Aké sú základné pojmy kinematiky? Čo je to za vedu a čo študuje? Dnes si povieme, čo je kinematika, aké základné pojmy kinematiky sa odohrávajú v úlohách a čo znamenajú. Okrem toho si povedzme o množstvách, s ktorými sa najčastejšie stretávame.
Kinematika. Základné pojmy a definície
Najprv si povedzme, čo to je. Jednou z najviac študovaných častí fyziky v školskom kurze je mechanika. V neurčitom poradí nasleduje molekulová fyzika, elektrina, optika a niektoré ďalšie odvetvia, ako napríklad jadrová a atómová fyzika. Poďme sa však bližšie pozrieť na mechaniku. Tento odbor fyziky sa zaoberá štúdiom mechanického pohybu telies. Vytvára niektoré vzorce a študuje svoje metódy.
Kinematika ako súčasť mechaniky
Posledná je rozdelená do troch častí: kinematika, dynamika a statika. Tieto tri podvedy, ak ich tak môžete nazvať, majú určité zvláštnosti. Statika napríklad študuje pravidlá pre rovnováhu mechanických sústav. Okamžite príde na myseľ asociácia so šupinami. Dynamika študuje zákonitosti pohybu telies, no zároveň venuje pozornosť silám, ktoré na ne pôsobia. Ale kinematika robí to isté, len sily sa neberú do úvahy. V dôsledku toho sa hmotnosť tých istých telies neberie do úvahy pri úlohách.
Základné pojmy kinematiky. Mechanický pohyb
Predmetom tejto vedy je hmotný bod. Rozumie sa ním teleso, ktorého rozmery v porovnaní s určitým mechanickým systémom možno zanedbať. Toto takzvané idealizované teleso je 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. Najbežnejšie považovaný za takzvaný translačný pohyb.
Čo to znamená a čo by to mohlo byť?
Pohyby sa zvyčajne delia na rotačné a translačné. Základné pojmy kinematiky translačného pohybu súvisia najmä s veličinami použitými vo vzorcoch. Povieme si o nich neskôr, no zatiaľ sa vráťme k typu pohybu. Je jasné, že ak hovoríme o rotačnom, tak sa telo točí. Podľa toho sa translačný pohyb nazýva pohyb tela v rovine alebo lineárne.
Teoretický základ pre riešenie problémov
Kinematika, ktorej základné pojmy a vzorce teraz uvažujeme, má obrovské množstvo úloh. To sa dosahuje pomocou obvyklej kombinatoriky. Jednou z metód diverzity je zmeniť neznáme podmienky. Jeden a ten istý problém môže byť prezentovaný v inom svetle jednoduchou zmenou účelu jeho riešenia. Je potrebné nájsť vzdialenosť, rýchlosť, čas, zrýchlenie. Ako vidíte, existuje veľa možností. Ak sem zahrnieme podmienky voľného pádu, priestor sa stane jednoducho nepredstaviteľným.
Hodnoty a vzorce
V prvom rade urobme jednu rezerváciu. Ako je známe, množstvá môžu mať dvojaký charakter. Na jednej strane môže určitá číselná hodnota zodpovedať určitej hodnote. Ale na druhej strane môže mať aj smer distribúcie. 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 analógiou v mechanike. Povedzme, že sa pred nami valí vozík. Autor:charakter pohybu, vieme určiť vektorovú charakteristiku jeho rýchlosti a zrýchlenia. Pri pohybe vpred (napríklad na rovnej podlahe) to bude trochu náročnejšie, preto zvážime dva prípady: keď sa vozík zroluje a keď sa zroluje dole.
Predstavme si, že vozík ide mierne nahor. V tomto prípade sa spomalí, ak naň nepôsobia žiadne vonkajšie sily. Ale v opačnej situácii, konkrétne keď sa vozík skotúľa, zrýchli. Rýchlosť v dvoch prípadoch smeruje k tomu, 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 hodnoty
Práve sme hovorili o tom, že v kinematike sa pracuje nielen so skalárnymi veličinami, 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 s iniciálou je pravdepodobne všetko jasné.
Úloha
Veľkú časť teórie sme študovali skôr v predchádzajúcich odsekoch. Teraz zostáva len uviesť základné vzorce. Urobíme však ešte lepšie: vzorce nielen zohľadníme, ale ich aj použijeme pri riešení problému, aby sme na tofinalizovať nadobudnuté vedomosti. Kinematika používa celú sadu vzorcov, ktorých kombináciou môžete dosiahnuť všetko, čo potrebujete vyriešiť. Tu je problém s dvoma podmienkami, aby ste to úplne pochopili.
Cyklista po prejazde cieľovou čiarou spomalí. Trvalo mu päť sekúnd, kým sa úplne zastavil. Zistite, s akým zrýchlením spomalil, ako aj to, akú brzdnú dráhu stihol prejsť. Brzdná dráha sa považuje za lineárnu, konečná rýchlosť sa rovná nule. V momente prekročenia cieľovej čiary bola rýchlosť 4 metre za sekundu.
V skutočnosti je táto úloha celkom zaujímavá a nie taká jednoduchá, 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. Ako v takomto prípade postupovať? Môžeme ísť dvoma spôsobmi: najskôr vypočítať zrýchlenie dosadením údajov do vzorca V=Vo - at, alebo zrýchlenie vyjadriť odtiaľ a dosadiť do vzorca vzdialenosti. Použime prvý spôsob.
Takže konečná rýchlosť je nula. Počiatočná rýchlosť - 4 metre za sekundu. Prenesením zodpovedajúcich veličín 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.
Prejdite na vzorec vzdialenosti. Jednoducho do nej dosadíme dáta. Dostávame odpoveď: brzdná dráha je 10 metrov.
