Što je kinematika? Ovo je pododjeljak mehanike koji proučavamatematičke i geometrijske metode za opisivanje gibanja idealiziranih objekata. Spadaju u nekoliko kategorija. Tema današnjeg članka bit će aspekti koji su na neki način povezani s konceptom "kinematike točke". Pokriti ćemo mnoga pitanja, ali počnimo s najosnovnijim konceptima i objašnjenjima za njihovu primjenu u ovom području.
Koji se objekti razmatraju?
Ako je kinematika grana fizike kojaproučava načine opisivanja gibanja tijela u prostorima različitih veličina, što znači da morate operirati samim tijelima, zar ne? Kako biste brzo razumjeli o čemu je riječ, možete pronaći multimedijsku lekciju za učenike. Kinematika za razumijevanje općenito je jednostavna, ako razumijete njezine osnove. Kada se upoznate s njima, primijetit ćete da teorija sadrži podatke da ovaj dio fizike proučava zakone koji upravljaju kretanjem materijalnih točaka. Primijetite koliko je generička definicija objekata. S druge strane, materijalne točke nisu jedini objekti koje kinematika razmatra. Ova grana fizike proučava principe gibanja također apsolutno krutih tijela i idealnih tekućina. Vrlo često se sva ova tri koncepta kombiniraju u jedan, jednostavno govoreći "idealizirani objekti". Idealizacija je u ovom slučaju potrebna za konvencije proračuna i odstupanje od mogućih sustavnih pogrešaka. Ako pogledate definiciju materijalne točke, primijetit ćete da o njoj piše sljedeće: to je tijelo čije se dimenzije u odgovarajućoj situaciji mogu zanemariti. Može se razumjeti na sljedeći način: u usporedbi s prijeđenom udaljenosti, linearne dimenzije objekta su zanemarive.
Što se koristi za opisivanje?
Kao što je ranije spomenuto, kinematika jepododjeljak mehanike koji proučava načine opisivanja kretanja točke. Ali ako je to tako, onda su za izvođenje takvih operacija potrebni neki temeljni koncepti i principi, poput onih aksiomatskih? Da. A u našem slučaju, oni su tu. Prvo, u kinematici je pravilo rješavati probleme bez osvrtanja na sile koje djeluju na materijalnu točku. Svi dobro znamo da će se tijelo ubrzati ili usporiti ako na njega djeluje određena sila. A kinematika je pododjeljak koji vam omogućuje rad s ubrzanjem. Međutim, ovdje se ne razmatra priroda novih sila. Za opisivanje gibanja koriste se metode matematičke analize, linearna i prostorna geometrija te algebra. Koordinatne mreže i same koordinate također igraju važnu ulogu. Ali o tome ćemo malo kasnije.
Povijest stvaranja
Sastavljeni su prvi radovi o kinematiciveliki znanstvenik Aristotel. On je bio taj koji je formirao neka od temeljnih načela ove industrije. Čak i unatoč činjenici da su njegovi radovi i zaključci sadržavali određenu količinu pogrešnih mišljenja i razmišljanja, njegovi radovi su još uvijek od velike vrijednosti za modernu fiziku. Aristotelov rad je kasnije proučavao Galileo Galilei. Proveo je poznate eksperimente s Kosim tornjem u Pisi, kada je istraživao zakone koji reguliraju slobodan pad tijela. Proučivši sve gore-dolje, Galileo je podvrgao Aristotelove misli i zaključke oštroj kritici. Na primjer, ako je potonji napisao da je sila uzrok gibanja, Galileo je dokazao da je sila uzrok ubrzanja, ali nikako da će tijelo uzeti i početi se kretati i kretati. Prema Aristotelu, tijelo je moglo postići brzinu samo kada je izloženo određenoj sili. Ali znamo da je ovo mišljenje pogrešno, budući da postoji jednolično translacijsko gibanje. To još jednom dokazuju kinematičke formule. I prijeći ćemo na sljedeće pitanje.
Kinematika. Fizika. Osnovni koncepti
Ovaj odjeljak sadrži niz temeljnih načela i definicija. Počnimo s glavnim.
Mehaničko kretanje
Vjerojatno se iz škole trudepostaviti ideju o tome što se može smatrati mehaničkim kretanjem. Susrećemo ga svakodnevno, svaki sat, svake sekunde. Mehaničko kretanje smatrat ćemo procesom koji se događa u prostoru tijekom vremena, odnosno promjenom položaja tijela. U ovom slučaju se na proces vrlo često primjenjuje relativnost, odnosno kažu da se položaj, recimo, prvog tijela promijenio u odnosu na položaj drugog. Zamislimo da imamo dva automobila na startnoj liniji. Upali se signal operatera ili svjetla - i automobili polijeću. Već na samom početku dolazi do promjene položaja. Štoviše, o tome je moguće govoriti dugo i zamorno: u odnosu na natjecatelja, u odnosu na startnu liniju, u odnosu na fiksnog gledatelja. Ali ideja je vjerojatno jasna. Isto se može reći i za dvoje ljudi koji idu ili u jednom smjeru ili u različitim smjerovima. Položaj svake od njih u odnosu na drugu mijenja se u svakom trenutku vremena.
Referentni okvir
Kinematika, fizika - sve te znanosti koristetako temeljni koncept kao referentni okvir. Zapravo, ima vrlo važnu ulogu i koristi se u praktičnim problemima gotovo posvuda. Postoje dvije druge važne komponente koje se mogu povezati s referentnim okvirom.
Koordinatna mreža i koordinate
Potonji nisu ništa više odskup brojeva i slova. Koristeći određene logičke postavke, možemo sastaviti vlastitu jednodimenzionalnu ili dvodimenzionalnu koordinatnu mrežu koja će nam omogućiti rješavanje najjednostavnijih zadataka promjene položaja materijalne točke u određenom vremenskom razdoblju. Obično se u praksi koristi dvodimenzionalna koordinatna mreža s osi X ("x") i Y ("igra"). U trodimenzionalnom prostoru dodaje Z-os ("zet"), a u jednodimenzionalnom prostoru je prisutan samo X. Često topnici i izviđači rade s koordinatama. I prvi put se s njima susrećemo u osnovnoj školi, kada počnemo crtati segmente određene duljine. Uostalom, matura nije ništa drugo nego korištenje koordinata za označavanje početka i kraja.
Kinematika 10. razred. Količine
Glavne vrijednosti za koje se koristerješavanje problema kinematike materijalne točke je udaljenost, vrijeme, brzina i ubrzanje. Razgovarajmo o posljednja dva detaljnije. Obje ove veličine su vektorske. Drugim riječima, oni imaju ne samo brojčani pokazatelj, već i određeni unaprijed određen smjer. Tijelo će se kretati u smjeru prema kojem je usmjeren vektor brzine. U ovom slučaju ne smijemo zaboraviti na vektor ubrzanja ako imamo slučaj neravnomjernog gibanja. Ubrzanje može biti usmjereno u istom smjeru ili u suprotnom smjeru. Ako su usklađeni, tijelo će se kretati sve brže i brže. Ako je višesmjeran, tada će objekt usporiti dok se ne zaustavi. Nakon toga, u prisutnosti ubrzanja, tijelo će steći suprotnu brzinu, odnosno kretat će se u suprotnom smjeru. Sve to u praksi vrlo, vrlo jasno pokazuje kinematika. 10. razred je upravo razdoblje kada je ovaj dio fizike dovoljno razotkriven.
Formule
Kinematske formule su dovoljno jednostavne zaizlaz i za memorisanje. Na primjer, formula za udaljenost koju objekt prijeđe u određenom vremenu ima sljedeći oblik: S = VoT + aT ^ 2/2. Kao što vidimo, s lijeve strane imamo upravo istu udaljenost. Na desnoj strani možete pronaći početnu brzinu, vrijeme i ubrzanje. Znak plus je samo uvjetovan, budući da ubrzanje može poprimiti negativnu skalarnu vrijednost kada se objekt usporava. Općenito, kinematika gibanja podrazumijeva postojanje jedne vrste brzine, stalno govorimo "početna", "konačna", "trenutačna". Trenutačna brzina pojavljuje se u određenom trenutku. Ali ako tako mislite, onda konačne ili početne komponente nisu ništa više od njegovih posebnih manifestacija, zar ne? Tema "Kinematika" vjerojatno je omiljena među školarcima jer je jednostavna i zanimljiva.
Primjeri zadataka
U najjednostavnijoj kinematici postoje cjelinekategorije raznih zadataka. Sve su one nekako povezane s kretanjem materijalne točke. Na primjer, u nekima se traži odrediti udaljenost koju tijelo prijeđe u određenom vremenu. U tom slučaju mogu biti poznati parametri kao što su početna brzina i ubrzanje. Ili će možda učenik dobiti zadatak, koji će se sastojati od potrebe da se izrazi i izračuna ubrzanje tijela. Pogledajmo primjer. Automobil kreće iz statične pozicije. Koji put može prijeći za 5 sekundi ako je njegovo ubrzanje jednako tri metra podijeljeno sa sekundom na kvadrat?
Za rješavanje ovog problema potrebna nam je formula S= VoT + na ^ 2/2. Jednostavno u njega ubacimo dostupne podatke. To je ubrzanje i vrijeme. Treba napomenuti da će pojam Vot ići na nulu, budući da je početna brzina jednaka nuli. Tako dobivamo brojčani odgovor od 75 metara. To je sve, problem je riješen.
rezultati
Dakle, pozabavili smo se osnovnimnačela i definicije, dao primjer formule i govorio o povijesti nastanka ovog pododjeljka. Kinematika, čiji se pojam uvodi u sedmom razredu na nastavi fizike, nastavlja se stalno usavršavati u okviru relativističkog (neklasičnog) odjeljka.
