Quali sono i concetti di basecinematica? Che tipo di scienza è questa in generale e cosa sta studiando? Oggi parleremo di cos'è la cinematica, quali concetti di base della cinematica si svolgono nei problemi e cosa significano. Inoltre, parliamo delle quantità con cui più spesso abbiamo a che fare.
Cinematica. Concetti e definizioni di base
Per prima cosa, parliamo di quello che èregali. Una delle sezioni di fisica più studiate nel corso della scuola è la meccanica. È seguito in un ordine indefinito dalla fisica molecolare, dall'elettricità, dall'ottica e da alcune altre aree, come, ad esempio, la fisica nucleare e atomica. Ma diamo uno sguardo più da vicino alla meccanica. Questa branca della fisica si occupa dello studio del moto meccanico dei corpi. Stabilisce alcuni modelli e studia i suoi metodi.
Cinematica come parte della meccanica
Quest'ultimo è diviso in tre parti:cinematica, dinamica e statica. Queste tre sotto-scienze, se così si possono chiamare, hanno alcune peculiarità. Ad esempio, la statica studia le regole di equilibrio dei sistemi meccanici. Viene subito in mente l'associazione con le scale. La dinamica studia le leggi del moto dei corpi, ma allo stesso tempo richiama l'attenzione sulle forze che agiscono su di essi. Ma la cinematica fa la stessa cosa, solo la forza non viene presa in considerazione. Di conseguenza, la massa degli stessi corpi non viene presa in considerazione nei compiti.
Concetti base di cinematica. Movimento meccanico
L'argomento in questa scienza è il materialepunto. È inteso come un corpo le cui dimensioni, rispetto a un certo sistema meccanico, possono essere trascurate. Questo è il cosiddetto corpo idealizzato, simile a un gas ideale, che è considerato nella sezione di fisica molecolare. In generale, il concetto di punto materiale, sia nella meccanica in generale che nella cinematica in particolare, gioca un ruolo piuttosto importante. Il cosiddetto movimento di traslazione è più spesso considerato.
Cosa significa e cosa può essere?
Di solito, i movimenti sono divisi in rotazionali eprogressivo. I concetti di base della cinematica del moto traslazionale sono principalmente associati alle grandezze utilizzate nelle formule. Ne parleremo più avanti, ma per ora torniamo al tipo di movimento. È chiaro che se parliamo di rotazione, il corpo ruota. Di conseguenza, il movimento di traslazione sarà chiamato il movimento del corpo su un piano o linearmente.
Base teorica per la risoluzione dei problemi
Cinematica, i cui concetti di base e le cui formulestiamo considerando ora, ha un numero enorme di compiti. Ciò si ottiene attraverso la combinatoria convenzionale. Uno dei metodi di diversità qui sta cambiando condizioni sconosciute. Lo stesso problema può essere presentato sotto una luce diversa, semplicemente cambiando l'obiettivo della sua soluzione. È necessario trovare distanza, velocità, tempo, accelerazione. Come puoi vedere, ci sono un intero mare di opzioni. Se si collegano qui le condizioni di caduta libera, lo spazio diventa semplicemente inimmaginabile.
Quantità e formule
Prima di tutto, facciamo un avvertimento.Come sapete, le quantità possono essere di una duplice natura. Da un lato, un certo valore può corrispondere a un particolare valore numerico. Ma d'altra parte, può anche avere una direzione di distribuzione. Ad esempio, un'onda. In ottica, ci troviamo di fronte a un concetto come la lunghezza d'onda. Ma se c'è una sorgente di luce coerente (lo stesso laser), allora abbiamo a che fare con un raggio di onde polarizzate piane. Pertanto, l'onda corrisponderà non solo a un valore numerico che ne indica la lunghezza, ma anche a una data direzione di propagazione.
Esempio classico
Tali casi sono analoghi nella meccanica.Diciamo che un carrello sta rotolando davanti a noi. Dalla natura del movimento, possiamo determinare le caratteristiche vettoriali della sua velocità e accelerazione. Sarà un po 'più difficile farlo quando ci si sposta in avanti (ad esempio, su un pavimento piatto), quindi prenderemo in considerazione due casi: quando il carrello si arrotola e quando rotola verso il basso.
Quindi, immaginiamo che il carrello stia salendoleggera pendenza. In questo caso, rallenterà se le forze esterne non agiscono su di esso. Ma nella situazione opposta, vale a dire, quando il carrello rotola dall'alto verso il basso, accelererà. La velocità in due casi è diretta al punto in cui si sta muovendo l'oggetto. Questo dovrebbe essere preso come regola. Ma l'accelerazione può cambiare il vettore. Durante la decelerazione, è diretto nella direzione opposta al vettore di velocità. Questo spiega il rallentamento. Una catena logica simile può essere applicata alla seconda situazione.
Altre quantità
Abbiamo appena parlato del fatto che in cinematicaoperare non solo con valori scalari, ma anche con valori vettoriali. Ora facciamo un ulteriore passo avanti. Oltre alla velocità e all'accelerazione, quando si risolvono i problemi, vengono utilizzate caratteristiche come la distanza e il tempo. A proposito, la velocità è suddivisa in iniziale e istantanea. Il primo di loro è un caso speciale del secondo. La velocità istantanea è la velocità che può essere trovata in un dato momento. E dall'inizio, probabilmente, tutto è chiaro.
compito
Una parte considerevole della teoria è stata studiata da noi all'inizio diparagrafi precedenti. Ora resta solo da dare le formule di base. Ma lo faremo anche meglio: non solo prenderemo in considerazione le formule, ma le applicheremo anche nella risoluzione del problema per consolidare finalmente le conoscenze acquisite. Nella cinematica, viene utilizzato un intero set di formule, combinandole, è possibile ottenere tutto ciò che è necessario per una soluzione. Diamo un problema con due condizioni per capirlo completamente.
Il ciclista frena dopo aver tagliato il traguardoCaratteristiche. Gli ci vollero cinque secondi per fermarsi completamente. Scopri con quale accelerazione ha frenato e quale spazio di frenata è riuscito a percorrere. Lo spazio di frenata è considerato lineare, si presume che la velocità finale sia zero. Al momento di tagliare il traguardo, la velocità era pari a 4 metri al secondo.
In effetti, il problema è piuttosto interessante e non lo èsemplice come potrebbe sembrare a prima vista. Se proviamo a prendere la formula della distanza in cinematica (S = Vot + (-) (at ^ 2/2)), non ne verrà fuori nulla, poiché avremo un'equazione con due variabili. Cosa fare in questo caso? Possiamo procedere in due modi: prima calcolare l'accelerazione sostituendo i dati nella formula V = Vo - at, oppure esprimere l'accelerazione da lì e sostituirla nella formula della distanza. Usiamo il primo metodo.
Quindi la velocità finale è zero.Iniziale: 4 metri al secondo. Trasferendo i valori corrispondenti ai lati sinistro e destro dell'equazione, otteniamo un'espressione per l'accelerazione. Eccolo: a = Vo / t. Quindi, sarà pari a 0,8 metri al secondo quadrato e avrà un carattere frenante.
Passiamo alla formula della distanza. Ci limitiamo a sostituire i dati. Otteniamo la risposta: lo spazio di frenata è di 10 metri.
