Kokios yra pagrindinės kinematikos sąvokos? Kas yra šis mokslas ir ką jis tiria? Šiandien kalbėsime apie tai, kas yra kinematika, kokios pagrindinės kinematikos sąvokos vyksta užduotyse ir ką jos reiškia. Be to, pakalbėkime apie kiekius, su kuriais dažniausiai susiduriame.
Kinematika. Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai
Pirma, pakalbėkime apie tai, kas tai yra. Viena iš labiausiai mokykliniame kurse studijuojamų fizikos skyrių yra mechanika. Po jos neapibrėžta tvarka seka molekulinė fizika, elektra, optika ir kai kurios kitos šakos, pavyzdžiui, branduolinė ir atominė fizika. Bet pažvelkime į mechaniką atidžiau. Ši fizikos šaka tiria mechaninį kūnų judėjimą. Jame nustatomi tam tikri modeliai ir tiriami jo metodai.
Kinematika kaip mechanikos dalis
Pastaroji skirstoma į tris dalis: kinematiką, dinamiką ir statiką. Šie trys submokslai, jei galima juos taip pavadinti, turi tam tikrų ypatumų. Pavyzdžiui, statika tiria mechaninių sistemų pusiausvyros taisykles. Iš karto į galvą ateina asociacija su svarstyklėmis. Dinamika tiria kūnų judėjimo dėsnius, bet kartu atkreipia dėmesį į juos veikiančias jėgas. Bet kinematika daro tą patį, tik į jėgas neatsižvelgiama. Todėl atliekant užduotis į tų pačių kūnų masę neatsižvelgiama.
Pagrindinės kinematikos sąvokos. Mechaninis judėjimas
Šio mokslo dalykas yra materialus dalykas. Jis suprantamas kaip kūnas, kurio matmenys, lyginant su tam tikra mechanine sistema, gali būti nepaisomi. Šis vadinamasis idealizuotas kūnas yra panašus į idealias dujas, kurios nagrinėjamos molekulinės fizikos skyriuje. Apskritai materialaus taško sąvoka tiek mechanikoje apskritai, tiek konkrečiai kinematikoje vaidina gana svarbų vaidmenį. Dažniausiai laikomas vadinamasis transliacinis judėjimas.
Ką tai reiškia ir kas tai galėtų būti?
Paprastai judesiai skirstomi į sukamuosius ir transliacinius. Pagrindinės transliacinio judėjimo kinematikos sąvokos daugiausia susijusios su formulėse naudojamais dydžiais. Apie juos pakalbėsime vėliau, bet kol kas grįžkime prie judėjimo tipo. Aišku, jei kalbame apie sukimąsi, tai kūnas sukasi. Atitinkamai, transliacinis judėjimas bus vadinamas kūno judėjimu plokštumoje arba tiesiniu būdu.
Teorinis problemų sprendimo pagrindas
Kinematika, kurios pagrindines sąvokas ir formules dabar svarstome, turi daugybę užduočių. Tai pasiekiama naudojant įprastą kombinatoriką. Vienas iš įvairovės būdų yra pakeisti nežinomas sąlygas. Vieną ir tą pačią problemą galima pateikti kitoje šviesoje, tiesiog pakeitus jos sprendimo tikslą. Būtina rasti atstumą, greitį, laiką, pagreitį. Kaip matote, yra daugybė variantų. Jei čia įtrauksime laisvojo kritimo sąlygas, erdvė taps tiesiog neįsivaizduojama.
Vertės ir formulės
Pirmiausia padarykime vieną rezervaciją. Kaip žinoma, kiekiai gali turėti dvejopą pobūdį. Viena vertus, tam tikra skaitinė reikšmė gali atitikti tam tikrą reikšmę. Tačiau, kita vertus, jis taip pat gali turėti paskirstymo kryptį. Pavyzdžiui, banga. Optikoje susiduriame su tokia sąvoka kaip bangos ilgis. Bet jei yra koherentinis šviesos š altinis (tas pats lazeris), tada mes susiduriame su plokščių poliarizuotų bangų pluoštu. Taigi banga atitiks ne tik skaitinę reikšmę, rodančią jos ilgį, bet ir nurodytą sklidimo kryptį.
Klasikinis pavyzdys
Tokie atvejai yra analogija mechanikoje. Tarkime, priešais mus rieda vežimas. Autoriusjudėjimo pobūdį, galime nustatyti jo greičio ir pagreičio vektorines charakteristikas. Judant į priekį (pavyzdžiui, ant lygių grindų) tai padaryti bus kiek sunkiau, todėl nagrinėsime du atvejus: kai vežimėlis rieda ir kai rieda žemyn.
Taigi įsivaizduokime, kad vežimėlis šiek tiek pakyla aukštyn. Tokiu atveju jis sulėtės, jei jo neveikia išorinės jėgos. Tačiau atvirkštinėje situacijoje, būtent, kai vežimėlis riedės žemyn, jis įsibėgės. Greitis dviem atvejais yra nukreiptas ten, kur juda objektas. Tai turėtų būti priimta kaip taisyklė. Tačiau pagreitis gali pakeisti vektorių. Lėtėjant jis nukreipiamas priešinga greičio vektoriui kryptimi. Tai paaiškina sulėtėjimą. Panašią loginę grandinę galima pritaikyti ir antrai situacijai.
Kitos vertės
Ką tik kalbėjome apie tai, kad kinematikoje jie veikia ne tik skaliariniais, bet ir vektoriniais dydžiais. Dabar ženkime dar vieną žingsnį. Be greičio ir pagreičio, sprendžiant problemas, naudojamos tokios charakteristikos kaip atstumas ir laikas. Beje, greitis skirstomas į pradinį ir momentinį. Pirmasis iš jų yra ypatingas antrojo atvejis. Momentinis greitis yra greitis, kurį galima rasti bet kuriuo metu. Ir su inicialu tikriausiai viskas aišku.
Užduotis
Didžiąją teorijos dalį nagrinėjome anksčiau ankstesnėse pastraipose. Dabar belieka pateikti pagrindines formules. Bet mes padarysime dar geriau: ne tik apsvarstysime formules, bet ir taikysime jas spręsdami problemą, kadužbaigti įgytas žinias. Kinematika naudoja visą rinkinį formulių, kurias derindami galite pasiekti viską, ko reikia norint išspręsti. Norint tai visiškai suprasti, kyla dviejų sąlygų problema.
Dviratininkas, kirtęs finišo liniją, sulėtina greitį. Jam prireikė penkių sekundžių, kad jis visiškai sustotų. Sužinokite, kokiu pagreičiu jis sulėtino greitį, taip pat kokį stabdymo kelią pavyko įveikti. Stabdymo kelias laikomas tiesiniu, o galutinis greitis lygus nuliui. Kirtimo finišo liniją metu greitis buvo 4 metrai per sekundę.
Tiesą sakant, užduotis yra gana įdomi ir nėra tokia paprasta, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Jei bandysime paimti atstumo formulę kinematikoje (S=Vot + (-) (prie ^ 2/2)), tada nieko nebus, nes turėsime lygtį su dviem kintamaisiais. Kaip elgtis tokiu atveju? Galime eiti dviem būdais: pirmiausia apskaičiuoti pagreitį, duomenis pakeičiant formule V=Vo - at, arba iš ten išreikšti pagreitį ir pakeisti jį atstumo formule. Naudokime pirmąjį metodą.
Taigi, galutinis greitis lygus nuliui. Pradinis – 4 metrai per sekundę. Perkeldami atitinkamus dydžius į kairę ir dešinę lygties puses, gauname pagreičio išraišką. Štai taip: a=Vo/t. Taigi jis bus lygus 0,8 metro per sekundę kvadratu ir turės stabdymo pobūdį.
Eiti į atstumo formulę. Mes tiesiog pakeičiame duomenis į jį. Gauname atsakymą: stabdymo kelias yra 10 metrų.
