Kinematika materijalne točke: osnovni pojmovi, elementi

Tema našeg današnjeg članka bit će kinematika materije. Što je ovo? Koji su koncepti uključeni u nju i koja je definicija potrebna da bi se dobio taj pojam? Pokušat ćemo odgovoriti na ova i mnoga druga pitanja danas.

Definicija i koncept

Kinematika materijalne točke nije ništa više od podsekcije fizike pod nazivom "mehanika". Ona, pak, proučava uzorke gibanja određenih tijela. Kinematika materijalne točke također se bavi tim zadatkom, ali to ne čini na opći način. Zapravo, ova pododjeljka proučava metode koje nam omogućuju opisivanje gibanja tijela. U ovom slučaju, prikladni su samo tzv. Idealizirana tijela. To uključuje: materijalnu točku, apsolutno čvrsto tijelo i idealan plin. Detaljnije razmotrite pojmove. Svi znamo od klupske škole da je materijalna točka tijelo čije dimenzije mogu biti zanemarene u ovoj ili onoj situaciji. Usput, kinematika prijevodno kretanje materijalna točka po prvi put počinje se pojavljivati ​​u udžbenicima sedmog razreda fizike. Ovo je najjednostavnija grana, stoga je najprikladnije početi upoznati znanost sa svojom pomoći. Zasebno pitanje je ono što su elementi kinematike materijalne točke. Mnogo ih je, i uvjetno se mogu podijeliti na više razina, s različitom složenosti za razumijevanje. Ako, primjerice, govorimo o radijusu vektora, tada u načelu nema ništa iznimno složeno u njegovoj definiciji. Međutim, složit ćete se da će ga studentu lakše razumjeti nego učenik srednje ili srednje škole. I biti iskren, nema potrebe objasniti osobitosti ovog pojma srednjoškolcima.

Kratka povijest stvaranja kinematike

Mnogo, mnogo godina veliki učeni Aristotel posvetio je lavovski dio slobodnog vremena na studij i opis fizike kao zasebnu znanost. Posebno je radio i na kinematici, pokušavajući predstaviti svoje glavne teze i koncepte, na ovaj ili onaj način, koji se koriste u pokušaju rješavanja praktičnih i čak običnih zadataka. Aristotel je iznio početnu ideju o tome što su elementi kinematike materijalne točke. Njegova djela i djela su vrlo vrijedni za cijelo čovječanstvo. Ipak, u svojim zaključcima je napravio značajan broj pogrešaka, a to je bilo zbog određenih pogrešaka i pogrešnih izračuna. Rad Aristotela u jednom trenutku bio je zainteresiran za još jednog znanstvenika - Galileja Galileja. Jedna od temeljnih teza koje je iznio Aristotel bio je da se kretanje tijela događa samo ako djeluje na neku silu, određenu intenzitetom i smjerom. Galileo je dokazao da je to pogreška. Sila će utjecati na parametar brzine, ali ne i više. Talijanski je pokazao da je sila uzrok ubrzanja, a može se pojaviti samo u uzajamnosti s njom. Galileo Galileo je također posvetio značajnu pažnju na proučavanje tog procesa slobodni pad, deduciranje odgovarajućih uzoraka. Vjerojatno se svi sjećaju njegovih poznatih eksperimenata, koje je proveo na Kosi toranj u Pisi. U svojim djelima, fizičar Ampere koristi temelje kinematičkih rješenja.

Inicijalni koncepti

Kao što je već rečeno, kinematika proučava načine opisivanja gibanja idealiziranih objekata. U ovom slučaju, u praksi se mogu primijeniti osnove matematičke analize, obične algebre i geometrije. Ali koji su koncepti (koncepti, a ne definicije i parametarske vrijednosti) koje su temelj ovog pododjeljka fizike? Prvo, svatko mora jasno razumjeti kinematiku prijevodno kretanje materijalna točka uzima u obzir kretanje bez obzira na pokazatelje sile. To jest, da bismo riješili odgovarajuće probleme, ne trebamo formule povezane s silom. Ne uzima u obzir kinematiku, bez obzira koliko ih je - jedan, dva, tri, barem nekoliko stotina tisuća. Ipak, još uvijek postoji postojanje ubrzanja. U brojnim problemima, kinematika gibanja materijalne točke diktira određivanje veličine ubrzanja. Međutim, razlozi za taj fenomen (tj. Sile i njihova priroda) nisu razmatrani, ali su izostavljeni.

klasifikacija

Otkrili smo da kinematika istražuje i primjenjuje metode opisa gibanja tijela bez obzira na sile koje djeluju na njih. Usput, taj zadatak već obrađuje drugi pododjeljak mehanike, koji se naziva dinamika. Ovdje se već primjenjuje Newtonovi zakoni, koji u praksi omogućuju određivanje dovoljno mnogo parametara s malim brojem poznatih početnih podataka. Osnovni pojmovi kinematike materijalna točka je prostor i vrijeme. U svezi s razvojem znanosti općenito, au ovom području, postavljeno je pitanje o preporuci korištenja takve kombinacije.

Od samog početka postojala je klasična kinematika. Može se reći da nije samo prisustvo vremenskih i prostornih praznina koja je njemu osebujna, već i njihova neovisnost od izbora ovog ili onog referentnog okvira. Usput, kasnije ćemo razgovarati o tome. Sada samo objasnite što je u pitanju. Intervalni interval u ovom slučaju smatra se segmentom, a vremenski interval je vremenski interval. Čini se da sve mora biti jasno. Dakle, ovi intervali će se smatrati apsolutnim, nepromjenjivi u klasičnoj kinematici, drugim riječima neovisno o prijelazu iz jednog referentnog okvira u drugi. Bilo relativistička kinematika. U njemu, praznine u prijelazu između referentnih okvira mogu varirati. Bilo bi točnije reći da ne mogu, ali trebaju, vjerojatno. Zbog toga istodobnost dvaju slučajnih događaja također postaje relativna i podložna je posebnoj pozornosti. Zato se u relativističkoj kinematici dva pojma - prostor i vrijeme - kombiniraju u jednu.

Kinematika točke materijala: brzina, ubrzanje i druge količine

Da bismo razumjeli barem malo ovog pododjeljka fizike, potrebno je voditi u najosnovnijim konceptima, znati definicije i predstavljati ono što određena količina općenito opisuje. Ništa nije komplicirano u ovom, u stvari, sve je vrlo jednostavno i jednostavno. Razmotrimo, možda, za početak osnovne pojmove koji se koriste u problemima kinematike.

prijedlog

Mehanički pokret ćemo razmotriti proces u kojem jedan ili drugi idealizirani objekt mijenja svoj položaj u prostoru. Istodobno se može reći da je promjena u odnosu na druga tijela. Također je potrebno uzeti u obzir činjenicu da istodobno postoji određeni vremenski interval između dva događaja. Na primjer, možete odabrati određeni interval koji se stvara tijekom proteklog vremena između načina na koji je tijelo došlo iz jednog položaja na drugo. Također imamo na umu da tijela mogu i će se međusobno surađivati ​​prema općim zakonima mehanike. To je upravo ono što najčešće djeluje kinematika materije. Referentni okvir je sljedeći pojam koji je neraskidivo povezan s njom.

koordinate

One se mogu nazvati običnim podacima koji vam omogućuju određivanje položaja tijela u jednom ili drugom trenutku. Koordinate su nerazdvojivo povezane s pojmom referentnog sustava, kao i mrežom. Najčešće kombinacija slova i brojeva.

Vektor radiusa

Iz naziva treba već biti jasno što je to. Ipak, to ćemo detaljnije raspravljati. Ako se točka kreće duž određene putanje, a znamo točno podrijetlo jednog ili drugog referentnog sustava, možemo u bilo kojem trenutku nacrtati radijalni vektor. Ona će povezati početni položaj točke s trenutnom ili završnom točkom.

put

To će se nazvati kontinuiranom linijom koja je položena kao rezultat gibanja materijalne točke u određenom referentnom okviru.

Brzina (linearna i kutna)

To je vrijednost koja vam može reći koliko brzo tijelo prolazi ovaj ili taj interval udaljenosti.

Ubrzanje (oba kutna i linearna)

Pokazuje, kojim zakonom i koliko brzo mijenja parametar brzine tijela.

Možda su ovdje - glavni elementi kinematike materije. Treba napomenuti da su i brzina i ubrzanje vektorske veličine. A to znači da oni nemaju samo indikativnu vrijednost, već i određeni smjer. Usput, oni mogu biti usmjereni i u jednom smjeru, a suprotno. U prvom slučaju, tijelo će ubrzati, u drugoj - za kočenje.

Najjednostavniji zadaci

Kinematika materijalne točke (brzina, ubrzanje i udaljenost u kojoj su praktički temeljni koncepti) ne predstavlja ni ogroman broj problema, već mnoge njihove različite kategorije. Pokušajmo riješiti prilično jednostavan problem kako bismo odredili udaljenost koju putuje tijelo.

Pretpostavimo da su uvjeti koji imamo na raspolaganju sljedeći. Automobil jahača stoji na startnoj liniji. Operater daje signal zastavom, a automobil naglo prekine s mjesta. Utvrdite hoće li biti u mogućnosti postaviti novi rekord u natjecanju natjecatelja, ako je udaljenost jednaka stotinu metara, sljedeći vođa prošao je za 7,8 sekundi. Ubrzajte automobil da bi iznosio jednak 3 metra, podijeljen s drugom u trg.

Dakle, kako riješiti taj problem? Zanimljivo je, jer ne zahtijevamo "suhu" definiciju određenih parametara. Svijetla je okretima i određenom situacijom koja raznosi proces rješavanja i traženja pokazatelja. Ali što bismo trebali biti vođeni prije nego što pristupamo zadatku?

1. Kinematika točke materijala uključuje korištenje u ovom slučaju ubrzanja.

2. Predlaže se rješenje pomoću formule udaljenost, jer se njezina numerička vrijednost pojavljuje u uvjetima.

Problem se jednostavno riješi. Da bismo to učinili, uzimamo formulu udaljenosti: S = VoT + (-) AT ^ 2/2. Kakvo je značenje? Moramo saznati koliko će vozač proći kroz određenu udaljenost, a zatim usporediti rezultat s rekordom kako bi vidio hoće li ga pobijediti ili ne. U tu svrhu odabiremo vrijeme, dobivamo formulu za to: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Ovo nije ništa više od kvadratna jednadžba. Ali automobil se prekida, što znači da će početna brzina biti 0. Kada se riješi jednadžba, diskriminator će biti jednak 2400. Kako biste pronašli vrijeme, trebate izvući korijen. Napunimo do drugog decimalnog mjesta: 48,98. Pronađimo korijen jednadžbe: 48.98 / 6 = 8.16 sekundi. Ispada da vozač ne može pobijediti postojeći rekord.