الحركية الأساسية والمعادلات

Что представляют собой основные понятия الكينماتيكا؟ أي نوع من العلوم هذا وماذا يفعل؟ اليوم سوف نتحدث عن ماهية الحركية ، ما هي المفاهيم الأساسية لعلم الحركية في المشاكل وماذا تعني. بالإضافة إلى ذلك ، دعنا نتحدث عن القيم التي نتعامل معها غالبًا.

الكينماتيكا. المفاهيم والتعاريف الأساسية

أولاً ، دعنا نتحدث عن ماهيتهايمثل. يعد الميكانيكا من أكثر أقسام الفيزياء التي تمت دراستها في الدورة الدراسية. يتبع في ترتيب غير محدد الفيزياء الجزيئية والكهرباء والبصريات وبعض المجالات الأخرى ، مثل الفيزياء النووية والذرية على سبيل المثال. ولكن دعونا نلقي نظرة فاحصة على الميكانيكا. يتناول هذا الفرع من الفيزياء دراسة الحركة الميكانيكية للأجسام. يضع بعض الأنماط ويدرس أساليبها.

الكينماتيكا كجزء من الميكانيكا

ينقسم هذا الأخير إلى ثلاثة أجزاء:الكينماتيكا والديناميات والاحصائيات. هذه العلوم الفرعية الثلاثة ، إذا كان يمكنك تسميتها بذلك ، فلديها بعض الخصائص. على سبيل المثال ، تدرس الإحصائيات قواعد توازن الأنظمة الميكانيكية. يتبادر إلى الذهن على الفور الارتباط بالمقاييس. تدرس الديناميات قوانين حركة الأجسام ، ولكنها في الوقت نفسه تلفت الانتباه إلى القوى المؤثرة عليها. لكن الكينماتيكا تفعل الشيء نفسه ، فقط القوة لا تؤخذ في الاعتبار. ونتيجة لذلك ، لا تؤخذ كتلة تلك الهيئات في الاعتبار في المهام.

المفاهيم الأساسية لعلم الحركة. حركة ميكانيكية

الموضوع في هذا العلم هو المادةنقطة. يُفهم على أنه جسم يمكن إهمال أبعاده ، بالمقارنة مع نظام ميكانيكي معين. هذا هو ما يسمى الجسم المثالي ، على غرار الغاز المثالي ، والذي يعتبر في قسم الفيزياء الجزيئية. بشكل عام ، يلعب مفهوم النقطة المادية ، في الميكانيكا بشكل عام وفي علم الحركة بشكل خاص ، دورًا مهمًا إلى حد ما. غالبًا ما يتم النظر إلى ما يسمى بالحركة متعدية.

ماذا يعني هذا وماذا يمكن أن يكون؟

عادة ما يتم تقسيم الحركات إلى تناوب وتدريجي. ترتبط المفاهيم الأساسية لحركات الحركة الانتقالية بشكل أساسي بالكميات المستخدمة في الصيغ. سنتحدث عنها لاحقًا ، ولكن الآن دعنا نعود إلى نوع الحركة. من الواضح أنه إذا كنا نتحدث عن الدوران ، فإن الجسم يدور. تبعا لذلك ، ستسمى الحركة الانتقالية حركة الجسم في مستوى أو خطيا.

الأساس النظري لحل المشكلات

الكينماتيكا ، المفاهيم والصيغ الأساسية منهاندرس الآن ، لديها عدد كبير من المهام. يتم تحقيق ذلك من خلال التوافقية التقليدية. إحدى طرق التنوع هنا هي تغيير الظروف المجهولة. يمكن تقديم نفس المشكلة في ضوء مختلف ، ببساطة عن طريق تغيير هدف حلها. مطلوب للعثور على المسافة والسرعة والوقت والتسارع. كما ترى ، هناك بحر كامل من الخيارات. إذا قمت بتوصيل شروط السقوط الحر هنا ، تصبح المساحة ببساطة لا يمكن تصورها.

الكميات والصيغ

بادئ ذي بدء ، دعونا نجعل تحذيرًا واحدًا.كما تعلم ، يمكن أن تكون الكميات ذات شقين. من ناحية ، يمكن أن تتوافق قيمة معينة مع قيمة عددية معينة. ولكن من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون لها أيضًا اتجاه التوزيع. على سبيل المثال ، موجة. في البصريات ، نواجه مفهومًا مثل الطول الموجي. ولكن إذا كان هناك مصدر ضوء متماسك (نفس الليزر) ، فإننا نتعامل مع حزمة موجات مستقطبة. وبالتالي ، فإن الموجة لن تتوافق فقط مع القيمة العددية التي تشير إلى طولها ، ولكن أيضًا لاتجاه معين للانتشار.

مثال كلاسيكي

مثل هذه الحالات متشابهة في الميكانيكا.لنفترض أن عربة تدور أمامنا. من خلال طبيعة الحركة ، يمكننا تحديد خصائص المتجه للسرعة والتسارع. سيكون من الصعب القيام بذلك عند المضي قدمًا (على سبيل المثال ، على أرضية مستوية) ، لذلك سننظر في حالتين: عندما تتحرك العربة لأعلى وعندما تنخفض.

لذا ، دعونا نتخيل أن العربة في ارتفاعمنحدر طفيف. في هذه الحالة ، ستتباطأ إذا لم تتصرف القوى الخارجية حيالها. ولكن في الحالة المعاكسة ، أي عندما تتحرك العربة من الأعلى إلى الأسفل ، فسوف تتسارع. في حالتين ، يتم توجيه السرعة إلى حيث يتحرك الجسم. يجب أن يؤخذ هذا كقاعدة. لكن التسارع يمكن أن يغير الناقل. عند التباطؤ ، يتم توجيهه في الاتجاه المعاكس لمتجه السرعة. هذا يفسر التباطؤ. يمكن تطبيق سلسلة منطقية مماثلة على الحالة الثانية.

قيم أخرى

تحدثنا للتو عن حقيقة أنه في علم الحركةتعمل ليس فقط مع القيم العددية ، ولكن أيضًا مع القيم المتجهة. الآن دعنا نأخذ خطوة أخرى إلى الأمام. بالإضافة إلى السرعة والتسارع ، عند حل المشكلات ، يتم استخدام خصائص مثل المسافة والوقت. بالمناسبة ، تنقسم السرعة إلى الأولية والفورية. أولهم حالة خاصة من الثانية. السرعة اللحظية هي السرعة التي يمكن العثور عليها في أي وقت. ومن البداية ، ربما ، كل شيء واضح.

مهمة

درسنا جزءًا كبيرًا من النظرية في وقت سابق عامالفقرات السابقة. الآن يبقى فقط لإعطاء الصيغ الأساسية. لكننا سنفعل ما هو أفضل: لن نفكر فقط في الصيغ ، بل سنطبقها أيضًا عند حل مشكلة من أجل دمج المعرفة المكتسبة في النهاية. في علم الحركة ، يتم استخدام مجموعة كاملة من الصيغ ، من خلال الجمع بينها ، يمكنك تحقيق كل ما هو مطلوب للحل. دعونا نعطي مشكلة بشرطين لفهم هذا تماما.

فرامل الدراجة بعد عبور خط النهايةميزات. استغرق الأمر خمس ثوانٍ للتوقف تمامًا. اكتشف أي تسارع حققه ، وكذلك مسافة الفرملة التي تمكن من قطعها. اعتبر أن مسافة الكبح خطية ، خذ السرعة النهائية مساوية للصفر. في لحظة عبور خط النهاية ، كانت السرعة تساوي 4 أمتار في الثانية.

في الواقع ، المشكلة مثيرة للاهتمام للغاية وليسبسيطة كما قد تبدو للوهلة الأولى. إذا حاولنا أخذ صيغة المسافة في علم الحركة (S = Vot + (-) (في ^ 2/2)) ، فلن يأتي شيء منها ، حيث سيكون لدينا معادلة مع متغيرين. ماذا تفعل في هذه الحالة؟ يمكننا الذهاب بطريقتين: أولاً ، احسب التسارع عن طريق استبدال البيانات في الصيغة V = Vo - at ، أو التعبير عن التسارع من هناك واستبدالها في صيغة المسافة. لنستخدم الطريقة الأولى.

لذا فإن السرعة النهائية هي صفر.الأولي - 4 أمتار في الثانية. من خلال نقل القيم المطابقة إلى الجانبين الأيسر والأيمن من المعادلة ، نحقق تعبير التسارع. ها هو: a = Vo / t. وبالتالي ، ستساوي 0.8 مترًا في الثانية المربعة وسيكون لها طابع الكبح.

ننتقل إلى صيغة المسافة. نحن فقط ندرج البيانات فيه. نحصل على الجواب: مسافة الكبح 10 أمتار.