Care sunt conceptele de bazăcinematică? Ce fel de știință este aceasta în general și ce studiază? Astăzi vom vorbi despre ce este cinematica, ce concepte de bază ale cinematicii au loc în probleme și ce înseamnă acestea. În plus, să vorbim despre cantitățile cu care avem de-a face cel mai adesea.
Cinematică. Concepte de bază și definiții
Mai întâi, să vorbim despre ce este ea.cadouri. Una dintre cele mai studiate secțiuni de fizică din cursul școlii este mecanica. Este urmată într-o ordine nedefinită de fizica moleculară, electricitate, optică și alte domenii, cum ar fi, de exemplu, fizica nucleară și atomică. Dar să aruncăm o privire mai atentă asupra mecanicii. Această ramură a fizicii se ocupă cu studiul mișcării mecanice a corpurilor. Ea stabilește unele tipare și își studiază metodele.
Cinematica ca parte a mecanicii
Acesta din urmă este împărțit în trei părți:cinematică, dinamică și statică. Aceste trei sub-științe, dacă le puteți numi așa, au unele particularități. De exemplu, statica studiază regulile de echilibru ale sistemelor mecanice. Îmi vine imediat în minte asocierea cu solzi. Dinamica studiază legile mișcării corpurilor, dar în același timp atrage atenția asupra forțelor care acționează asupra lor. Dar cinematica face același lucru, doar că forța nu este luată în considerare. În consecință, masa corpului însuși nu este luată în considerare în sarcini.
Concepte de bază ale cinematicii. Mișcare mecanică
Subiectul în această știință este materialulpunct. Este înțeles ca un corp ale cărui dimensiuni, în comparație cu un anumit sistem mecanic, pot fi neglijate. Acesta este așa-numitul corp idealizat, asemănător unui gaz ideal, care este considerat în secțiunea de fizică moleculară. În general, conceptul de punct material, atât în mecanică în general, cât și în cinematică în special, joacă un rol destul de important. Așa-numita mișcare de translație este cel mai adesea luată în considerare.
Ce înseamnă asta și ce poate fi?
De obicei, mișcările sunt împărțite în rotație șiprogresivă. Conceptele de bază ale cinematicii mișcării de translație sunt asociate în principal cu mărimile utilizate în formule. Despre ele vom vorbi mai târziu, dar deocamdată să revenim la tipul de mișcare. Este clar că dacă vorbim de rotație, atunci corpul se rotește. În consecință, mișcarea de translație va fi numită mișcarea corpului într-un plan sau liniar.
Baza teoretică pentru rezolvarea problemelor
Cinematica, ale cărei concepte și formule de bazăluăm în considerare acum, are un număr mare de sarcini. Acest lucru se realizează prin combinatorie convențională. Una dintre metodele de diversitate aici este schimbarea condițiilor necunoscute. Una și aceeași problemă poate fi prezentată într-o lumină diferită, prin simpla schimbare a scopului soluției sale. Este necesar să găsiți distanța, viteza, timpul, accelerația. După cum puteți vedea, există o mulțime de opțiuni. Dacă conectezi condițiile de cădere liberă aici, spațiul devine pur și simplu de neimaginat.
Cantități și formule
În primul rând, vom face o avertizare.După cum știți, cantitățile pot fi de natură dublă. Pe de o parte, o anumită valoare poate corespunde unei anumite valori numerice. Dar, pe de altă parte, poate avea și o direcție de propagare. De exemplu, un val. În optică, ne confruntăm cu un astfel de concept precum lungimea de undă. Dar dacă există o sursă de lumină coerentă (același laser), atunci avem de-a face cu un fascicul de unde polarizate plane. Astfel, unda va corespunde nu numai unei valori numerice care indică lungimea sa, ci și unei direcții date de propagare.
Exemplu clasic
Astfel de cazuri sunt analoge în mecanică.Să presupunem că o căruță se rostogolește în fața noastră. Prin natura mișcării, putem determina caracteristicile vectoriale ale vitezei și accelerației sale. Va fi puțin mai dificil să faceți acest lucru atunci când mergeți înainte (de exemplu, pe o podea plată), așa că vom lua în considerare două cazuri: când căruciorul se rostogolește și când se rostogolește în jos.
Deci, să ne imaginăm că căruciorul urcăpanta usoara. În acest caz, va încetini dacă forțele externe nu acționează asupra lui. Dar în situația opusă, și anume, atunci când căruciorul se rostogolește de sus în jos, acesta va accelera. În două cazuri, viteza este direcționată către locul în care obiectul se mișcă. Acest lucru ar trebui luat ca o regulă. Dar accelerația poate schimba vectorul. La decelerare, este îndreptată în direcția opusă vectorului viteză. Aceasta explică încetinirea. Un lanț logic similar poate fi aplicat celei de-a doua situații.
Alte cantitati
Tocmai am vorbit despre faptul că în cinematicăoperează nu numai cu valori scalare, ci și cu valori vectoriale. Acum să facem un pas mai departe. Pe lângă viteză și accelerație, la rezolvarea problemelor se folosesc caracteristici precum distanța și timpul. Apropo, viteza este împărțită în inițială și instantanee. Primul dintre ele este un caz special al celui de-al doilea. Viteza instantanee este viteza care poate fi găsită la un moment dat. Și de la început, probabil, totul este clar.
Sarcină
O parte considerabilă a teoriei a fost studiată de noi mai devreme înparagrafele anterioare. Acum rămâne doar să dam formulele de bază. Dar ne vom descurca și mai bine: nu vom lua în considerare doar formulele, ci le vom aplica și atunci când rezolvăm o problemă pentru a consolida în sfârșit cunoștințele acumulate. În cinematică, se folosește un întreg set de formule, combinând care, puteți obține tot ceea ce este necesar pentru o soluție. Să dăm o problemă cu două condiții pentru a înțelege acest lucru complet.
Ciclistul frânează după ce a trecut linia de sosireCaracteristici. I-au luat cinci secunde să se oprească complet. Află cu ce accelerație a frânat, precum și ce distanță de frânare a reușit să parcurgă. Distanța de frânare este considerată liniară, viteza finală se presupune a fi zero. În momentul trecerii liniei de sosire, viteza era egală cu 4 metri pe secundă.
De fapt, problema este destul de interesantă și nupe cât de simplu ar părea la prima vedere. Dacă încercăm să luăm formula distanței în cinematică (S = Vot + (-) (la ^ 2/2)), atunci nu va rezulta nimic, deoarece vom avea o ecuație cu două variabile. Ce să faci în acest caz? Putem merge în două moduri: mai întâi calculați accelerația prin înlocuirea datelor în formula V = Vo - at, sau exprimați accelerația de acolo și înlocuiți-o în formula distanței. Să folosim prima metodă.
Deci viteza finală este zero.Inițial - 4 metri pe secundă. Transferând valorile corespunzătoare în partea stângă și dreaptă a ecuației, obținem o expresie pentru accelerație. Iată: a = Vo / t. Astfel, acesta va fi egal cu 0,8 metri pe secundă pătrat și va avea caracter de frânare.
Să trecem la formula distanței. Pur și simplu substituim date în el. Primim răspunsul: distanța de frânare este de 10 metri.
