Vilka är de grundläggande begreppenkinematik? Vilken typ av vetenskap är detta i allmänhet och vad studerar det? Idag kommer vi att prata om vad kinematik är, vad de grundläggande begreppen kinematik är i problem och vad de betyder. Låt oss dessutom prata om de kvantiteter som vi oftast måste hantera.
Kinematik. Grundläggande begrepp och definitioner
Låt oss först prata om vad hon ärpresenterar. En av de mest studerade fysikdelarna i skolkursen är mekanik. Det följs i obestämd ordning av molekylärfysik, elektricitet, optik och några andra områden, såsom till exempel kärn- och atomprofysik. Men låt oss titta närmare på mekaniken. Denna gren av fysik behandlar studien av kropparnas mekaniska rörelse. Den etablerar några mönster och studerar dess metoder.
Kinematik som en del av mekanik
Den senare är uppdelad i tre delar:kinematik, dynamik och statik. Dessa tre undervetenskaper, om du kan kalla dem så, har vissa särdrag. Till exempel studerar statik jämviktsreglerna för mekaniska system. Omedelbart kommer associering med skalor att tänka på. Dynamik studerar kroppens rörelser, men samtidigt uppmärksammar de krafter som verkar på dem. Men kinematiken gör samma sak, bara kraften tas inte med i beräkningen. Följaktligen beaktas inte massorna av dessa kroppar i uppgifterna.
Grundläggande begrepp för kinematik. Mekanisk rörelse
Ämnet i denna vetenskap är materialetpunkt. Det förstås som en kropp vars dimensioner, i jämförelse med ett visst mekaniskt system, kan försummas. Detta är den så kallade idealiserade kroppen, som liknar en idealgas, som anses i avsnittet av molekylär fysik. I allmänhet spelar begreppet en materiell punkt, både inom mekanik i allmänhet och i kinematik i synnerhet, en ganska viktig roll. Den så kallade translationella rörelsen övervägs oftast.
Vad betyder detta och vad kan det vara?
Vanligtvis är rörelser uppdelade i roterande ochprogressiv. De grundläggande begreppen för kinematik för translationell rörelse är främst associerade med de mängder som används i formlerna. Vi kommer att prata om dem senare, men låt oss nu återvända till den typ av rörelse. Det är uppenbart att om vi talar om rotation, så roterar kroppen. Följaktligen kommer translationell rörelse att kallas kroppens rörelse i ett plan eller linjärt.
Teoretisk grund för att lösa problem
Kinematik, vars grundläggande begrepp och formlervi överväger nu, har ett stort antal uppgifter. Detta uppnås genom konventionell kombinatorik. En av mångfaldsmetoderna här är att ändra okända förhållanden. Ett och samma problem kan presenteras i olika ljus, helt enkelt genom att ändra målet för sin lösning. Det krävs att hitta avstånd, hastighet, tid, acceleration. Som du kan se finns det ett stort hav av alternativ. Om du ansluter villkoren för fritt fall här blir utrymmet helt enkelt otänkbart.
Mängder och formler
Först och främst gör vi en varning.Som ni vet kan kvantiteter vara av dubbel karaktär. Å ena sidan kan detta eller det numeriska värdet motsvara ett visst värde. Men å andra sidan kan det också ha en riktningsfördelning. Till exempel en våg. Inom optik står vi inför ett sådant koncept som våglängd. Men om det finns en sammanhängande ljuskälla (samma laser), har vi att göra med en stråle av planpolariserade vågor. Således kommer vågen att motsvara inte bara ett numeriskt värde som indikerar dess längd utan också en given utbredningsriktning.
Klassiskt exempel
Sådana fall är analoga i mekaniken.Låt oss säga att en vagn rullar framför oss. Av rörelsens natur kan vi bestämma vektorkarakteristiken för dess hastighet och acceleration. Det blir lite svårare att göra detta när du går framåt (till exempel på ett plant golv), så vi kommer att överväga två fall: när vagnen rullar upp och när den rullar ner.
Så, låt oss föreställa oss att vagnen går upplätt förspänning. I det här fallet kommer det att sakta ner om externa krafter inte verkar på det. Men i motsatt situation, nämligen när vagnen rullar ner från topp till botten kommer den att accelerera. I två fall riktas hastigheten dit objektet rör sig. Detta bör tas som regel. Men acceleration kan ändra vektorn. Vid retardation riktas den i motsatt riktning mot hastighetsvektorn. Detta förklarar avmattningen. En liknande logisk kedja kan tillämpas på den andra situationen.
Andra kvantiteter
Vi pratade bara om det faktum att inom kinematikde fungerar inte bara med skalära värden utan också med vektorvärden. Låt oss nu ta det ett steg längre. Förutom hastighet och acceleration används egenskaper som avstånd och tid när man löser problem. Förresten är hastigheten uppdelad i initial och omedelbar. Den första av dem är ett specialfall av det andra. Momentan hastighet är den hastighet som kan hittas vid varje given tidpunkt. Och från början är förmodligen allt klart.
uppgift
En betydande del av teorin studerades av oss tidigare underföregående stycken. Nu återstår bara att ge grundformlerna. Men vi kommer att göra ännu bättre: vi kommer inte bara att överväga formlerna utan också tillämpa dem när vi löser ett problem för att slutligen konsolidera den kunskap som erhållits. Inom kinematik används en hel uppsättning formler som kombinerar vilka du kan uppnå allt som behövs för en lösning. Låt oss ge ett problem med två villkor för att förstå detta helt.
Cyklisten bromsar efter att ha passerat mållinjenfunktioner. Det tog honom fem sekunder att sluta helt. Ta reda på med vilken acceleration han bromsade, samt vilket bromssträcka han lyckades gå. Tänk på att bromssträckan är linjär, ta sluthastigheten lika med noll. När du korsade mållinjen var hastigheten lika med 4 meter per sekund.
Faktum är att problemet är ganska intressant och inteså enkelt som det kan verka vid första anblicken. Om vi försöker ta avståndsformeln i kinematik (S = Vot + (-) (vid ^ 2/2)), kommer ingenting att uppstå, eftersom vi kommer att ha en ekvation med två variabler. Vad ska du göra i det här fallet? Vi kan gå på två sätt: först beräkna accelerationen genom att ersätta data i formeln V = Vo - at, eller uttrycka accelerationen därifrån och ersätt den med distansformeln. Låt oss använda den första metoden.
Så sluthastigheten är noll.Initial - 4 meter per sekund. Genom att överföra motsvarande värden till vänster och höger sida av ekvationen uppnår vi uttrycket för accelerationen. Här är det: a = Vo / t. Således blir den lika med 0,8 meter per sekund i kvadrat och kommer att ha en bromskaraktär.
Låt oss gå vidare till avståndsformeln. Vi infogar bara data i den. Vi får svaret: bromssträckan är 10 meter.
