Что представляют собой основные понятия kinematiikka? Millainen tiede tämä on ja mitä sitä tutkitaan? Tänään puhumme siitä, mikä on kinematiikka, mitkä ovat kinematiikan peruskäsitteet ongelmissa ja mitä ne tarkoittavat. Lisäksi puhumme määristä, joiden kanssa meidän on yleensä käsiteltävä.
Kinematiikka. Peruskäsitteet ja määritelmät
Ensin puhutaan siitä mitä hän onedustaa. Yksi koulukurssin tutkituimmista fysiikan aloista on mekaniikka. Molekyylifysiikka, sähkö, optiikka ja jotkut muut osiot, kuten esimerkiksi ydin- ja atomifysiikka, seuraavat määräämättömässä järjestyksessä. Mutta tarkastellaan lähemmin mekaniikkaa. Tämä fysiikan haara tutkii elinten mekaanista liikettä. Se laatii joitain lakeja ja tutkii menetelmiä.
Kinematiikka osana mekaniikkaa
Jälkimmäinen on jaettu kolmeen osaan:kinematiikka, dynamiikka ja statiikka. Näillä kolmella alatieteellä on joitain ominaisuuksia, jos voit kutsua niitä. Esimerkiksi statiikka tutkii mekaanisten järjestelmien tasapainosääntöjä. Heti tulee mieleen assosiaatio asteikkojen kanssa. Dynamiikka tutkii vartaloiden liikelakia, mutta kiinnittää samalla huomiota niihin vaikuttaviin voimiin. Mutta kinematiikka tekee saman, vain voimia ei oteta huomioon. Näin ollen näiden varsinaisten elinten massaa ei oteta huomioon tehtävissä.
Kinematiikan peruskäsitteet. Mekaaninen liike
Tämän tieteen aihe on aineellinenkohta. Sillä tarkoitetaan vartaloa, jonka mitat tiettyyn mekaaniseen järjestelmään verrattuna voidaan jättää huomiotta. Tämä ns. Idealisoitu kappale on samanlainen kuin ihanteellinen kaasu, jota tarkastellaan molekyylifysiikan osassa. Materiaalipisteen käsitteellä, yleensä niin mekaniikassa yleensä kuin erityisesti kinematiikassa, on yleensä melko tärkeä rooli. Useimmin harkitaan ns. Translaatioliikettä.
Mitä tämä tarkoittaa ja miten se voi olla?
Tyypillisesti liikkeet jaetaan kierto- japrogressiivinen. Translaation liikkeen kinematiikan peruskäsitteet liittyvät pääasiassa kaavoissa käytettyihin suuruuksiin. Puhumme niistä myöhemmin, mutta palataan nyt takaisin liiketyyppiin. On selvää, että kiertäessä vartalo pyörii. Vastaavasti translaation liikettä kutsutaan kehon liikkeeksi tasossa tai lineaarisesti.
Teoreettinen perusta ongelmien ratkaisemiseen
Kinematiikka, jonka peruskäsitteet ja kaavatajatelkaa nyt, sillä on valtava määrä tehtäviä. Tämä saavutetaan tavanomaisella kombinatorisella tekniikalla. Yksi monimuotoisuuden menetelmistä on muuttaa tuntemattomia olosuhteita. Yksi ja sama tehtävä voidaan esittää erilaisessa valossa yksinkertaisesti muuttamalla ratkaisun tarkoitusta. Se vaaditaan etäisyyden, nopeuden, ajan, kiihtyvyyden löytämiseksi. Kuten näette, vaihtoehdot ovat koko meri. Jos vapaan pudotuksen olosuhteet kytketään tähän, avaruudesta tulee yksinkertaisesti käsittämätöntä.
Arvot ja kaavat
Ensinnäkin teemme yhden varauksen.Kuten tiedetään, määrillä voi olla kaksinkertainen luonne. Toisaalta tietty numeerinen arvo voi vastata tiettyä arvoa. Mutta toisaalta sillä voi olla jakelusuunta. Esimerkiksi aalto. Optiikassa kohtaamme käsitteen kuten aallonpituus. Mutta jos siellä on koherentti valonlähde (sama laser), niin kyseessä on tasossa polarisoitujen aaltojen säde. Siten aalto vastaa paitsi numeerista arvoa, joka osoittaa sen pituutta, myös tietyn etenemissuunnan.
Klassinen esimerkki
Samanlaiset tapaukset ovat analogia mekaniikassa.Oletetaan, että vaunu rullaa edessämme. Liikkeen luonteen perusteella voimme määrittää sen nopeuden ja kiihtyvyyden vektoriominaisuudet. Tätä on vähän vaikeampaa tehdä eteenpäin liikuttamalla (esimerkiksi tasaisella lattialla), joten harkitaan kahta tapausta: kun vaunu kääntyy ylös ja kun se rullaa alas.
Joten kuvittele, että vaunu ajaa ylöspieni puolueellisuus. Tässä tapauksessa se hidastuu, jos ulkoiset voimat eivät toimi siihen. Mutta päinvastaisessa tilanteessa, nimittäin kun vaunu rullaa alas ylhäältä alas, se kiihtyy. Kahdessa tapauksessa nopeus on suunnattu siihen, mihin esine liikkuu. Tätä olisi pidettävä yleensä. Mutta kiihtyvyys voi muuttaa vektoria. Hidastuessaan se suunnataan nopeusvektorin vastakkaiseen suuntaan. Tämä selittää hidastumisen. Samanlainen looginen ketju voidaan soveltaa toiseen tilanteeseen.
Muut arvot
Puhuimme juuri siitä, että kinematiikassane eivät toimi vain skalaarimäärien, vaan myös vektorimäärien kanssa. Otetaan nyt yksi askel eteenpäin. Nopeuden ja kiihtyvyyden lisäksi ongelmien ratkaisussa käytetään sellaisia ominaisuuksia kuin etäisyys ja aika. Muuten, nopeus on jaettu alkuperäiseen ja hetkelliseen. Ensimmäinen niistä on toisen tapauksen erityistapaus. Hetkellinen nopeus - tämä on nopeus, joka löytyy milloin tahansa. Ja alusta alkaen luultavasti kaikki on selvää.
tehtävä
Huomattava osa teoriasta tutkittiin aiemmin vuonnaedelliset kohdat. Nyt on vain annettava peruskaavat. Mutta teemme vieläkin paremmin: emme vain tarkastele kaavoja, vaan myös käytämme niitä ongelman ratkaisemisessa saadun tiedon lopulliseksi vahvistamiseksi. Kinematiikassa käytetään koko joukko kaavoja, jotka yhdistämällä voit saavuttaa kaiken, mitä tarvitaan ratkaisuun. Annetaan ongelma kahdella ehdolla tämän ymmärtämiseksi kokonaan.
Pyöräilijä jarruttaa maalilinjan ylittyessäominaisuudet. Kesti viisi sekuntia, kunnes hän pysähtyi täysin. Selvitä millä kiihtyvyydellä hän jarrutti ja minkä jarrutusmatkan hän onnistui kulkemaan. Pidä jarrutusmatkaa lineaarisena, ota lopullinen nopeus nolla. Maalilinjan ylityksen hetkellä nopeus oli 4 metriä sekunnissa.
Itse asiassa ongelma on varsin mielenkiintoinen eikäniin yksinkertaista kuin se saattaa tuntua ensi silmäyksellä. Jos yritämme ottaa etäisyyskaavan kinematiikassa (S = Vot + (-) (at ^ 2/2)), siitä ei tule mitään, koska meillä on yhtälö kahdella muuttujalla. Mitä tehdä tässä tapauksessa? Voimme mennä kahdella tavalla: ensin laskea kiihtyvyys korvaamalla tiedot kaavaan V = Vo - at, tai ilmaista kiihtyvyys sieltä ja korvata se etäisyyskaavassa. Käytetään ensimmäistä menetelmää.
Joten lopullinen nopeus on nolla. Alku - 4 metriä sekunnissa. Siirtämällä vastaavat arvot yhtälön vasemmalle ja oikealle puolelle saavutamme lausekkeen kiihtyvyydelle. Tässä se on: a = Vo / t. Siten se on yhtä suuri kuin 0,8 metriä sekunnissa neliössä ja sillä on jarrutusluonne.
Siirrytään etäisyyskaavaan. Lisäämme siihen vain tietoja. Saamme vastauksen: jarrutusmatka on 10 metriä.
