Wat zijn de basisconceptenkinematica? Wat voor soort wetenschap is dit en wat bestudeert het? Vandaag zullen we praten over wat kinematica is, welke basisconcepten van kinematica in de problemen zitten en wat ze betekenen. Daarnaast zullen we het hebben over de hoeveelheden waarmee we het vaakst te maken hebben.
Kinematica. Basisconcepten en definities
Для начала поговорим о том, что она собой vertegenwoordigt. Een van de meest bestudeerde takken van natuurkunde in een schoolopleiding is mechanica. Moleculaire fysica, elektriciteit, optica en enkele andere secties, zoals bijvoorbeeld nucleaire en atoomfysica, volgen in een niet-gespecificeerde volgorde. Maar laten we de mechanica eens nader bekijken. Deze tak van de fysica bestudeert de mechanische beweging van lichamen. Het stelt enkele wetten vast en bestudeert zijn methoden.
Kinematica als onderdeel van mechanica
Dit laatste is onderverdeeld in drie delen:kinematica, dynamica en statica. Deze drie subwetenschappen, als je ze zo mag noemen, hebben enkele eigenaardigheden. Statica bestudeert bijvoorbeeld de evenwichtsregels van mechanische systemen. Ik denk meteen aan de associatie met weegschaal. Dynamica bestudeert de bewegingswetten van lichamen, maar besteedt tegelijkertijd aandacht aan de krachten die erop inwerken. Maar de kinematica doet hetzelfde, alleen met de kracht wordt geen rekening gehouden. Bijgevolg wordt bij de taken geen rekening gehouden met de massa van dezelfde lichamen.
Basisconcepten van kinematica. Mechanisch uurwerk
Het onderwerp in deze wetenschap is het materiaalpunt. Het wordt opgevat als een lichaam waarvan de afmetingen, in vergelijking met een bepaald mechanisch systeem, kunnen worden verwaarloosd. Dit is het zogenaamde geïdealiseerde lichaam, vergelijkbaar met een ideaal gas, dat wordt beschouwd in de sectie moleculaire fysica. In het algemeen speelt het concept van een materieel punt, zowel in de mechanica in het algemeen als in de kinematica in het bijzonder, een vrij belangrijke rol. De zogenaamde voorwaartse beweging wordt het vaakst overwogen.
Wat betekent dit en wat kan het zijn?
Gewoonlijk zijn bewegingen onderverdeeld in rotatie enprogressief. De basisconcepten van de kinematica van translatiebeweging worden voornamelijk geassocieerd met de grootheden die in de formules worden gebruikt. We zullen er later over praten, maar laten we nu teruggaan naar het type beweging. Het is duidelijk dat als we het hebben over rotatie, het lichaam roteert. Dienovereenkomstig wordt translatiebeweging de beweging van het lichaam in een vlak of lineair genoemd.
Theoretische basis voor het oplossen van problemen
Kinematica, waarvan de basisconcepten en formulesdie we nu overwegen, heeft een groot aantal taken. Dit wordt bereikt door conventionele combinatoriek. Een van de diversiteitsmethoden hier is het veranderen van onbekende omstandigheden. Een en hetzelfde probleem kan in een ander daglicht worden gesteld, simpelweg door het doel van de oplossing te veranderen. Het is vereist om afstand, snelheid, tijd, versnelling te vinden. Zoals u kunt zien, is er een zee aan opties. Als je hier de voorwaarden van vrije val met elkaar verbindt, wordt de ruimte simpelweg onvoorstelbaar.
Hoeveelheden en formules
Allereerst maken we een voorbehoud.Zoals u weet, kunnen hoeveelheden een tweeledig karakter hebben. Enerzijds kan deze of gene numerieke waarde overeenkomen met een bepaalde waarde. Maar aan de andere kant kan het ook een distributierichting hebben. Bijvoorbeeld een golf. In de optica worden we geconfronteerd met een concept als golflengte. Maar als er een coherente lichtbron is (dezelfde laser), dan hebben we te maken met een straal vlakgepolariseerde golven. De golf zal dus niet alleen overeenkomen met een numerieke waarde die de lengte aangeeft, maar ook met een bepaalde voortplantingsrichting.
Klassiek voorbeeld
Dergelijke gevallen zijn analoog in mechanica.Laten we zeggen dat er een kar voor ons aan het rollen is. Door de aard van de beweging kunnen we de vectorkenmerken van zijn snelheid en versnelling bepalen. Het zal iets moeilijker zijn om dit te doen terwijl je vooruitgaat (bijvoorbeeld op een vlakke vloer), dus we zullen twee gevallen beschouwen: wanneer de kar oprolt en wanneer hij naar beneden rolt.
Laten we ons dus voorstellen dat de kar omhoog gaatlichte helling. In dit geval zal het vertragen als er geen externe krachten op inwerken. Maar in de tegenovergestelde situatie, namelijk wanneer de kar van boven naar beneden rolt, zal hij versnellen. In twee gevallen wordt de snelheid gericht op waar het object beweegt. Dit moet als regel worden opgevat. Maar versnelling kan de vector veranderen. Bij het vertragen wordt het in de richting tegengesteld aan de snelheidsvector gericht. Dit verklaart de vertraging. Een vergelijkbare logische keten kan worden toegepast op de tweede situatie.
Andere hoeveelheden
We hebben het er net over gehad in kinematicawerken niet alleen met scalaire waarden, maar ook met vectorwaarden. Laten we nu nog een stap verder gaan. Bij het oplossen van problemen worden naast snelheid en acceleratie ook kenmerken als afstand en tijd gebruikt. Overigens is snelheid onderverdeeld in begin en moment. De eerste is een speciaal geval van de tweede. Ogenblikkelijke snelheid is de snelheid die op een bepaald moment kan worden gevonden. En vanaf het begin is waarschijnlijk alles duidelijk.
taak
Een aanzienlijk deel van de theorie is eerder door ons bestudeerdvorige paragrafen. Nu blijft het alleen om de basisformules te geven. Maar we zullen het nog beter doen: we zullen niet alleen de formules bekijken, maar ze ook toepassen bij het oplossen van een probleem om uiteindelijk de opgedane kennis te consolideren. In kinematica wordt een hele reeks formules gebruikt, die combineren, je kunt alles bereiken wat nodig is voor een oplossing. Laten we een probleem geven met twee voorwaarden om dit volledig te begrijpen.
De renner remt na het passeren van de finishlijnKenmerken. Het kostte hem vijf seconden om volledig tot stilstand te komen. Ontdek met welke versnelling hij remde en welke remweg hij wist af te leggen. Beschouw de remweg als lineair, neem de eindsnelheid gelijk aan nul. Op het moment van het passeren van de finishlijn was de snelheid gelijk aan 4 meter per seconde.
In feite is het probleem best interessant en nietzo simpel als het op het eerste gezicht lijkt. Als we de afstandsformule in de kinematica proberen te nemen (S = Vot + (-) (op ^ 2/2)), dan zal er niets van komen, omdat we een vergelijking hebben met twee variabelen. Wat moet u in dit geval doen? We kunnen op twee manieren gaan: bereken eerst de versnelling door de gegevens in de formule V = Vo - at te substitueren, of druk de versnelling van daaruit uit en vervang deze door de afstandsformule. Laten we de eerste methode gebruiken.
Dus de eindsnelheid is nul.Initieel - 4 meter per seconde. Door de overeenkomstige waarden naar de linker- en rechterkant van de vergelijking over te brengen, krijgen we een uitdrukking voor de versnelling. Hier is het: a = Vo / t. Het zal dus gelijk zijn aan 0,8 meter per seconde in het kwadraat en zal een remmend karakter hebben.
We kijken naar de afstandsformule. We vervangen er gewoon gegevens in. We krijgen het antwoord: de remweg is 10 meter.
