Šta je kinematika? Ovo je podpodručje mehanike koje proučava matematičke i geometrijske metode opisivanja kretanja idealiziranih objekata. Spadaju u nekoliko kategorija. Tema današnjeg članka bit će aspekti koji su na neki način povezani s konceptom "kinematike tačke". Pokriti ćemo mnoge teme, ali ćemo početi s najosnovnijim konceptima i objašnjenjima njihove primjene u ovoj oblasti.
Koji predmeti se smatraju?
Ako je kinematika grana fizike koja proučava kako opisati kretanje tijela u prostorima različitih veličina, onda morate operirati samim tijelima, zar ne? Da biste brzo shvatili o čemu je riječ, možete pronaći multimedijsku lekciju namijenjenu učenicima. Kinematika je općenito jednostavna za razumijevanje, ako razumijete njene osnove. Kada se upoznate s njima, primijetit ćete da u teoriji postoje podaci da ova grana fizike proučava zakone kretanja materijalnih objekata.bodova. Primijetite kako je definicija objekata generalizirana. S druge strane, materijalne tačke nisu jedini objekti koje kinematika razmatra. Ova grana fizike proučava principe kretanja kako apsolutno krutih tijela tako i idealnih fluida. Vrlo često se sva ova tri koncepta kombinuju u jedan, jednostavno govoreći "idealizirani objekti". Idealizacija je u ovom slučaju potrebna radi konvencija proračuna i odstupanja od mogućih sistematskih grešaka. Ako pogledate definiciju materijalne tačke, primijetit ćete da o njoj piše sljedeće: to je tijelo čije se dimenzije u odgovarajućoj situaciji mogu zanemariti. Ovo se može razumeti na sledeći način: u poređenju sa pređenom udaljenosti, linearne dimenzije objekta su zanemarljive.
Šta se koristi za opisivanje?
Kao što je ranije spomenuto, kinematika je pododjeljak mehanike koji proučava kako opisati kretanje tačke. Ali ako je to tako, znači li to da su za izvođenje takvih operacija potrebni neki fundamentalni 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 tačku. Svi dobro znamo da će se tijelo ubrzati ili usporiti ako na njega djeluje određena sila. A kinematika je pododjeljak koji vam omogućava da radite s ubrzanjem. Međutim, ovdje se ne razmatra priroda novih sila. Za opisivanje kretanja koriste se metode matematičke analize, linearne i prostorne geometrije itakođe algebra. Koordinatne mreže i same koordinate također igraju određenu ulogu. Ali o tome ćemo razgovarati malo kasnije.
Historija stvaranja
Prve radove o kinematici sastavio je veliki naučnik Aristotel. On je bio taj koji je formirao neke od osnovnih principa ove industrije. I iako su njegovi radovi i zaključci sadržavali niz pogrešnih mišljenja i razmišljanja, njegovi radovi su i dalje od velike vrijednosti za modernu fiziku. Aristotelova djela je kasnije proučavao Galileo Galilei. Izveo je čuvene eksperimente sa Kosim tornjem u Pizi, 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 ovaj drugi napisao da je sila uzrok kretanja, Galileo je dokazao da je sila uzrok ubrzanja, ali ne i da će se tijelo podići i početi kretati i kretati. Prema Aristotelu, tijelo može postići brzinu samo kada je podvrgnuto određenoj sili. Ali znamo da je ovo mišljenje pogrešno, jer postoji ujednačeno translaciono kretanje. To još jednom dokazuju formule kinematike. I preći ćemo na sljedeće pitanje.
Kinematika. fizika. Osnovni koncepti
U ovom odjeljku postoji niz osnovnih principa i definicija. Počnimo s glavnim.
Mehaničko kretanje
Verovatno iz školske klupe pokušavamo da postavimo ideju šta se može smatrati mehaničkim pokretom. Bavimo se time svakodnevno, svaki sat, svake sekunde. Mehaničko kretanje ćemo smatrati procesom koji se odvija u prostoru tokom vremena, odnosno promjenom položaja tijela. Istovremeno, 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 pozicije. Štaviše, o tome možete pričati dugo i zamorno: o takmičaru, o startnoj liniji, o fiksnom gledaocu. Ali možda je ideja jasna. Isto se može reći i za dvoje ljudi koji idu u jednom ili u različitim smjerovima. Položaj svake od njih u odnosu na drugu se mijenja u svakom trenutku.
Referentni sistem
Kinematika, fizika - sve ove nauke koriste tako fundamentalni koncept kao što su referentni okviri. U stvari, igra veoma važnu ulogu i koristi se u praktičnim problemima skoro svuda. Još dvije važne komponente se mogu povezati sa referentnim okvirom.
Koordinatna mreža i koordinate
Potonji nisu ništa drugo do zbirka brojeva i slova. Koristeći određene logičke postavke, možemo sastaviti svojejednodimenzionalnu ili dvodimenzionalnu koordinatnu mrežu, koja će nam omogućiti da riješimo najjednostavnije probleme promjene položaja materijalne tačke u datom vremenskom periodu. Obično se u praksi koristi dvodimenzionalna koordinatna mreža sa osama X ("x") i Y ("y"). U trodimenzionalnom prostoru dodaje os Z (“z”), au jednodimenzionalnom prostoru je prisutan samo X. Artiljerci i izviđači često rade sa koordinatama. A prvi put se s njima susrećemo u osnovnoj školi, kada počnemo crtati segmente određene dužine. Na kraju krajeva, diplomiranje nije ništa drugo do korištenje koordinata za označavanje početka i kraja.
Kinematika 10. Količine
Glavne veličine koje se koriste u rješavanju problema kinematike materijalne tačke su udaljenost, vrijeme, brzina i ubrzanje. Razgovarajmo o posljednja dva detaljnije. Obje ove veličine su vektorske. Drugim riječima, oni imaju ne samo numerički indikator, već i određeni unaprijed određen smjer. Kretanje tijela odvijat će se u smjeru u kojem je usmjeren vektor brzine. Istovremeno, ne treba zaboraviti na vektor ubrzanja ako imamo slučaj neravnomjernog kretanja. Ubrzanje može biti usmjereno u istom smjeru ili u suprotnom smjeru. Ako su oni 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 prisustvu ubrzanja, tijelo će dobiti suprotnu brzinu, odnosno kretati se u suprotnom smjeru. Sve to u praksi vrlo, vrlo jasno pokazuje kinematika. 10. razred je upravo toperiod kada je ovaj dio fizike dovoljno otkriven.
Formule
Kinematičke formule su prilično jednostavne i za izlaz i za memorisanje. Na primjer, formula za udaljenost koju pređe objekt u datom vremenu je sljedeća: S=VoT + aT^2/2. Kao što vidimo, na lijevoj strani imamo upravo istu udaljenost. Na desnoj strani možete pronaći početnu brzinu, vrijeme i ubrzanje. Znak plus je samo uslovan, jer ubrzanje može poprimiti negativnu skalarnu vrijednost tokom procesa usporavanja objekta. Općenito, kinematika kretanja podrazumijeva postojanje jedne vrste brzine, stalno kažemo „početna“, „konačna“, „trenutačna“. Trenutna brzina se pojavljuje u određenom trenutku. Ali na kraju krajeva, ako tako mislite, onda konačne ili početne komponente nisu ništa drugo do njegove posebne manifestacije, zar ne? Tema "Kinematika" je vjerovatno omiljena među školarcima, jer je jednostavna i zanimljiva.
Primjeri problema
U najjednostavnijoj kinematici, postoje čitave kategorije veoma različitih zadataka. Svi su oni na ovaj ili onaj način povezani sa kretanjem materijalne tačke. Na primjer, kod nekih je potrebno odrediti udaljenost koju tijelo pređe 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 izrazi i izračuna ubrzanje tijela. Uzmimo primjer. Auto kreće iz statične pozicije. Koju će udaljenost imati vremena da pređe za 5 sekundi ako je njegovo ubrzanje tri metra,podijeljeno sa sekundom na kvadrat?
Da riješimo ovaj problem, 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 pasti na nulu, pošto je početna brzina nula. Tako dobijamo brojčani odgovor od 75 metara. To je to, problem riješen.
Rezultati
Tako smo shvatili osnovne principe i definicije, dali primjer formule i razgovarali o historiji nastanka ovog pododjeljka. Kinematika, čiji se koncept uvodi u sedmom razredu na časovima fizike, nastavlja da se stalno usavršava u okviru relativističkog (neklasičnog) odeljka.
