Čo je kinematika? Ide o podoblasť mechaniky, ktorá študuje matematické a geometrické metódy opisu pohybu idealizovaných objektov. Rozdeľujú sa do niekoľkých kategórií. Témou dnešného článku budú aspekty, ktoré nejakým spôsobom súvisia s pojmom „bodová kinematika“. Budeme sa venovať mnohým témam, ale začneme najzákladnejšími pojmami a vysvetleniami ich aplikácie v tejto oblasti.
Aké predmety sa považujú za?
Ak je kinematika odvetvie fyziky, ktoré študuje, ako opísať pohyb telies v priestoroch rôznych veľkostí, potom musíte pracovať s telesami samotnými, však? Ak chcete rýchlo pochopiť, čo je v stávke, môžete nájsť multimediálnu lekciu určenú pre študentov. Kinematika je vo všeobecnosti jednoduchá na pochopenie, ak rozumiete jej základom. Keď sa s nimi zoznámite, všimnete si, že v teórii sú informácie, že tento odbor fyziky študuje zákony pohybu hmotných objektov.bodov. Všimnite si, ako je zovšeobecnená definícia objektov. Na druhej strane, hmotné body nie sú jedinými objektmi, ktoré kinematika zvažuje. Toto odvetvie fyziky študuje princípy pohybu absolútne tuhých telies a ideálnych tekutín. Veľmi často sú všetky tieto tri pojmy spojené do jedného, jednoducho povedané „idealizované objekty“. Idealizácia je v tomto prípade potrebná pre konvencie výpočtov a odklon od možných systematických chýb. Ak sa pozriete na definíciu hmotného bodu, všimnete si, že sa o ňom píše: ide o teleso, ktorého rozmery možno v zodpovedajúcej situácii zanedbať. Dá sa to chápať takto: v porovnaní s prejdenou vzdialenosťou sú lineárne rozmery objektu zanedbateľné.
Čo sa používa na popis?
Ako už bolo spomenuté, kinematika je podsekcia mechaniky, ktorá študuje, ako opísať pohyb bodu. Ale ak je to tak, znamená to, že na vykonávanie takýchto operácií sú potrebné niektoré základné koncepty a princípy, ako napríklad axiomatické? Áno. A v našom prípade sú. Po prvé, v kinematike je pravidlom riešiť problémy bez spätného pohľadu na sily pôsobiace na hmotný bod. Všetci veľmi dobre vieme, že teleso sa zrýchli alebo spomalí, ak naň pôsobí určitá sila. A kinematika je podsekcia, ktorá vám umožňuje pracovať so zrýchlením. Neberie sa tu však do úvahy povaha vznikajúcich síl. Na popis pohybu sa používajú metódy matematickej analýzy, lineárna a priestorová geometria aaj algebra. Určitú úlohu zohrávajú aj súradnicové siete a samotné súradnice. Ale o tom si povieme trochu neskôr.
História stvorenia
Prvé práce o kinematike zostavil veľký vedec Aristoteles. Bol to on, kto vytvoril niektoré zo základných princípov tohto odvetvia. A aj keď jeho práce a závery obsahovali množstvo mylných názorov a úvah, jeho diela majú stále veľkú hodnotu pre modernú fyziku. Aristotelove diela následne študoval Galileo Galilei. Uskutočnil slávne experimenty so šikmou vežou v Pise, keď skúmal zákonitosti procesu voľného pádu telesa. Po preštudovaní všetkého zvnútra aj zvonka Galileo podrobil Aristotelove úvahy a závery tvrdej kritike. Napríklad, ak ten druhý napísal, že sila je príčinou pohybu, Galileo dokázal, že sila je príčinou zrýchlenia, ale nie to, že telo sa zdvihne a začne sa pohybovať a pohybovať sa. Podľa Aristotela mohlo teleso nadobudnúť rýchlosť iba vtedy, keď bolo vystavené určitej sile. Vieme však, že tento názor je chybný, pretože existuje rovnomerný translačný pohyb. Dokazujú to opäť vzorce kinematiky. A prejdeme k ďalšej otázke.
Kinematika. fyzika. Základné pojmy
V tejto časti je niekoľko základných princípov a definícií. Začnime tým hlavným.
Mechanický pohyb
Pravdepodobne zo školskej lavice sa snažíme nastoliť predstavu o tom, čo možno považovať za mechanický pohyb. Zaoberáme sa tým denne, každú hodinu, každú sekundu. Mechanický pohyb budeme považovať za proces, ku ktorému dochádza v priestore v priebehu času, konkrétne za zmenu polohy telesa. Súčasne sa na proces často aplikuje relativita, to znamená, že sa hovorí, že poloha, povedzme, prvého telesa sa zmenila vzhľadom na polohu druhého. Predstavme si, že máme na štartovej čiare dve autá. Rozsvietil sa pokyn operátora alebo svetlá - a autá vzlietli. Hneď na začiatku je už zmena polohy. Navyše sa o tom dá dlho a zdĺhavo rozprávať: o pretekárovi, o štartovej čiare, o stálom divákovi. Ale možno je myšlienka jasná. To isté možno povedať o dvoch ľuďoch, ktorí idú buď jedným smerom, alebo rôznymi smermi. Pozícia každého z nich voči druhému sa mení v každom okamihu.
Referenčný systém
Kinematika, fyzika – všetky tieto vedy používajú taký základný koncept, akým sú referenčné rámce. V skutočnosti hrá veľmi dôležitú úlohu a používa sa v praktických problémoch takmer všade. S referenčným rámcom môžu byť spojené ďalšie dva dôležité komponenty.
Sieť súradníc a súradnice
Tie druhé nie sú nič iné ako zbierka čísel a písmen. Pomocou určitých logických nastavení si môžeme poskladať svoje vlastnéjednorozmernú alebo dvojrozmernú súradnicovú mriežku, ktorá nám umožní riešiť najjednoduchšie problémy zmeny polohy hmotného bodu za daný časový úsek. Zvyčajne sa v praxi používa dvojrozmerná súradnicová mriežka s osami X ("x") a Y ("y"). V trojrozmernom priestore pridáva os Z („z“) a v jednorozmernom priestore je prítomné iba X. Delostrelci a prieskumníci často pracujú so súradnicami. A prvýkrát sa s nimi stretávame na základnej škole, keď začíname kresliť segmenty určitej dĺžky. Koniec koncov, promócia nie je nič iné ako použitie súradníc na označenie začiatku a konca.
Kinematika 10. stupeň. Množstvo
Hlavné veličiny používané pri riešení problémov kinematiky hmotného bodu sú vzdialenosť, čas, rýchlosť a zrýchlenie. O posledných dvoch si povedzme podrobnejšie. Obe tieto veličiny sú vektorové. Inými slovami, majú nielen číselný ukazovateľ, ale aj určitý vopred určený smer. Pohyb telesa nastane v smere, v ktorom smeruje vektor rýchlosti. Zároveň netreba zabúdať na vektor zrýchlenia, ak máme prípad nerovnomerného pohybu. Zrýchlenie môže byť nasmerované rovnakým smerom alebo opačným smerom. Ak sú spolu nasmerované, potom sa telo začne pohybovať rýchlejšie a rýchlejšie. Ak sú oproti, potom sa objekt spomalí, kým sa nezastaví. Potom, v prítomnosti zrýchlenia, telo nadobudne opačnú rýchlosť, to znamená, že sa bude pohybovať v opačnom smere. To všetko v praxi veľmi, veľmi názorne ukazuje kinematika. 10. ročník je presne takýobdobie, keď je táto časť fyziky dostatočne odhalená.
Vzorce
Kinematické vzorce sú pomerne jednoduché na výstup aj na zapamätanie. Napríklad vzorec pre vzdialenosť prejdenú objektom za daný čas je nasledujúci: S=VoT + aT^2/2. Ako vidíme, na ľavej strane máme presne rovnakú vzdialenosť. Na pravej strane nájdete počiatočnú rýchlosť, čas a zrýchlenie. Znamienko plus je len podmienené, pretože zrýchlenie môže nadobudnúť zápornú skalárnu hodnotu počas procesu spomaľovania objektu. Vo všeobecnosti kinematika pohybu predpokladá existenciu jedného typu rýchlosti, neustále hovoríme „počiatočná“, „konečná“, „okamžitá“. Okamžitá rýchlosť sa objaví v určitom časovom bode. Ale koniec koncov, ak si to myslíte, potom konečné alebo počiatočné zložky nie sú nič iné ako jeho konkrétne prejavy, však? Téma „Kinematika“je medzi školákmi pravdepodobne obľúbená, pretože je jednoduchá a zaujímavá.
Príklady problémov
V najjednoduchšej kinematike existujú celé kategórie veľmi odlišných úloh. Všetky sú tak či onak spojené s pohybom hmotného bodu. Napríklad v niektorých je potrebné určiť vzdialenosť, ktorú telo prejde za určitý čas. V tomto prípade môžu byť známe parametre ako počiatočná rýchlosť a zrýchlenie. Alebo možno študent dostane úlohu, ktorá bude spočívať len v potrebe vyjadriť a vypočítať zrýchlenie telesa. Vezmime si príklad. Auto štartuje zo statickej polohy. Akú vzdialenosť stihne prejsť za 5 sekúnd, ak je jeho zrýchlenie tri metre,delené druhou druhou?
Na vyriešenie tohto problému potrebujeme vzorec S=VoT + at^2/2. Jednoducho do nej dosadíme dostupné údaje. Je to zrýchlenie a čas. Všimnite si, že výraz Vot bude nulový, pretože počiatočná rýchlosť je nula. Takto dostaneme číselnú odpoveď 75 metrov. To je všetko, problém vyriešený.
Results
Prišli sme teda na základné princípy a definície, uviedli príklad vzorca a porozprávali sa o histórii vzniku tejto podsekcie. Kinematika, ktorej koncept sa zavádza v siedmom ročníku na hodinách fyziky, sa neustále zdokonaľuje v rámci relativistickej (neklasickej) časti.
