Какви са основните понятия на кинематиката? Каква е тази наука и какво изучава? Днес ще говорим за това какво е кинематика, какви основни понятия на кинематиката се заемат в задачите и какво означават те. Освен това нека поговорим за количествата, с които най-често се занимаваме.
Кинематика. Основни понятия и дефиниции
Първо, нека поговорим за това какво представлява. Един от най-изучаваните раздели по физика в училищния курс е механиката. Следват го в неопределен ред от молекулярната физика, електричеството, оптиката и някои други клонове, като например ядрената и атомната физика. Но нека разгледаме по-отблизо механиката. Този клон на физиката се занимава с изучаване на механичното движение на телата. Той установява някои модели и изучава своите методи.
Кинематиката като част от механиката
Последният е разделен на три части: кинематика, динамика и статика. Тези три поднауки, ако можете да ги наречете така, имат някои особености. Например статиката изучава правилата за равновесие на механичните системи. Веднага ми идва на ум асоциация с везни. Динамиката изучава законите на движението на телата, но в същото време обръща внимание на силите, действащи върху тях. Но кинематиката прави същото, само силите не се вземат предвид. Следователно масата на същите тези тела не се взема предвид в задачите.
Основни понятия на кинематиката. Механично движение
Обектът в тази наука е материална точка. Тя се разбира като тяло, чиито размери в сравнение с определена механична система могат да бъдат пренебрегнати. Това така наречено идеализирано тяло е подобно на идеален газ, който се разглежда в раздела на молекулярната физика. Като цяло понятието за материална точка, както в механиката като цяло, така и в кинематиката в частност, играе доста важна роля. Най-често разглежданото т. нар. транслационно движение.
Какво означава и какво би могло да бъде?
Обикновено движенията се разделят на ротационни и транслационни. Основните понятия за кинематиката на транслационното движение са свързани главно с величините, използвани във формулите. За тях ще говорим по-късно, но засега да се върнем на типа движение. Ясно е, че ако говорим за ротация, тогава тялото се върти. Съответно транслационното движение ще се нарече движение на тялото в равнина или линейно.
Теоретична основа за решаване на проблеми
Кинематиката, чиито основни понятия и формули разглеждаме сега, има огромен брой задачи. Това се постига чрез обичайната комбинаторика. Един метод за разнообразие тук е промяната на неизвестни условия. Един и същ проблем може да бъде представен в различна светлина, като просто промените целта на неговото решение. Необходимо е да се намери разстояние, скорост, време, ускорение. Както можете да видите, има много опции. Ако включим тук условията за свободно падане, пространството става просто невъобразимо.
Стойности и формули
Първо, нека направим една резервация. Както е известно, количествата могат да имат двойна природа. От една страна, определена числова стойност може да съответства на определена стойност. Но от друга страна може да има и посока на разпространение. Например вълна. В оптиката сме изправени пред такова понятие като дължина на вълната. Но ако има кохерентен източник на светлина (същият лазер), тогава имаме работа с лъч от плоски поляризирани вълни. Така вълната ще съответства не само на числова стойност, указваща нейната дължина, но и на дадена посока на разпространение.
Класически пример
Такива случаи са аналогия в механиката. Да кажем, че пред нас се търкаля каруца. отестеството на движението, можем да определим векторните характеристики на неговата скорост и ускорение. Ще бъде малко по-трудно да направите това, когато се движите напред (например на равен под), така че ще разгледаме два случая: когато количката се търкаля нагоре и когато се търкаля надолу.
Така че нека си представим, че количката се изкачва по лек наклон. В този случай той ще се забави, ако върху него не действат външни сили. Но в обратната ситуация, а именно, когато количката се търкаля надолу, тя ще се ускори. Скоростта в два случая е насочена към мястото, където се движи обектът. Това трябва да се приема като правило. Но ускорението може да промени вектора. При забавяне той се насочва в посока, противоположна на вектора на скоростта. Това обяснява забавянето. Подобна логическа верига може да се приложи към втората ситуация.
Други стойности
Току-що говорихме за това, че в кинематиката те оперират не само със скаларни величини, но и с векторни. Сега нека направим още една крачка напред. В допълнение към скоростта и ускорението, при решаване на задачи се използват характеристики като разстояние и време. Между другото, скоростта е разделена на начална и моментна. Първият от тях е частен случай на втория. Моментната скорост е скоростта, която може да бъде намерена във всеки даден момент. И с инициала вероятно всичко е ясно.
Задача
Голяма част от теорията беше изследвана от нас по-рано в предишните параграфи. Сега остава само да дадем основните формули. Но ние ще направим още по-добре: не просто ще разгледаме формулите, но и ще ги приложим при решаването на проблема, за дафинализират придобитите знания. Kinematics използва цял набор от формули, комбинирайки които, можете да постигнете всичко, което трябва да решите. Ето проблем с две условия, за да разберете това напълно.
Велосипедист забавя, след като пресече финалната линия. Отне му пет секунди, за да спре напълно. Разберете с какво ускорение е забавил, както и колко спирачен път е успял да измине. Спирачният път се счита за линеен, крайната скорост се приема равна на нула. В момента на пресичане на финалната линия скоростта беше 4 метра в секунда.
Всъщност задачата е доста интересна и не толкова проста, колкото изглежда на пръв поглед. Ако се опитаме да вземем формулата за разстоянието в кинематиката (S=Vot + (-) (при ^ 2/2)), тогава нищо няма да излезе от това, тъй като ще имаме уравнение с две променливи. Как да процедираме в такъв случай? Можем да отидем по два начина: първо да изчислим ускорението, като заместим данните във формулата V=Vo - at, или да изразим ускорението от там и да го заместим във формулата за разстояние. Нека използваме първия метод.
И така, крайната скорост е нула. Първоначално - 4 метра в секунда. Чрез прехвърляне на съответните количества в лявата и дясната част на уравнението постигаме израз за ускорение. Ето го: a=Vo/t. По този начин той ще бъде равен на 0,8 метра в секунда на квадрат и ще има спирачен характер.
Отидете към формулата за разстояние. Ние просто заместваме данни в него. Получаваме отговора: спирачният път е 10 метра.
