Kinematika materialne točke: osnovni koncepti, elementi

Tema našega današnjega članka bo kinematika materialne točke. Kaj je to? Kateri koncepti so vključeni v to temo in kakšna je opredelitev za ta izraz? Danes bomo poskušali odgovoriti na ta in številna druga vprašanja.

Definicija in koncept

Kinematika materialne točke ni nič drugega kot pododdelek fizike, imenovane »mehanika«. Ona pa nato preučuje vzorce gibanja določenih teles. Kinematika materialne točke se ukvarja tudi s to nalogo, vendar to sploh ne naredi na splošno. Dejansko ta podrazdelek proučuje metode, ki nam omogočajo opis gibanja teles. V tem primeru so primerni samo za tako imenovana idealizirana telesa. Ti vključujejo: materialno točko, popolnoma trdno telo in idealen plin. Podrobneje razmislite o konceptih. Vsi iz klopi v šoli vemo, da je bistvena točka telo, katerega dimenzije se v tej ali drugačni situaciji zanemarjajo. Mimogrede, kinematika translacijsko gibanje materialna točka se prvič pojavlja v učbenikih sedmega razreda v fiziki. To je najpreprostejša veja, zato je najbolj primerno, da se z njeno pomočjo začne spoznavati z znanostjo. Posebno vprašanje je, kaj so elementi kinematike materialne točke. Veliko jih je, pogojno pa jih je mogoče razdeliti na več ravneh, ki imajo drugačno kompleksnost za razumevanje. Če govorimo o radijskem vektorju, na primer, v svoji definiciji ni nič izjemno zapletenega. Vendar se strinjate, da bo učencu veliko lažje razumeti kot študent v srednji ali srednji šoli. In če sem iskren, ni potrebe po razlagi posebnosti tega izraza dijakom srednjih šol.

Kratka zgodovina ustvarjanja kinematike

Pred mnogimi, mnogimi leti, veliki Aristotel je levji delež svojega prostega časa študira in opis fizike kot samostojna znanost. Še posebej je delal na kinematiko, poskuša predstaviti glavnih točk in konceptov, tako ali drugače uporablja v poskusih za rešitev praktičnih in celo vsakdanje naloge. Aristotel je začetno idejo o tem, kaj so elementi kinematike materialne točke. Njegova dela in dela so zelo dragocena za vse človeštvo. Kljub temu pa je v svojih sklepih, je naredila veliko napak, in glede na to, da je bilo nekaj napak in napak. Delo Aristotela je nekoč zanimalo drugi znanstvenik - Galileo Galilei. Ena od temeljnih tez, ki jih navaja Aristotel, se glasi, da se pojavi gibanje telesa le v primeru, če je ravnala po nekaj veljati, določa intenzivnost in smer. Galileo je dokazal, da je to napaka. Sila vpliva na parameter hitrosti, vendar ne več. Italijanska je pokazala, da je sila vzrok pospeška, in je lahko le med seboj z njo. Galileo plačala tudi veliko pozornosti v študijski proces brezplačen padec, izpeljavo ustreznih vzorcev. Verjetno se vsi spominjajo njegovih znanih eksperimentov, ki jih je preživel v Pisa. V svojih delih je osnova kinematičnih rešitev uporabil fizik Ampere.

Začetni koncepti

Kot je bilo že navedeno, kinematika proučuje načine opisovanja gibanja idealiziranih predmetov. V tem primeru lahko v praksi uporabimo osnove matematične analize, navadne algebre in geometrije. Toda kakšni so koncepti (pojmi, ne definicije in parametrične vrednosti), ki so osnova tega podrazdelka fizike? Prvič, vsi morajo jasno razumeti, da je kinematika translacijsko gibanje materialna točka obravnava gibanje brez kazalcev sile. To pomeni, da za rešitev ustreznih problemov ne potrebujemo formul, povezanih s silo. Ne upošteva kinematike, ne glede na to, koliko od njih - ena, dva, tri, vsaj nekaj sto tisoč. Kljub temu je obstoj pospeševanja še vedno zagotovljen. Kinematika gibanja materialne točke pri številnih težavah narekuje določitev velikosti pospeška. Vendar se razlogi za ta pojav (to so sile in njihova narava) ne upoštevajo, vendar so izpuščeni.

Razvrstitev

Ugotovili smo, da kinematika raziskuje in uporablja metode opisovanja gibanja teles, ne glede na sile, ki delujejo na njih. Mimogrede, to nalogo že obravnava drug pododsek mehanike, ki se imenuje dinamika. Tukaj že velja Newtonovi zakoni, ki v praksi omogočajo dovolj veliko število parametrov z majhnim številom znanih začetnih podatkov. Osnovni koncepti kinematike materialna točka je prostor in čas. V povezavi z razvojem znanosti na splošno in na tem področju se je postavilo vprašanje o priporočljivosti uporabe takšne kombinacije.

Od samega začetka je bila klasična kinematika. Lahko rečemo, da je posebnost, ne le prisotnost obeh časovnih in prostorskih vrzeli, vendar so neodvisni od izbire določenega referenčnega okvira. Mimogrede, o tem bomo govorili kasneje. Zdaj pojasni samo, kaj je na kocki. Prostorski interval v tem primeru se šteje za segment, časovni interval pa je časovni interval. Zdi se, da mora biti vse jasno. Zdaj bodo te razlike je treba upoštevati pri klasičnih kinematiko absolutno invariant, z drugimi besedami, neodvisno od prehoda iz enega okvira v drugega. Ali relativistična kinematika. V njej se lahko razlike v prehodu med referenčnimi okviri razlikujejo. Zato je pametno, da bi celo rekli, da ne morejo, in naj bi, verjetno. Zaradi tega se istočasnost dveh naključnih dogodkov postane relativna in je predmet posebnega obravnavanja. Zato je v relativistični kinematiko dveh konceptov - prostor in čas - so združene v eno.

Kinematika materialne točke: hitrost, pospešek in druge količine

Da bi razumeli vsaj del tega podrazdelka fizike, je treba voditi v najosnovnejših pojmih, poznati definicije in predstaviti, kaj določena količina predstavlja na splošno. Nič ni zapleteno v tem, v resnici je vse zelo enostavno in enostavno. Naj za začetek razmislimo o osnovnih pojmih, uporabljenih pri problemih na kinematiki.

Gibanje

V mehaničnem gibanju bomo razmišljali o procesu, v katerem eden ali drug idealizirani objekt spremeni svoj položaj v vesolju. Hkrati lahko rečemo, da je sprememba v primerjavi z drugimi organi. Prav tako je treba upoštevati dejstvo, da hkrati obstaja časovni interval med obema dogodkoma. Na primer, lahko izberete določen interval, ki je nastal med preteklim časom med tem, kako je telo prišlo iz enega položaja v drugega. Prav tako ugotavljamo, da telesa lahko in bodo medsebojno delovale v skladu s splošnimi zakoni mehanike. To je točno tisto, kar najbolj pogosto deluje kinematika materialne točke. Referenčni okvir je naslednji koncept, ki je z njo neločljivo povezan.

Koordinate

Lahko jih imenujemo navadni podatki, ki vam omogočajo, da določite položaj telesa naenkrat ali drugače. Koordinati so neločljivo povezani s pojmom referenčnega sistema in omrežja. Najpogosteje je kombinacija črk in številk.

Radijus vektor

Iz imena je že jasno, kaj je. Kljub temu bomo o tem podrobneje razpravljali. Če se točka premika vzdolž določene poti, natančno vemo izvor izvornega ali drugega referenčnega sistema, lahko kadarkoli povlečemo radijusni vektor. Povezal bo začetni položaj točke s trenutno ali končno točko.

Trajektorija

Imenuje se neprekinjena črta, ki je določena kot posledica gibanja materialne točke v določenem referenčnem okviru.

Hitrost (linearno in kotno)

To je vrednost, ki vam lahko pove, kako hitro telo prehaja ta ali tisti oddaljeni interval.

Pospešek (kotni in linearni)

Pokaže, s kakšnim zakonom in kako hitro se spreminja hitrostni parameter telesa.

Morda so tukaj - glavni elementi kinematike materialne točke. Treba je opozoriti, da sta hitrost in pospešek vektorske količine. To pomeni, da nimajo le okvirne vrednosti, ampak tudi določene smeri. Mimogrede, jih je mogoče usmeriti tako v eni smeri kot v nasprotni smeri. V prvem primeru se bo telo pospešilo, v drugem - do zaviranja.

Najenostavnejše naloge

Kinematika materialne točke (hitrost, pospešek in na daljavo, ki je skoraj temeljni pojmi) nima niti dejstvo, da je veliko število težav, in veliko od njih v različnih kategorijah. Poskusimo rešiti preprosto dovolj nalogo, da določi razdaljo, ki jo telo potoval.

Recimo, da so pogoji, ki jih imamo, naslednji, kot sledi. Avto kolesarja stoji na startni črti. Operator daje signal z zastavico, avto nenadoma prekine s svojega mesta. Ugotovite, ali bo lahko postavil nov rekord na tekmovanju tekmovalcev, če je razdalja enaka sto metrov, naslednji vodja pa je minil v 7,8 sekundah. Poskrbite, da bo avtomobil poskrbel za 3 metre, razdeljen za drugo v kvadrat.

Torej, kako rešiti ta problem? Zelo zanimivo je, ker ne potrebujemo "suhe" definicije določenih parametrov. Osvetljuje jo obračanja in določena situacija, ki raznolika proces reševanja in iskanja kazalnikov. Toda kaj moramo voditi pred pristopom k nalogi?

1. Kinematika materialne točke vključuje uporabo v tem primeru pospeševanja.

2. Raztopina se predlaga z uporabo formule za razdaljo, saj se njena numerična vrednost pojavlja v pogojih.

Problem je preprosto rešen. Za to naredimo formulo za razdaljo: S = VoT + (-) AT ^ 2/2. Kakšen je pomen? Moramo ugotoviti, kako dolgo bo tekmovalec odšel po določeni razdalji, nato pa primerjati rezultat z zapisom in ugotoviti, ali ga bo premagal ali ne. V ta namen izberemo čas, za to dobimo formulo: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. To ni nič več kot a kvadratna enačba. Toda avto se razbije, kar pomeni, da bo začetna hitrost 0. Pri reševanju enačbe bo diskriminator enak 2400. Če želite najti čas, morate izvleči koren. Naredimo še drugo decimalno mesto: 48,98. Najdemo koren enačbe: 48,98 / 6 = 8,16 sekunde. Izkazalo se je, da jahač ne more premagati obstoječega zapisa.