Wat is die basiese konsepte van kinematika? Wat is hierdie wetenskap en wat bestudeer dit? Vandag sal ons praat oor wat kinematika is, watter basiese konsepte van kinematika in take plaasvind en wat dit beteken. Boonop, kom ons praat oor die hoeveelhede waarmee ons die meeste te doen kry.
Kinematics. Basiese konsepte en definisies
Eers, kom ons praat oor wat dit is. Een van die mees bestudeerde afdelings van fisika in die skoolkursus is meganika. Dit word in 'n onbepaalde volgorde gevolg deur molekulêre fisika, elektrisiteit, optika en sommige ander vertakkings, soos byvoorbeeld kern- en atoomfisika. Maar kom ons kyk na die meganika van naderby. Hierdie tak van fisika handel oor die studie van die meganiese beweging van liggame. Dit vestig 'n paar patrone en bestudeer die metodes daarvan.
Kinematica as deel van meganika
Laasgenoemde word in drie dele verdeel: kinematika, dinamika en statika. Hierdie drie subwetenskappe, as jy dit so kan noem, het 'n paar eienaardighede. Statika bestudeer byvoorbeeld die reëls vir die ewewig van meganiese stelsels.’n Assosiasie met toonlere kom dadelik by my op. Dinamika bestudeer die bewegingswette van liggame, maar gee terselfdertyd aandag aan die kragte wat daarop inwerk. Maar kinematika doen dieselfde, net kragte word nie in ag geneem nie. Gevolglik word die massa van daardie selfde liggame nie by die take in ag geneem nie.
Basiese konsepte van kinematika. Meganiese beweging
Die vak in hierdie wetenskap is 'n wesenlike punt. Dit word verstaan as 'n liggaam waarvan die afmetings, in vergelyking met 'n sekere meganiese stelsel, verwaarloos kan word. Hierdie sogenaamde geïdealiseerde liggaam is soortgelyk aan 'n ideale gas, wat in die afdeling van molekulêre fisika beskou word. Oor die algemeen speel die konsep van 'n materiële punt, beide in meganika in die algemeen en in kinematika in die besonder, 'n taamlik belangrike rol. Die sogenaamde vertaalbeweging wat die algemeenste beskou word.
Wat beteken dit en wat kan dit wees?
Gewoonlik word bewegings in rotasie en translasie verdeel. Die basiese konsepte van die kinematika van translasiebeweging hou hoofsaaklik verband met die hoeveelhede wat in die formules gebruik word. Ons sal later oor hulle praat, maar kom ons keer vir eers terug na die tipe beweging. Dit is duidelik dat as ons van rotasie praat, dan draai die liggaam. Gevolglik sal die translasiebeweging die beweging van die liggaam in 'n vlak of lineêr genoem word.
Teoretiese basis vir die oplossing van probleme
Kinematica, die basiese konsepte en formules waarvan ons nou oorweeg, het 'n groot aantal take. Dit word bereik deur die gewone kombinatorika. Een metode van diversiteit hier is om onbekende toestande te verander. Een en dieselfde probleem kan in 'n ander lig aangebied word deur bloot die doel van die oplossing daarvan te verander. Dit is nodig om afstand, spoed, tyd, versnelling te vind. Soos u kan sien, is daar 'n hele klomp opsies. As ons die voorwaardes van vrye val hier insluit, word die ruimte eenvoudig ondenkbaar.
Waardes en formules
Kom ons maak eerstens een bespreking. Soos bekend kan hoeveelhede 'n dubbele aard hê. Aan die een kant kan 'n sekere numeriese waarde ooreenstem met 'n sekere waarde. Maar aan die ander kant kan dit ook 'n verspreidingsrigting hê. Byvoorbeeld, 'n golf. In optika word ons gekonfronteer met so 'n konsep soos golflengte. Maar as daar 'n koherente ligbron is (dieselfde laser), dan het ons te doen met 'n straal van vlak gepolariseerde golwe. Dus sal die golf nie net ooreenstem met 'n numeriese waarde wat sy lengte aandui nie, maar ook met 'n gegewe voortplantingsrigting.
Klassieke voorbeeld
Sulke gevalle is 'n analogie in meganika. Kom ons sê 'n karretjie rol voor ons in. Deurdie aard van die beweging, kan ons die vektorkenmerke van sy spoed en versnelling bepaal. Dit sal 'n bietjie moeiliker wees om dit te doen wanneer jy vorentoe beweeg (byvoorbeeld op 'n plat vloer), daarom sal ons twee gevalle oorweeg: wanneer die wa oprol en wanneer dit afrol.
Kom ons stel ons dus voor dat die wa 'n effense helling opgaan. In hierdie geval sal dit verlangsaam as geen eksterne kragte daarop inwerk nie. Maar in die omgekeerde situasie, naamlik wanneer die karretjie afrol, sal dit versnel. Die spoed is in twee gevalle gerig na waar die voorwerp beweeg. Dit moet as 'n reël geneem word. Maar versnelling kan die vektor verander. Wanneer dit vertraag word, word dit in die rigting teenoor die snelheidsvektor gerig. Dit verklaar die verlangsaming. 'n Soortgelyke logiese ketting kan op die tweede situasie toegepas word.
Ander waardes
Ons het sopas gepraat oor die feit dat hulle in kinematika nie net met skalêre hoeveelhede werk nie, maar ook met vektorhoeveelhede. Kom ons neem dit nou 'n stap verder. Benewens spoed en versnelling, wanneer probleme opgelos word, word eienskappe soos afstand en tyd gebruik. Terloops, die spoed word verdeel in aanvanklike en oombliklike. Die eerste van hulle is 'n spesiale geval van die tweede. Oombliklike spoed is die spoed wat op enige gegewe tydstip gevind kan word. En met die voorletter is alles waarskynlik duidelik.
Taak
'n Groot deel van die teorie is vroeër in die vorige paragrawe deur ons bestudeer. Nou bly dit net om die basiese formules te gee. Maar ons sal selfs beter doen: ons sal nie net die formules oorweeg nie, maar dit ook toepas wanneer ons die probleem oplos om sodoendedie verworwe kennis te finaliseer. Kinematika gebruik 'n hele stel formules, wat kombineer, jy kan alles bereik wat jy nodig het om op te los. Hier is 'n probleem met twee voorwaardes om dit heeltemal te verstaan.
'n Fietsryer ry stadiger nadat hy die wenstreep oorgesteek het. Dit het hom vyf sekondes geneem om heeltemal tot stilstand te kom. Vind uit met watter versnelling hy vertraag het, asook hoeveel remafstand hy daarin geslaag het om af te lê. Die remafstand word as lineêr beskou, die finale spoed word gelyk aan nul geneem. Op die oomblik van die oorsteek van die wenstreep was die spoed 4 meter per sekonde.
Eintlik is die taak nogal interessant en nie so eenvoudig soos dit met die eerste oogopslag mag lyk nie. As ons die afstandsformule in kinematika probeer neem (S=Vot + (-) (by ^ 2/2)), sal niks daarvan kom nie, aangesien ons 'n vergelyking met twee veranderlikes sal hê. Hoe om te werk te gaan in so 'n geval? Ons kan twee maniere gaan: bereken eers die versnelling deur die data in die formule te vervang V=Vo - at, of druk die versnelling van daar af uit en vervang dit in die afstandformule. Kom ons gebruik die eerste metode.
Dus, die finale snelheid is nul. Aanvanklik - 4 meter per sekonde. Deur die ooreenstemmende hoeveelhede na die linker- en regterkant van die vergelyking oor te dra, verkry ons 'n uitdrukking vir versnelling. Hier is dit: a=Vo/t. Dit sal dus gelyk wees aan 0,8 meter per sekonde kwadraat en sal 'n remkarakter hê.
Gaan na die afstandformule. Ons vervang bloot data daarin. Ons kry die antwoord: die stopafstand is 10 meter.
