Osnovni pojmovi kinematike i jednadžbi

Koji su osnovni pojmovi kinematike? Kakva je to znanost i što ona studira? Danas ćemo govoriti o tome što je kinematika čiji su osnovni pojmovi kinematike održati u zadacima i što oni znače. Pored toga, razgovarajmo o vrijednostima koje se najčešće bave.

Kinematika. Osnovni pojmovi i definicije

Prvo, razgovarajmo o tome što je to. Jedan od najcjenjenijih dijelova fizike na školskom tečaju je mehanika. Slijedi ga u neodređenoj poretku koja slijedi molekularna fizika, električnu energiju, optiku i neke druge odjeljke, kao što su, na primjer, nuklearna i atomska fizika. Ali neka je pažljiviji pogled na mehaniku. ovo dio fizike bavi se proučavanjem mehaničkog gibanja tijela. Uspostavlja određene zakonitosti i proučava svoje metode.

Kinematika kao dio mehanike

Potonji je podijeljen u tri dijela: kinematika, dinamika i statika. ovi tri podnauki, ako se mogu nazvati tako, imaju neke značajke. Na primjer, statika proučava pravila ravnoteže mehaničkih sustava. Odmah se prisjetimo povezanosti s mjerilima. Dinamika proučava uzorke gibanja tijela, ali istodobno privlači pozornost na sile koje djeluju na njih. Ali kinematika se bavi istim, samo u računima sile nisu prihvaćeni. Slijedom toga, masa istih tijela nije uzeta u obzir kod problema.

Osnovni pojmovi kinematike. Mehanički pokret

Predmet u ovoj znanosti jest materijalna točka. To znači tijelo čije dimenzije, u usporedbi s određenim mehaničkim sustavom, mogu biti zanemarene. To takozvano idealizirano tijelo, slično idealnom plinu, koji se smatra u sekciji molekularne fizike. Općenito, pojam materijalne točke, kako mehanike uopće, tako i kinematici posebno igra važnu ulogu. Najčešće se smatra tzv naprijed kretanje.

Što to znači i kako može biti?

Obično su pokreti podijeljeni u rotaciju i translaciju. Osnovni pojmovi kinematike translacijskog gibanja odnose se uglavnom na količine korištene u formulama. O njima ćemo kasnije razgovarati, ali za sada se vratimo vrsti kretanja. Jasno je da ako govorimo o rotacijskom, onda se tijelo okreće. Prema tome, prevodno kretanje će se nazivati ​​pomicanjem tijela u ravnini ili linearno.

Teoretska osnova za rješavanje problema

Kinematika, osnovni pojmovi i formule koje sada razmišljamo, ima veliki broj problema. To se postiže pomoću običnih kombinatorika. Jedna od metoda raznolikosti ovdje mijenja nepoznate uvjete. Jedan i isti problem može se prikazati u drugom svjetlu, jednostavno mijenjati svrhu njegova rješenja. Potrebno je pronaći udaljenost, brzinu, vrijeme, ubrzanje. Kao što možete vidjeti, opcije su cijelo more. Ako ovdje povezujemo uvjete slobodnog pada, prostor postaje jednostavno nezamisliv.

Vrijednosti i formule

Prije svega, napravimo jednu rezervaciju. Kao što je poznato, količine mogu imati dvostruku prirodu. S jedne strane, određena vrijednost može odgovarati određenoj numeričkoj vrijednosti. No, s druge strane, to može imati smjer distribucije. Na primjer, val. U optici smo naišli na takav pojam kao valna duljina. Ali ako postoji koherentni izvor svjetlosti (isti laser), tada se radi o zraku polariziranih valova. Dakle, val će odgovarati ne samo numeričkoj vrijednosti koja ukazuje na njegovu duljinu, već i na određenom smjeru razmnožavanja.

Klasičan primjer

Slični slučajevi analogija su mehanike. Recimo da imamo kolica pred nama. Po prirodi gibanja, možemo odrediti vektorske karakteristike njegove brzine i ubrzanja. Da biste to učinili u kretanju prema naprijed (na primjer, na ravnom podu), bit će malo teže, pa ćemo razmotriti dva slučaja: kada se kolica kotrljaju i kada se kotrlja.

Znači, zamislimo da se kolica kreću malom padinom. U tom će slučaju usporiti ako vanjske sile ne djeluju na njemu. No, u obrnutom položaju, naime, kada kolica klize dolje odozgo, to će ubrzati. Brzina u dva slučaja usmjerena je na mjesto kretanja objekta. To bi trebalo biti pravilo. Ali ubrzanje može promijeniti vektor. Kad se usporava, usmjerava se na suprotnu stranu za vektor brzine. Ovo objašnjava usporavanje. Sličan logički lanac može se primijeniti na drugu situaciju.

Preostale vrijednosti

Upravo smo razgovarali o činjenici da u kinematici radimo ne samo skalarnim količinama već i vektorskim količinama. Sada ćemo poduzeti još jedan korak naprijed. Uz brzinu i ubrzanje u rješavanju problema, primjenjuju se karakteristike kao što su udaljenost i vrijeme. Usput, brzina je podijeljena na početni i trenutak. Prvi od njih je poseban slučaj drugog. Trenutačna brzina - to je brzina koja se može naći u bilo kojem trenutku. I s inicijalnim, vjerojatno, sve je jasno.

zadatak

Značajan dio teorije proučili smo ranije u prethodnim paragrafima. Sada ostaje samo dati osnovne formule. No, učinit ćemo još bolje: nećemo jednostavno razmotriti formule, ali ćemo ih također primijeniti u rješavanju problema kako bismo konacno konsolidirali stečeno znanje. U kinematičkoj se upotrebljava cijeli niz formula, kombinirajući se, može se postići sve što je potrebno za rješavanje. Dajemo problem s dva uvjeta kako bismo ovo potpuno shvatili.

Bicikl kočnice nakon prelaska cilja. Za potpuno zaustavljanje, trebalo mu je pet sekundi. Saznajte s kojim ubrzanjem je kočio, a koliko i kočenja, uspio je proći. Udaljenost kočenja smatra se linearnim, pretpostavlja se da je konačna brzina nula. U trenutku prelaska cilja, brzina je iznosila 4 metra u sekundi.

Zapravo, zadaća je vrlo zanimljiva, a ne tako jednostavna kao što se čini na prvi pogled. Ako pokušamo uzeti formulu udaljenosti u kinematici (S = Vot + (-) (na ^ 2/2)), ništa od njega neće doći jer ćemo imati jednadžbu s dvije varijable. Kako postupati u ovom slučaju? Možemo ići na dva načina: prvo izračunati ubrzanje zamjenom podataka u formuli V = Vo - na ili izraziti od tamo ubrzanje i zamijeniti ga u formuli udaljenosti. Koristimo prvu metodu.

Dakle, konačna brzina je nula. Polazna točka iznosi 4 metra u sekundi. Prijenosom odgovarajućih količina na lijevu i desnu stranu jednadžbe dobivamo izraz za ubrzanje. Ovdje je: a = Vo / t. Dakle, to će biti jednako 0,8 metara u sekundi na kvadratu i nosit će kočioni karakter.

Idemo na formulu udaljenosti. U njemu jednostavno zamjenjujemo podatke. Dobivamo odgovor: udaljenost zaustavljanja je 10 metara.