Kas yra kinematika? Tai mechanikos poskyris, tiriantis matematinius ir geometrinius idealizuotų objektų judėjimo apibūdinimo metodus. Jie skirstomi į kelias kategorijas. Šiandienos straipsnio tema bus aspektai, kažkaip susiję su „taško kinematikos“sąvoka. Apžvelgsime daug temų, bet pradėsime nuo pagrindinių sąvokų ir jų taikymo šioje srityje paaiškinimų.
Kokie objektai laikomi?
Jei kinematika yra fizikos šaka, tirianti, kaip apibūdinti kūnų judėjimą įvairaus dydžio erdvėse, tuomet reikia operuoti su pačiais kūnais, tiesa? Norėdami greitai suprasti, kas yra pavojuje, galite rasti multimedijos pamoką, skirtą studentams. Kinematika paprastai yra lengvai suprantama, jei suprantate jos pagrindus. Susipažinę su jais pastebėsite, kad teorijoje yra informacijos, kad ši fizikos šaka tiria materialių objektų judėjimo dėsnius.taškų. Atkreipkite dėmesį, kaip apibendrintas objektų apibrėžimas. Kita vertus, materialūs taškai nėra vieninteliai kinematikos objektai. Ši fizikos šaka tiria tiek absoliučiai standžių kūnų, tiek idealių skysčių judėjimo principus. Labai dažnai visos šios trys sąvokos sujungiamos į vieną, tiesiog sakant „idealizuoti objektai“. Idealizavimas šiuo atveju reikalingas dėl skaičiavimų susitarimų ir nukrypimo nuo galimų sisteminių klaidų. Jei pažvelgsite į materialaus taško apibrėžimą, pastebėsite, kad apie jį parašyta: tai kūnas, kurio matmenys gali būti nepaisomi atitinkamoje situacijoje. Tai galima suprasti taip: lyginant su nuvažiuotu atstumu, objekto linijiniai matmenys yra nereikšmingi.
Kas vartojama apibūdinti?
Kaip minėta anksčiau, kinematika yra mechanikos poskyris, tiriantis, kaip apibūdinti taško judėjimą. Bet jei taip, ar tai reiškia, kad tokioms operacijoms atlikti reikalingos kai kurios pagrindinės sąvokos ir principai, pavyzdžiui, aksiomatiniai? Taip. O mūsų atveju jie yra. Pirma, kinematikoje yra taisyklė spręsti problemas, neatsižvelgiant į jėgas, veikiančias materialųjį tašką. Visi puikiai žinome, kad kūnas įsibėgės arba sulėtės, jei jį veiks tam tikra jėga. O kinematika yra poskyris, leidžiantis veikti su pagreičiu. Tačiau čia neatsižvelgiama į besiformuojančių jėgų pobūdį. Judėjimui apibūdinti naudojami matematinės analizės metodai, tiesinė ir erdvinė geometrija, irtaip pat algebra. Koordinačių tinkleliai ir pačios koordinatės taip pat atlieka tam tikrą vaidmenį. Bet apie tai pakalbėsime šiek tiek vėliau.
Kūrybos istorija
Pirmuosius kinematikos darbus parengė didysis mokslininkas Aristotelis. Būtent jis suformavo kai kuriuos esminius šios pramonės principus. Ir nors jo darbuose ir išvadose buvo nemažai klaidingų nuomonių ir apmąstymų, jo darbai vis dar yra labai vertingi šiuolaikinei fizikai. Vėliau Aristotelio darbus tyrinėjo Galilėjus Galilėjus. Jis atliko garsiuosius eksperimentus su Pizos bokštu, kai tyrinėjo laisvo kūno kritimo proceso dėsnius. Išstudijavęs viską viduje ir išorėje, Galilėjus griežtai kritikavo Aristotelio apmąstymus ir išvadas. Pavyzdžiui, jei pastarasis parašė, kad jėga yra judėjimo priežastis, Galilėjus įrodė, kad jėga yra pagreičio priežastis, bet ne tai, kad kūnas ims ir pradės judėti ir judėti. Anot Aristotelio, kūnas gali įgyti greitį tik tada, kai jį veikia tam tikra jėga. Tačiau žinome, kad ši nuomonė yra klaidinga, nes yra vienodas vertimo judėjimas. Tai dar kartą įrodo kinematikos formulės. Ir pereisime prie kito klausimo.
Kinematika. Fizika. Pagrindinės sąvokos
Šiame skyriuje yra keletas pagrindinių principų ir apibrėžimų. Pradėkime nuo pagrindinio.
Mechaninis judėjimas
Tikriausiai iš mokyklos suolo bandome dėlioti idėją, kas gali būti laikoma mechaniniu judesiu. Su juo susiduriame kasdien, kas valandą, kas sekundę. Mechaninį judėjimą laikysime erdvėje laikui bėgant vykstančiu procesu, būtent kūno padėties pasikeitimu. Tuo pačiu metu procesui dažnai taikomas reliatyvumas, tai yra, sakoma, kad, tarkime, pirmojo kūno padėtis pasikeitė, palyginti su antrojo padėtimi. Įsivaizduokime, kad prie starto linijos turime du automobilius. Operatoriaus šauksmas arba užsidega žibintai – ir automobiliai pakyla. Pačioje pradžioje jau vyksta pozicijos pasikeitimas. Be to, apie tai galima kalbėti ilgai ir nuobodžiai: apie varžovą, apie starto liniją, apie fiksuotą žiūrovą. Bet gal mintis aiški. Tą patį galima pasakyti apie du žmones, kurie eina arba viena kryptimi, arba skirtingomis kryptimis. Kiekvieno iš jų padėtis kito atžvilgiu kinta kiekvienu laiko momentu.
Atskaitos sistema
Kinematika, fizika – visi šie mokslai naudoja tokią esminę sąvoką kaip atskaitos sistemos. Tiesą sakant, jis atlieka labai svarbų vaidmenį ir yra naudojamas praktiškai visur. Su atskaitos sistema galima susieti dar du svarbius komponentus.
Koordinačių tinklelis ir koordinatės
Pastarosios yra ne kas kita, kaip skaičių ir raidžių rinkinys. Naudodami tam tikrus loginius parametrus galime sukurti savovienmatis arba dvimatis koordinačių tinklelis, kuris leis išspręsti paprasčiausias materialaus taško padėties keitimo per tam tikrą laikotarpį uždavinius. Paprastai praktiškai naudojamas dvimatis koordinačių tinklelis su ašimis X („x“) ir Y („y“). Trimatėje erdvėje jis prideda Z ašį („z“), o vienmatėje erdvėje yra tik X. Artileristai ir žvalgai dažnai dirba su koordinatėmis. Ir pirmą kartą su jais susiduriame pradinėje mokykloje, kai pradedame piešti tam tikro ilgio segmentus. Galų gale, baigimas yra ne kas kita, kaip koordinačių naudojimas nurodant pradžią ir pabaigą.
Kinematika 10 klasė. Kiekis
Pagrindiniai dydžiai, naudojami sprendžiant materialaus taško kinematikos problemas, yra atstumas, laikas, greitis ir pagreitis. Pakalbėkime apie paskutinius du išsamiau. Abu šie dydžiai yra vektoriniai. Kitaip tariant, jie turi ne tik skaitinį rodiklį, bet ir tam tikrą iš anksto nustatytą kryptį. Kūno judėjimas vyks ta kryptimi, kuria nukreiptas greičio vektorius. Tuo pačiu metu nereikėtų pamiršti pagreičio vektoriaus, jei turime netolygaus judėjimo atvejį. Pagreitis gali būti nukreiptas ta pačia kryptimi arba priešinga kryptimi. Jei jie bus nukreipti kartu, kūnas pradės judėti vis greičiau. Jei jie yra priešingi, objektas sulėtės, kol sustos. Po to, esant pagreičiui, kūnas įgaus priešingą greitį, tai yra, judės priešinga kryptimi. Visa tai praktikoje labai labai aiškiai parodo kinematika. 10 klasė yra tik tokialaikotarpis, kai ši fizikos dalis yra pakankamai atskleista.
Formulės
Kinematikos formulės yra gana paprastos tiek išvesties, tiek įsimenant. Pavyzdžiui, objekto per tam tikrą laiką nuvažiuoto atstumo formulė yra tokia: S=VoT + aT^2/2. Kaip matome, kairėje pusėje turime tokį patį atstumą. Dešinėje pusėje galite rasti pradinį greitį, laiką ir pagreitį. Pliuso ženklas yra tik sąlyginis, nes objekto lėtėjimo proceso metu pagreitis gali įgauti neigiamą skaliarinę reikšmę. Apskritai judesio kinematika reiškia vieno greičio egzistavimą, mes nuolat sakome „pradinis“, „galutinis“, „akimirkinis“. Momentinis greitis atsiranda tam tikru momentu. Bet galų gale, jei taip manote, tada galutiniai ar pradiniai komponentai yra ne kas kita, kaip ypatingi jo pasireiškimai, tiesa? Tema „Kinematika“tikriausiai yra mėgstamiausia tarp moksleivių, nes ji paprasta ir įdomi.
Problemų pavyzdžiai
Paprasčiausioje kinematikoje yra ištisos kategorijos labai skirtingų užduočių. Visi jie vienaip ar kitaip susiję su materialaus taško judėjimu. Pavyzdžiui, kai kuriose reikalaujama nustatyti kūno nuvažiuotą atstumą per tam tikrą laiką. Tokiu atveju gali būti žinomi tokie parametrai kaip pradinis greitis ir pagreitis. O gal mokiniui bus duota užduotis, kurią tiesiog reikės išreikšti ir apskaičiuoti kūno pagreitį. Paimkime pavyzdį. Automobilis užvedamas iš statinės padėties. Kokį atstumą jis turės laiko įveikti per 5 sekundes, jei jo pagreitis yra trys metrai,padalytas iš antrojo kvadrato?
Norėdami išspręsti šią problemą, mums reikia formulės S=VoT + at^2/2. Mes tiesiog pakeičiame turimus duomenis. Tai pagreitis ir laikas. Atkreipkite dėmesį, kad terminas Vot bus lygus nuliui, nes pradinis greitis yra lygus nuliui. Taigi gauname skaitinį 75 metrų atsakymą. Štai viskas, problema išspręsta.
Rezultatai
Taigi išsiaiškinome pagrindinius principus ir apibrėžimus, pateikėme formulės pavyzdį ir pakalbėjome apie šio poskyrio sukūrimo istoriją. Kinematika, kurios sąvoka pristatoma septintoje klasėje fizikos pamokose, toliau nuolat tobulinama reliatyvistinės (neklasikinės) dalies rėmuose.
