Osnovni koncepti kinematike in enačb

Kateri so osnovni koncepti kinematike? Kakšna je to znanost in kaj študira? Danes se bomo pogovarjali o tem, kaj je kinematika, katere temeljne koncepte kinematike potekajo v nalogah in kaj pomenijo. Poleg tega se pogovorimo o vrednotah, ki se najpogosteje obravnavajo.

Kinematika. Osnovni pojmi in definicije

Najprej se pogovorimo o tem, kaj je. Eden od najbolj raziskanih oddelkov fizike na šolskem tečaju je mehanik. Sledi temu v neskončnem vrstnem redu molekularna fizika, elektrike, optike in nekaterih drugih odsekov, kot so npr. jedrska in atomska fizika. Ampak poglejmo podrobneje o mehaniki. To oddelek fizike se ukvarja s preučevanjem mehanskega gibanja teles. Uvaja določene zakonitosti in proučuje svoje metode.

Kinematika kot del mehanike

Slednji je razdeljen na tri dele: kinematiko, dinamiko in statika. Te tri podnauki, če jih lahko tako imenujemo, imajo nekaj funkcij. Na primer, statika proučuje pravila ravnotežja mehanskih sistemov. Takoj se spomni povezave z lestvicami. Dinamika proučuje vzorce gibanja teles, hkrati pa opozarja na sile, ki delujejo na njih. Toda kinematika se ukvarja z istim, samo v računu sile ni sprejeta. Posledično se masa istih organov pri problemih ne upošteva.

Osnovni koncepti kinematike. Mehansko gibanje

Predmet v tej znanosti je materialna točka. To pomeni telo, katerega dimenzije v primerjavi z določenim mehanskim sistemom lahko zanemarimo. To tako imenovano idealizirano telo, podobno idealnemu plinu, ki se obravnava v delu molekularne fizike. Na splošno ima koncept materialne točke, tako v mehaniki na splošno, kot tudi v kinematiki, precej pomembno vlogo. Najpogosteje velja za tako imenovano naprej gibanje.

Kaj to pomeni in kako je to mogoče?

Pogosto so gibanja razdeljena na rotacijsko in translacijsko. Osnovni pojmi kinematike translacijskega gibanja so povezani predvsem s količinami, ki se uporabljajo v formulah. O njih bomo govorili kasneje, toda za zdaj se vrnemo k vrsti gibanja. Jasno je, da če govorimo o vrtenju, se telo vrti. V skladu s tem se translacijsko gibanje imenuje premikanje telesa v ravnini ali linearno.

Teoretična osnova za reševanje problemov

Kinematika, osnovni koncepti in formule, ki jih zdaj razmišljamo, imajo ogromno število problemov. To se doseže s pomočjo navadne kombinatorike. Ena od načinov raznolikosti tu spreminja neznane pogoje. En ista težava je mogoče predstaviti v drugačni luči, preprosto spreminjanje namena njegove rešitve. Potrebno je najti razdaljo, hitrost, čas, pospešek. Kot lahko vidite, so možnosti celo morje. Če povezujemo pogoje prostega padca, prostor postane preprosto nepredstavljiv.

Vrednote in formule

Najprej naredimo eno rezervacijo. Kot je znano, imajo lahko kolićine dvojno naravo. Po eni strani lahko določena vrednost ustreza določeni številski vrednosti. Na drugi strani pa ima lahko smer distribucije. Na primer, val. V optiki najdemo takšen pojem kot valovna dolžina. Ampak, če obstaja koherenten vir svetlobe (isti laser), potem se ukvarjamo z žarki z ravninskimi polariziranimi valovi. Tako bo val ustrezal ne samo številčni vrednosti, ki bi kazala njegovo dolžino, ampak tudi določeno smer širjenja.

Klasičen primer

Podobni primeri so analogija v mehaniki. Recimo, da imamo voziček pred nami. Z naravo gibanja lahko določimo značilnosti vektorja njegove hitrosti in pospeška. Naj bo v prevodu (na primer na gladko tla,), je malo težje, zato menimo, da dva primera: ko vozilo navite in ko se kotali navzdol.

Torej, predstavljamo si, da voziček gre po majhnem naklonu. V tem primeru se bo upočasnilo, če zunanje sile ne delujejo na njej. Toda v obratni situaciji, in sicer, ko voziček zdrsne od zgoraj, se bo pospešilo. Hitrost v dveh primerih je usmerjena na to, kje se premika predmet. To je treba praviloma upoštevati. Toda pospešek lahko spremeni vektor. Ko se upočasni, je usmerjena na nasprotno stran za vektor hitrosti. To pojasnjuje upočasnitev. Podobno logično verigo lahko uporabimo tudi za drugo situacijo.

Preostale vrednosti

Pravkar smo se pogovarjali o dejstvu, da v kinematiki delamo ne le s skalarnimi količinami, ampak tudi z vektorskimi količinami. Sedaj bomo naredili še en korak naprej. Poleg hitrosti in pospeševanja reševanja problemov se uporabljajo tudi karakteristike, kot so razdalja in čas. Mimogrede, hitrost je razdeljena na začetno in takojšnjo. Prvi od teh je poseben primer drugega. Trenutna hitrost - to je hitrost, ki jo lahko najdete kadarkoli. In z začetnim, verjetno, je vse jasno.

Cilj

Precej dela teorije smo preučili že prej v prejšnjih odstavkih. Zdaj ostaja samo dati osnovne formule. Ampak še bolje bomo: ne bomo preprosto razmislili o formulah, temveč jih bomo uporabili tudi pri reševanju problema, da bi končno utrdili pridobljeno znanje. V kinematiki se uporablja celo število formul, ki združujejo, kar lahko dosežemo vse, kar je potrebno za rešitev. Problem postavljamo z dvema pogojema, da bi to razumeli v celoti.

Kolesar zavira po prečkanju ciljne črte. Za popolno ustavitev, ga je potreboval pet sekund. Ugotovite, s kakšnim pospeševanjem je zaviral, in tudi kakšno zavorno razdaljo je uspel prenesti. Zavorna razdalja se šteje, da je linearna, se šteje, da je končna hitrost nič. V času prečkanja ciljne črte je bila hitrost 4 metre na sekundo.

Dejansko je naloga precej zanimiva in ne tako preprosta, kot se zdi na prvi pogled. Če bomo poskušali vzeti razdaljo kinematike formulo (S = vot + (-) (v ^ 2/2)), nič ne bo, ker imamo enačbo z dvema spremenljivkama. Kako ukrepati v tem primeru? Lahko gremo na dva načina: najprej izračunajte pospešek z zamenjavo podatkov v formuli V = Vo - bodisi izrecno izrazite pospešek in ga nadomestite v formuli za razdaljo. Uporabimo prvo metodo.

Torej, končna hitrost je nič. Izhodišče je 4 metre na sekundo. S prenosom ustreznih količin na levo in desno stran enačbe dobimo izraz za pospešek. Tukaj je: a = Vo / t. Tako bo na kvadratu enaka 0,8 metra na sekundo in bo imela zaviralni znak.

Pojdimo na formulo za razdaljo. V njej preprosto nadomestimo podatke. Odgovor dobimo: zaustavitvena razdalja je 10 metrov.