Ποιες είναι οι βασικές έννοιες της κινηματικής; Τι είναι αυτή η επιστήμη και τι μελετά; Σήμερα θα μιλήσουμε για το τι είναι η κινηματική, ποιες βασικές έννοιες της κινηματικής λαμβάνουν χώρα σε εργασίες και τι σημαίνουν. Επιπλέον, ας μιλήσουμε για τις ποσότητες με τις οποίες ασχολούμαστε πιο συχνά.
Κινηματική. Βασικές έννοιες και ορισμοί
Πρώτον, ας μιλήσουμε για το τι είναι. Ένα από τα πιο μελετημένα τμήματα της φυσικής στο σχολικό μάθημα είναι η μηχανική. Ακολουθείται με αόριστη σειρά από τη μοριακή φυσική, τον ηλεκτρισμό, την οπτική και κάποιους άλλους κλάδους, όπως, για παράδειγμα, η πυρηνική και η ατομική φυσική. Ας ρίξουμε όμως μια πιο προσεκτική ματιά στη μηχανική. Αυτός ο κλάδος της φυσικής ασχολείται με τη μελέτη της μηχανικής κίνησης των σωμάτων. Καθιερώνει ορισμένα πρότυπα και μελετά τις μεθόδους του.
Η κινηματική ως μέρος της μηχανικής
Το τελευταίο χωρίζεται σε τρία μέρη: κινηματική, δυναμική και στατική. Αυτές οι τρεις επιστήμες, αν μπορείς να τις πεις έτσι, έχουν κάποιες ιδιαιτερότητες. Για παράδειγμα, η στατική μελετά τους κανόνες για την ισορροπία των μηχανικών συστημάτων. Μια συσχέτιση με τη ζυγαριά έρχεται αμέσως στο μυαλό. Η δυναμική μελετά τους νόμους της κίνησης των σωμάτων, αλλά ταυτόχρονα δίνει προσοχή στις δυνάμεις που ασκούν πάνω τους. Το ίδιο όμως κάνει και η κινηματική, μόνο που δεν λαμβάνονται υπόψη οι δυνάμεις. Κατά συνέπεια, η μάζα των ίδιων σωμάτων δεν λαμβάνεται υπόψη στις εργασίες.
Βασικές έννοιες της κινηματικής. Μηχανική κίνηση
Το θέμα σε αυτήν την επιστήμη είναι ένα υλικό σημείο. Εννοείται ως σώμα, οι διαστάσεις του οποίου, σε σύγκριση με ένα συγκεκριμένο μηχανικό σύστημα, μπορούν να παραμεληθούν. Αυτό το λεγόμενο εξιδανικευμένο σώμα είναι παρόμοιο με ένα ιδανικό αέριο, το οποίο εξετάζεται στο τμήμα της μοριακής φυσικής. Γενικά, η έννοια του υλικού σημείου, τόσο στη μηχανική γενικά όσο και στην κινηματική ειδικότερα, παίζει αρκετά σημαντικό ρόλο. Η πιο συχνά θεωρείται η λεγόμενη μεταφραστική κίνηση.
Τι σημαίνει και τι μπορεί να είναι;
Συνήθως οι κινήσεις χωρίζονται σε περιστροφικές και μεταφορικές. Οι βασικές έννοιες της κινηματικής της μεταφορικής κίνησης σχετίζονται κυρίως με τις ποσότητες που χρησιμοποιούνται στους τύπους. Θα μιλήσουμε για αυτά αργότερα, αλλά προς το παρόν ας επιστρέψουμε στο είδος της κίνησης. Είναι σαφές ότι αν μιλάμε για περιστροφική, τότε το σώμα περιστρέφεται. Κατά συνέπεια, η μεταφορική κίνηση θα ονομάζεται κίνηση του σώματος σε επίπεδο ή γραμμικά.
Θεωρητική βάση για την επίλυση προβλημάτων
Η
Κινηματική, τις βασικές έννοιες και τους τύπους των οποίων εξετάζουμε τώρα, έχει έναν τεράστιο αριθμό εργασιών. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω των συνηθισμένων συνδυαστικών. Μια μέθοδος διαφορετικότητας εδώ είναι η αλλαγή άγνωστων συνθηκών. Ένα και το αυτό πρόβλημα μπορεί να παρουσιαστεί με διαφορετικό πρίσμα αλλάζοντας απλώς τον σκοπό της επίλυσής του. Απαιτείται εύρεση απόστασης, ταχύτητας, χρόνου, επιτάχυνσης. Όπως μπορείτε να δείτε, υπάρχουν πάρα πολλές επιλογές. Αν συμπεριλάβουμε εδώ τις συνθήκες ελεύθερης πτώσης, ο χώρος γίνεται απλά αδιανόητος.
Τιμές και τύποι
Αρχικά, ας κάνουμε μία κράτηση. Όπως είναι γνωστό, οι ποσότητες μπορεί να έχουν διπλή φύση. Από τη μία πλευρά, μια ορισμένη αριθμητική τιμή μπορεί να αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη τιμή. Από την άλλη όμως μπορεί να έχει και κατεύθυνση διανομής. Για παράδειγμα, ένα κύμα. Στην οπτική, βρισκόμαστε αντιμέτωποι με μια τέτοια έννοια όπως το μήκος κύματος. Αν όμως υπάρχει μια συνεκτική πηγή φωτός (το ίδιο λέιζερ), τότε έχουμε να κάνουμε με μια δέσμη από επίπεδα πολωμένα κύματα. Έτσι, το κύμα θα αντιστοιχεί όχι μόνο σε μια αριθμητική τιμή που υποδεικνύει το μήκος του, αλλά και σε μια δεδομένη κατεύθυνση διάδοσης.
Κλασικό παράδειγμα
Τέτοιες περιπτώσεις αποτελούν αναλογία στη μηχανική. Ας πούμε ότι ένα κάρο κυλάει μπροστά μας. Μετη φύση της κίνησης, μπορούμε να προσδιορίσουμε τα διανυσματικά χαρακτηριστικά της ταχύτητας και της επιτάχυνσής της. Θα είναι λίγο πιο δύσκολο να το κάνετε αυτό όταν προχωράτε προς τα εμπρός (για παράδειγμα, σε επίπεδο δάπεδο), επομένως θα εξετάσουμε δύο περιπτώσεις: όταν το καρότσι κυλήσει και όταν κυλήσει κάτω.
Ας φανταστούμε λοιπόν ότι το καλάθι ανεβαίνει μια μικρή κλίση. Σε αυτή την περίπτωση, θα επιβραδυνθεί εάν δεν ασκηθούν εξωτερικές δυνάμεις σε αυτό. Αλλά στην αντίστροφη κατάσταση, δηλαδή, όταν το καρότσι κυλήσει προς τα κάτω, θα επιταχυνθεί. Η ταχύτητα σε δύο περιπτώσεις κατευθύνεται προς το σημείο που κινείται το αντικείμενο. Αυτό πρέπει να ληφθεί ως κανόνας. Αλλά η επιτάχυνση μπορεί να αλλάξει το διάνυσμα. Κατά την επιβράδυνση, κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από το διάνυσμα της ταχύτητας. Αυτό εξηγεί την επιβράδυνση. Μια παρόμοια λογική αλυσίδα μπορεί να εφαρμοστεί στη δεύτερη κατάσταση.
Άλλες τιμές
Μιλήσαμε μόλις για το γεγονός ότι στην κινηματική δεν λειτουργούν μόνο με βαθμωτές ποσότητες, αλλά και με διανυσματικά. Τώρα ας το πάμε ένα βήμα παραπέρα. Εκτός από την ταχύτητα και την επιτάχυνση, κατά την επίλυση προβλημάτων, χρησιμοποιούνται χαρακτηριστικά όπως η απόσταση και ο χρόνος. Παρεμπιπτόντως, η ταχύτητα χωρίζεται σε αρχική και στιγμιαία. Το πρώτο από αυτά είναι μια ειδική περίπτωση του δεύτερου. Η στιγμιαία ταχύτητα είναι η ταχύτητα που μπορεί να βρεθεί ανά πάσα στιγμή. Και με την αρχική, μάλλον, όλα είναι ξεκάθαρα.
Εργασία
Ένα μεγάλο μέρος της θεωρίας μελετήθηκε από εμάς νωρίτερα στις προηγούμενες παραγράφους. Τώρα μένει μόνο να δώσουμε τους βασικούς τύπους. Αλλά θα τα καταφέρουμε ακόμα καλύτερα: δεν θα εξετάσουμε απλώς τους τύπους, αλλά και θα τους εφαρμόσουμε κατά την επίλυση του προβλήματος για ναοριστικοποίηση της αποκτηθείσας γνώσης. Η Kinematics χρησιμοποιεί ένα ολόκληρο σύνολο τύπων, συνδυάζοντας τους οποίους, μπορείτε να επιτύχετε όλα όσα χρειάζεστε για να λύσετε. Εδώ υπάρχει ένα πρόβλημα με δύο προϋποθέσεις για να το καταλάβετε πλήρως.
Ένας ποδηλάτης επιβραδύνει αφού διασχίσει τη γραμμή τερματισμού. Του πήρε πέντε δευτερόλεπτα για να σταματήσει τελείως. Μάθετε με τι επιτάχυνση επιβράδυνε, καθώς και πόση απόσταση φρεναρίσματος κατάφερε να διανύσει. Η απόσταση πέδησης θεωρείται γραμμική, η τελική ταχύτητα λαμβάνεται ίση με μηδέν. Τη στιγμή της διέλευσης της γραμμής τερματισμού, η ταχύτητα ήταν 4 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
Στην πραγματικότητα, η εργασία είναι αρκετά ενδιαφέρουσα και όχι τόσο απλή όσο μπορεί να φαίνεται με την πρώτη ματιά. Αν προσπαθήσουμε να πάρουμε τον τύπο της απόστασης στην κινηματική (S=Vot + (-) (στο ^ 2/2)), τότε δεν θα προκύψει τίποτα, αφού θα έχουμε μια εξίσωση με δύο μεταβλητές. Πώς να προχωρήσετε σε μια τέτοια περίπτωση; Μπορούμε να πάμε με δύο τρόπους: πρώτα να υπολογίσουμε την επιτάχυνση αντικαθιστώντας τα δεδομένα στον τύπο V=Vo - at, ή να εκφράσουμε την επιτάχυνση από εκεί και να την αντικαταστήσουμε με τον τύπο της απόστασης. Ας χρησιμοποιήσουμε την πρώτη μέθοδο.
Έτσι, η τελική ταχύτητα είναι μηδέν. Αρχική - 4 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Μεταφέροντας τις αντίστοιχες ποσότητες στην αριστερή και δεξιά πλευρά της εξίσωσης, επιτυγχάνουμε μια έκφραση για την επιτάχυνση. Εδώ είναι: a=Vo/t. Έτσι, θα είναι ίσο με 0,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο στο τετράγωνο και θα έχει χαρακτήρα πέδησης.
Μετάβαση στον τύπο απόστασης. Απλώς αντικαθιστούμε δεδομένα σε αυτό. Παίρνουμε την απάντηση: η απόσταση ακινητοποίησης είναι 10 μέτρα.
