Što je kinematika? Ovo je podpodručje mehanike koje proučava matematičke i geometrijske metode opisivanja gibanja idealiziranih objekata. Spadaju u nekoliko kategorija. Tema današnjeg članka bit će aspekti koji su na neki način povezani s konceptom "kinematike točke". Pokriti ćemo mnoge teme, ali počet ćemo s najosnovnijim konceptima i objašnjenjima njihove primjene u ovom području.
Koji se objekti smatraju?
Ako je kinematika grana fizike koja proučava kako opisati gibanje tijela u prostorima različitih veličina, onda morate operirati samim tijelima, zar ne? Kako biste brzo razumjeli o čemu je riječ, možete pronaći multimedijsku lekciju namijenjenu učenicima. Kinematika je općenito jednostavna za razumijevanje, ako razumijete njezine osnove. Kada se s njima upoznate, primijetit ćete da u teoriji postoje podaci da ova grana fizike proučava zakone gibanja materijalnih objekata.bodova. Primijetite kako je definicija objekata generalizirana. S druge strane, materijalne točke nisu jedini objekti koje kinematika razmatra. Ova grana fizike proučava principe gibanja i apsolutno krutih tijela i idealnih fluida. Vrlo često se sva ova tri koncepta spajaju u jedan, jednostavno govoreći "idealizirani objekti". Idealizacija je u ovom slučaju potrebna za konvencije proračuna i odmak od mogućih sustavnih pogrešaka. Ako pogledate definiciju materijalne točke, primijetit ćete da o njoj piše sljedeće: to je tijelo čije se dimenzije u odgovarajućoj situaciji mogu zanemariti. To se može razumjeti na sljedeći način: u usporedbi s prijeđenom udaljenosti, linearne dimenzije objekta su zanemarive.
Što se koristi za opisivanje?
Kao što je ranije spomenuto, kinematika je pododjeljak mehanike koji proučava kako opisati gibanje točke. Ali ako je to tako, znači li to da su za izvođenje takvih operacija potrebni neki temeljni koncepti i principi, poput onih aksiomatskih? Da. A u našem slučaju jesu. Prvo, u kinematici je pravilo rješavati probleme bez osvrtanja na sile koje djeluju na materijalnu točku. Svi dobro znamo da će se tijelo ubrzati ili usporiti ako na njega djeluje određena sila. A kinematika je pododjeljak koji vam omogućuje rad s ubrzanjem. Međutim, ovdje se ne razmatra priroda novih sila. Za opisivanje kretanja koriste se metode matematičke analize, linearne i prostorne geometrije, tetakođer algebra. Koordinatne mreže i same koordinate također igraju određenu ulogu. Ali o tome ćemo razgovarati malo kasnije.
Povijest stvaranja
Prve radove o kinematici sastavio je veliki znanstvenik Aristotel. On je bio taj koji je formirao neka od temeljnih načela ove industrije. I premda su njegovi radovi i zaključci sadržavali niz pogrešnih mišljenja i razmišljanja, njegovi radovi su i dalje od velike vrijednosti za modernu fiziku. Aristotelova djela kasnije je proučavao Galileo Galilei. Proveo je poznate pokuse s Kosim tornjem u Pisi, kada je istraživao zakonitosti procesa slobodnog pada tijela. Proučivši sve iznutra i izvana, Galileo je podvrgao Aristotelova razmišljanja i zaključke oštroj kritici. Na primjer, ako je potonji napisao da je sila uzrok gibanja, Galileo je dokazao da je sila uzrok ubrzanja, ali ne i da će se tijelo podići i početi kretati i kretati. Prema Aristotelu, tijelo je moglo postići brzinu samo kada je podvrgnuto određenoj sili. Ali znamo da je ovo mišljenje pogrešno, budući da postoji jednolično translacijsko gibanje. To još jednom dokazuju formule kinematike. I prijeći ćemo na sljedeće pitanje.
Kinematika. Fizika. Osnovni koncepti
U ovom odjeljku postoji niz temeljnih načela i definicija. Počnimo s glavnim.
Mehaničko kretanje
Vjerojatno iz školske klupe pokušavamo iznijeti ideju o tome što se može smatrati mehaničkim pokretom. Bavimo se time svakodnevno, svaki sat, svake sekunde. Mehaničkim kretanjem smatrat ćemo proces koji se događa u prostoru tijekom vremena, odnosno promjenu položaja tijela. Istodobno, relativnost se često primjenjuje na proces, odnosno kažu da se položaj, recimo, prvog tijela promijenio u odnosu na položaj drugog. Zamislimo da imamo dva automobila na startnoj liniji. Zeleno svjetlo operatera ili svjetla su se upalila - i automobili polijeću. Već na samom početku dolazi do promjene položaja. Štoviše, o tome možete pričati dugo i zamorno: o natjecatelju, o startnoj liniji, o fiksnom gledatelju. Ali možda je ideja jasna. Isto se može reći i za dvoje ljudi koji idu ili u jednom smjeru ili u različitim smjerovima. Položaj svake od njih u odnosu na drugu mijenja se u svakom trenutku.
Referentni sustav
Kinematika, fizika - sve ove znanosti koriste tako temeljni koncept kao što su referentni okviri. Zapravo, igra vrlo važnu ulogu i koristi se u praktičnim problemima gotovo posvuda. Još dvije važne komponente mogu se povezati s referentnim okvirom.
Koordinatna mreža i koordinate
Potonji nisu ništa više od skupa brojeva i slova. Koristeći određene logičke postavke, možemo sastaviti svojejednodimenzionalnu ili dvodimenzionalnu koordinatnu mrežu, koja će nam omogućiti rješavanje najjednostavnijih problema promjene položaja materijalne točke u zadanom vremenskom razdoblju. Obično se u praksi koristi dvodimenzionalna koordinatna mreža s osovinama X ("x") i Y ("y"). U trodimenzionalnom prostoru dodaje os Z (“z”), a u jednodimenzionalnom prostoru je prisutan samo X. Topnici i izviđači često rade s koordinatama. A prvi put se s njima susrećemo u osnovnoj školi, kada počnemo crtati segmente određene duljine. Uostalom, diplomiranje nije ništa drugo nego korištenje koordinata za označavanje početka i kraja.
Kinematika 10. razred. Količine
Glavne veličine koje se koriste u rješavanju problema kinematike materijalne točke su udaljenost, vrijeme, brzina i ubrzanje. Razgovarajmo o posljednja dva detaljnije. Obje ove veličine su vektorske. Drugim riječima, oni imaju ne samo brojčani pokazatelj, već i određeni unaprijed određen smjer. Kretanje tijela odvijat će se u smjeru u kojem je usmjeren vektor brzine. Istodobno, ne treba zaboraviti na vektor ubrzanja ako imamo slučaj neravnomjernog kretanja. Ubrzanje može biti usmjereno u istom smjeru ili u suprotnom smjeru. Ako su suusmjereni, tada će se tijelo početi kretati sve brže i brže. Ako su suprotne, onda će objekt usporiti dok se ne zaustavi. Nakon toga, u prisutnosti ubrzanja, tijelo će dobiti suprotnu brzinu, odnosno kretat će se u suprotnom smjeru. Sve to u praksi vrlo, vrlo jasno pokazuje kinematika. 10. razred je upravo torazdoblje kada je ovaj dio fizike dovoljno otkriven.
Formule
Kinematičke formule prilično su jednostavne i za izlaz i za pamćenje. Na primjer, formula za udaljenost koju objekt prijeđe u određenom vremenu je sljedeća: S=VoT + aT^2/2. Kao što vidimo, s lijeve strane imamo upravo istu udaljenost. Na desnoj strani možete pronaći početnu brzinu, vrijeme i ubrzanje. Znak plus je samo uvjetovan, budući da ubrzanje može poprimiti negativnu skalarnu vrijednost tijekom procesa usporavanja objekta. Općenito, kinematika gibanja podrazumijeva postojanje jedne vrste brzine, stalno govorimo "početna", "konačna", "trenutačna". Trenutačna brzina pojavljuje se u određenom trenutku. Ali uostalom, ako tako mislite, onda su konačne ili početne komponente ništa drugo nego njegove posebne manifestacije, zar ne? Tema "Kinematika" vjerojatno je omiljena među školarcima, jer je jednostavna i zanimljiva.
Primjeri problema
U najjednostavnijoj kinematici, postoje čitave kategorije vrlo različitih zadataka. Svi su oni na ovaj ili onaj način povezani s kretanjem materijalne točke. Na primjer, u nekima se traži odrediti udaljenost koju tijelo prijeđe u određenom vremenu. U ovom slučaju, parametri kao što su početna brzina i ubrzanje mogu biti poznati. Ili će možda učenik dobiti zadatak, koji će se sastojati samo od potrebe da se izrazi i izračuna ubrzanje tijela. Uzmimo primjer. Auto kreće iz statične pozicije. Koju će udaljenost imati vremena prijeći za 5 sekundi ako je njegovo ubrzanje tri metra,podijeljeno sekundom na kvadrat?
Za rješavanje ovog problema potrebna nam je formula S=VoT + at^2/2. U njega jednostavno zamjenjujemo dostupne podatke. To je ubrzanje i vrijeme. Imajte na umu da će pojam Vot ići na nulu, budući da je početna brzina nula. Tako dobivamo brojčani odgovor od 75 metara. To je to, problem riješen.
Rezultati
Tako smo shvatili temeljna načela i definicije, dali primjer formule i razgovarali o povijesti nastanka ovog pododjeljka. Kinematika, čiji se koncept uvodi u sedmom razredu na nastavi fizike, nastavlja se stalno usavršavati u okviru relativističkog (neklasičnog) odjeljka.
