men trots allt, om du tror det, så är de sista eller initiala komponenterna inget annat än dess speciella manifestationer, eller hur? Ämnet "Kinematik" är förmodligen en favorit bland skolbarn, eftersom det är enkelt och intressant.
Exempel på problem
I den enklaste kinematiken finns det hela kategorier av mycket olika uppgifter. Alla är på ett eller annat sätt kopplade till rörelsen av en materiell punkt. Till exempel, i vissa krävs det att bestämma avståndet som kroppen tillryggalagt under en viss tid. I detta fall kan parametrar som initial hastighet och acceleration vara kända. Eller kanske eleven får en uppgift, som bara kommer att bestå i behovet av att uttrycka och beräkna kroppens acceleration. Låt oss ta ett exempel. Bilen startar från ett statiskt läge. Vilket avstånd hinner han tillryggalägga på 5 sekunder om hans acceleration är tre meter,dividerat med en sekund i kvadrat?
För att lösa detta problem behöver vi formeln S=VoT + at^2/2. Vi ersätter helt enkelt tillgänglig information i den. Det är acceleration och tid. Observera att termen Vot kommer att gå till noll, eftersom den initiala hastigheten är noll. Därmed får vi ett numeriskt svar på 75 meter. Det var allt, problemet löst.
Resultat
Därför tog vi reda på de grundläggande principerna och definitionerna, gav ett exempel på en formel och pratade om historien bakom skapandet av denna underavdelning. Kinematik, vars koncept introduceras i sjuan i fysiklektionerna, fortsätter att ständigt förbättras inom ramen för den relativistiska (icke-klassiska) sektionen.
