Kaj je kinematika? Opredelitev in koncept

Opis gibanja telesa je način, da kadarkoli določimo njegovo mesto v prostoru. Kaj je kinematika? . Preučuje gibanje telesa z geometrijske strani in ne upošteva vzrokov, to je sil, ki ga proizvajajo .

Kinematika je dolgo časa temeljila na delih zloglasnega Aristotela. Znanstvenik je trdil, da je hitrost padca katerega koli telesa neposredno sorazmerna njeni teži in se ne more premikati v odsotnosti sil. Glavna naloga kinematike je matematična določitev značilnosti gibanja teles in njihovega položaja v času. Za predstavitev ne zahteva novih začetkov in se nanaša na aksiome geometrije.

Opredelitev kinematike je: "To je pododdelek mehanike, ki se preučuje mehansko gibanje . vendar ne upošteva razlogov, ki ga povzročajo . "

Idealizacija kot raziskovalna metoda

Kaj je torej kinematika? To je povezava, ki povezuje mehaniko in geometrijo. Lastnosti fizikalnih teles, tekočih, trdnih in plinastih v mehaniki, katerih del je kinematika, so idealizirane. Kinematiko velja trdnost za absolutno trdno telo. Tj razdalja med dvema deloma se ne more spremeniti. Tekočina kapljanja se šteje za popolnoma nestisljivo itd. Takšen način idealiziranja predmetov študija in način znanstvenega raziskovanja.

V naravi se vse premika in to, kar lahko opazujemo, je relativno, vendar se lahko vedno absolutizira. Gibanje celega telesa se določi, če poznamo gibanje vsake njegove točke. Zato se pred upoštevanjem gibanja telesa upošteva gibanje točk. . V naravi je prosto padanje naravno, enakomerno pospešeno gibanje .

Trajektorija telesa, ki prosto pada, je odvisna od začetnega vektorja hitrosti. Če je bil vržen strogo navpično navzdol, potem je ravno navpičen segment, njegovo gibanje pa je enakomerno spremenljivo.

Uvajanje pojma točke olajša raziskovanje. Študija relativnega gibanja telesa in se ukvarja s kinematiko. Fizika gibanja v krogu na primer pravi, da je hitrost osebe, ki gre vzdolž roba vrtljivega vrtiljaka, enaka vektorski vsoti hitrosti gibanja osebe in hitrosti vrtenja vrtiljaka. To je tako imenovani zakon o hitrosti dodajanja.

Zakon gibanja

Položaj ti materialne točke je določen s tremi koordinatami. Njegovo gibanje je neprekinjen in stalen prehod skozi prostorske točke, ki se pojavljajo skozi čas in jih spremlja sprememba koordinat. . Njegova pot je način, kako se premika .

Kinematika gibanja materialne točke

Poleg idealiziranih teles je ta znanost uvedla koncept materialne točke kot predmet, ki izginja majhno in neskončno majhno težo. Kinematika materialne točke raziskuje predmete, katerih dimenzije se lahko zlahka zanemarijo.

Ker se najprej preučujejo sestavljeni gibi, to je kap v dveh referenčnih sistemih, ki se medsebojno gibljejo, kinematika točke upošteva koordinate vseh točk, pospešek in sama hitrost sta enaka. Sam koordinatni sistem, ki je povezan z referenčno točko, in ura, ki šteje čas, je referenčni sistem, ki določa položaj premikajočega se objekta v trenutku.

Kinematika točke upošteva prevoženo razdaljo, hitrost, pospešek in premik. Pot - dolžina poti, ki jo opisuje točka v določenem časovnem intervalu. Premik je vektor, ki povezuje začetni položaj točke s končnim. Smer hitrosti bo ostala nespremenjena in njegova vrednost, z neenakomernim gibanjem, se lahko spremeni. Pravokotno gibanje se imenuje enakomerno spremenljivo v primeru, ko se hitrost objekta spreminja enako v vseh časovnih intervalih.

V primeru neskončno majhne mase je točka rezultat ločitve predmeta na neskončno število neskončno majhnih delcev. V primeru končne mase je točka rezultat neomejenega stiskanja predmeta. Predstavljajte si žogo napolnjeno s snovjo, katere polmer je zmanjšan na neskončno majhno velikost, medtem ko je masa ohranjena.

Kakšne so hitrosti?

Absolutna hitrost je tista, ki se opazuje glede na fiksne osi. Relativna je hitrost, ki jo ima točka, če upoštevamo premične osi, kot stacionarno. In prenosni je hitrost, ki jo ima točka, če menimo, da je fiksna, in osi - gibljive.

Definicija gibanja

Gibanje se razume kot stalna sprememba položaja telesa v času. Gibanje točke je znano, če je mogoče za vsak poljuben trenutek navesti svoj položaj v prostoru.

Analitična geometrija omogoča različne načine določanja položaja točke v prostoru s posebnimi geometrijskimi količinami, ki se imenujejo koordinate. To pomeni, da se gibanje točke lahko šteje kot stalna sprememba koordinat v času.

Ravno in ravno gibanje

Najenostavnejši od vseh gibov je tista, pri kateri se razdalja s točko od začetka vzdolž ravne črte spreminja sorazmerno s časom t. S s0 označimo razdaljo točke v začetnem trenutku časa od začetka razdalje in dobimo enačbo enakomernega gibanja v njeni splošni obliki:

s = s0 +/- vt,

kjer je v koeficient sorazmernosti. Imenuje se hitrost enotnega gibanja in ima fizični pomen, kot merilo spremembe poti s časom.

Premik naprej

Kinematika sistema svoj razvoj dolguje geološkemu inženirju Shalu iz Francije. Gibanje naprej od njega je ravna črta v telesu, ki se premika vzporedno z njo. Premik naprej ne zamenjati z enostavnim. Telo se lahko premika postopoma in ukrivljeno. Pravokotno gibanje je le poseben primer translacije. Na primer, os zemlje, ki opisuje elipso, se premika postopoma.

Vsako gibanje, ki ne izpolnjuje pogoja enotnosti, se imenuje spremenljivka. Vendar se lahko vsako spremenljivo gibanje v svojih neskončno majhnih količinah šteje za enotno. Hitrost spremenljivega gibanja je hitrost uniforme, v katero se razcepi gibanje v njenih elementih.

Kinematika: Formule

Obstajajo številne fizikalne formule te znanosti. Pojasnjujejo, kaj je kinematika in nam omogočajo, da ugotovimo pot, hitrost, pospešek, višino telesa, ki je bila navpično vržena navzgor ali navzdol. Na primer, enačba enotnega pravokotnega gibanja točke, ko je začetna razdalja nič, izgleda takole:

s = vt

kjer je s pot, v je hitrost in t čas.

Prosta padanje hitrosti telesa:

v = gt

kjer je v hitrost, g je gravitacijski pospešek in t je čas.

Zgodovina kinematike

Galileo Galilei je izvedel številne poskuse na znamenitem poševnem stolpu v Pisi. Študiral je prosti padec predmeti in njihova vztrajnost. Njegova raziskava je samo dokazala zmotnost Aristotelovih idej.

Ugotovil je svoje zaključke: "Pogovor in matematični dokazi, ki se nanašajo na dve novi veji znanosti, povezani z mehaniko in lokalnim gibanjem."

Govor Pierra Varignona na govoru pred slavno Francosko akademijo znanosti, ki ga je podal januarja 1700, velja za rojstvo kinematike v obliki, v kateri jo poznamo. Hkrati so bili definirani koncepti hitrosti in pospeševanja v diferencialni obliki.

Ampère je v 18. stoletju prvič uporabil variacijski račun in postavil temelje za neodvisen razvoj kinematike.

Po razvoju SRT (neodvisna teorija relativnosti), ki je pokazala, da prostor in čas nista absolutni vrednosti, ampak hitrost ima temeljno omejitev, je kinematika dobila nov krog razvoja v okviru relativistične mehanike. Razume zakone gibanja delcev in teles pri hitrosti, ki so primerljive s hitrostjo svetlobe.

Tako smo ugotovili, kakšno znanost je kinematika in katere raziskovalne metode uporablja.