Aké sú základné pojmykinematika? Čo je to vo všeobecnosti za vedu a čo študuje? Dnes si povieme, čo je kinematika, aké základné pojmy kinematiky sa odohrávajú v problémoch a čo znamenajú. Okrem toho si povedzme o množstvách, s ktorými sa musíme najčastejšie potýkať.
Kinematika. Základné pojmy a definície
Najprv si povedzme, aká je.darčeky. Jednou z najviac študovaných častí fyziky v školskom kurze je mechanika. V neurčitom poradí nasleduje molekulová fyzika, elektrina, optika a niektoré ďalšie oblasti, ako napríklad jadrová a atómová fyzika. Poďme sa však bližšie pozrieť na mechaniku. Tento odbor fyziky sa zaoberá štúdiom mechanického pohybu telies. Stanovuje niektoré vzorce a študuje svoje metódy.
Kinematika ako súčasť mechaniky
Ten je rozdelený do troch častí:kinematika, dynamika a statika. Tieto tri podvedy, ak ich tak môžete nazvať, majú určité zvláštnosti. Statika napríklad študuje pravidlá rovnováhy mechanických systémov. Okamžite príde na myseľ asociácia so šupinami. Dynamika študuje zákonitosti pohybu telies, no zároveň upozorňuje na sily, ktoré na ne pôsobia. Ale kinematika robí to isté, len sa neberie do úvahy sila. V dôsledku toho sa hmotnosť týchto telies pri úlohách nezohľadňuje.
Základné pojmy kinematiky. Mechanický pohyb
Predmetom tejto vedy je materiálbod. Rozumie sa ním teleso, ktorého rozmery v porovnaní s určitým mechanickým systémom možno zanedbať. Ide o takzvané idealizované telo, podobné ideálnemu plynu, o ktorom sa uvažuje v sekcii molekulárnej fyziky. Vo všeobecnosti pojem hmotný bod, tak v mechanike všeobecne, ako aj v kinematike zvlášť, zohráva dosť dôležitú úlohu. Najčastejšie prichádza do úvahy takzvaný translačný pohyb.
Čo to znamená a čo to môže byť?
Zvyčajne sa pohyby delia na rotačné aprogresívny. Základné pojmy kinematiky translačného pohybu sú spojené najmä s použitými veličinami vo vzorcoch. Povieme si o nich neskôr, no zatiaľ sa vráťme k typu pohybu. Je jasné, že ak hovoríme o rotačnom, tak sa telo otáča. Podľa toho sa translačný pohyb nazýva pohyb telesa v rovine alebo lineárne.
Teoretický základ riešenia problémov
Kinematika, ktorej základné pojmy a vzorceteraz zvažujeme, má obrovské množstvo úloh. To sa dosahuje konvenčnou kombinatorikou. Jednou z metód diverzity je zmena neznámych podmienok. Jeden a ten istý problém môže byť prezentovaný v inom svetle, jednoducho zmenou cieľa jeho riešenia. Je potrebné nájsť vzdialenosť, rýchlosť, čas, zrýchlenie. Ako vidíte, existuje veľké množstvo možností. Ak tu spojíte podmienky voľného pádu, priestor sa stane jednoducho nepredstaviteľným.
Množstvá a vzorce
V prvom rade si dáme jedno upozornenie.Ako viete, množstvá môžu byť dvojakého charakteru. Na jednej strane môže určitá hodnota zodpovedať konkrétnej číselnej hodnote. Ale na druhej strane môže mať aj smer šírenia. Napríklad vlna. V optike sa stretávame s pojmom ako vlnová dĺžka. Ale ak existuje koherentný zdroj svetla (rovnaký laser), potom máme čo do činenia s lúčom rovinne polarizovaných vĺn. Vlne teda bude zodpovedať nielen číselná hodnota označujúca jej dĺžku, ale aj daný smer šírenia.
Klasický príklad
Takéto prípady sú v mechanike analogické.Povedzme, že sa pred nami valí vozík. Podľa charakteru pohybu vieme určiť vektorovú charakteristiku jeho rýchlosti a zrýchlenia. Bude to trochu ťažšie urobiť pri pohybe vpred (napríklad na rovnej podlahe), takže zvážime dva prípady: keď sa vozík zroluje a keď sa zroluje.
Predstavme si teda, že vozík ide horemierny sklon. V tomto prípade sa spomalí, ak naň nebudú pôsobiť vonkajšie sily. Ale v opačnej situácii, teda keď sa vozík valí zhora nadol, zrýchli. V dvoch prípadoch je rýchlosť nasmerovaná tam, kde sa objekt pohybuje. Toto treba brať ako pravidlo. Ale zrýchlenie môže zmeniť vektor. Pri spomaľovaní smeruje opačným smerom ako je vektor rýchlosti. To vysvetľuje spomalenie. Podobný logický reťazec možno použiť aj na druhú situáciu.
Iné množstvá
Práve sme hovorili o tom, že v kinematikepracovať nielen so skalárnymi hodnotami, ale aj s vektorovými. Teraz poďme ešte o krok ďalej. Okrem rýchlosti a zrýchlenia sa pri riešení problémov používajú také charakteristiky ako vzdialenosť a čas. Mimochodom, rýchlosť je rozdelená na počiatočnú a okamžitú. Prvý z nich je špeciálnym prípadom druhého. Okamžitá rýchlosť je rýchlosť, ktorú možno nájsť v akomkoľvek danom čase. A od začiatku je pravdepodobne všetko jasné.
úloha
Značnú časť teórie sme študovali skôr v rpredchádzajúce odseky. Teraz zostáva len uviesť základné vzorce. Urobíme však ešte lepšie: vzorce nielen zvážime, ale ich aj aplikujeme pri riešení problému, aby sme si získané poznatky nakoniec upevnili. V kinematike sa používa celá sada vzorcov, ktorých kombináciou môžete dosiahnuť všetko, čo je potrebné pre riešenie. Aby sme to úplne pochopili, dajme si problém s dvomi podmienkami.
Cyklista po prejazde cieľom brzdíVlastnosti. Trvalo mu päť sekúnd, kým sa úplne zastavil. Zistite, akým zrýchlením brzdil, ako aj akú brzdnú dráhu stihol prejsť. Brzdná dráha sa považuje za lineárnu, konečná rýchlosť sa považuje za nulovú. V momente prejazdu cieľom bola rýchlosť 4 metre za sekundu.
V skutočnosti je problém celkom zaujímavý a nietaké jednoduché, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Ak sa pokúsime vziať vzorec vzdialenosti v kinematike (S = Vot + (-) (pri ^ 2/2)), nič z toho nebude, pretože budeme mať rovnicu s dvoma premennými. Čo robiť v tomto prípade? Môžeme ísť dvoma spôsobmi: najprv vypočítame zrýchlenie dosadením údajov do vzorca V = Vo - at, alebo zrýchlenie vyjadríme odtiaľ a dosadíme do vzorca vzdialenosti. Využime prvý spôsob.
Takže konečná rýchlosť je nulová.Počiatočné - 4 metre za sekundu. Prenesením zodpovedajúcich hodnôt na ľavú a pravú stranu rovnice dosiahneme výraz pre zrýchlenie. Tu je: a = Vo / t. Bude sa teda rovnať 0,8 metra za sekundu na druhú a bude mať brzdný charakter.
Prejdime k vzorcu vzdialenosti. Len doň nahrádzame dáta. Dostávame odpoveď: brzdná dráha je 10 metrov.
