Какво е кинематика? Това е подполе на механиката, което изучава математическите и геометричните методи за описване на движението на идеализирани обекти. Те попадат в няколко категории. Темата на днешната статия ще бъдат аспекти, които по някакъв начин са свързани с понятието "точкова кинематика". Ще покрием много теми, но ще започнем с най-фундаменталните концепции и обяснения за тяхното приложение в тази област.
Какви обекти се считат?
Ако кинематиката е клон на физиката, който изучава как да се опише движението на телата в пространства с различни размери, тогава трябва да оперирате със самите тела, нали? За да разберете бързо какво е заложено, можете да намерите мултимедиен урок, предназначен за ученици. Кинематиката обикновено е лесна за разбиране, ако разбирате нейните основи. Когато се запознаете с тях, ще забележите, че в теорията има информация, че този клон на физиката изучава законите на движението на материалните обекти.точки. Забележете как дефиницията на обекти е обобщена. От друга страна, материалните точки не са единствените обекти, разглеждани от кинематиката. Този клон на физиката изучава принципите на движение както на абсолютно твърди тела, така и на идеални течности. Много често всички тези три понятия се комбинират в едно, като се казва просто "идеализирани обекти". Идеализацията в този случай е необходима за конвенциите на изчисленията и отклонението от възможните систематични грешки. Ако погледнете определението за материална точка, ще забележите, че за нея пише следното: това е тяло, чиито размери могат да бъдат пренебрегнати в съответната ситуация. Това може да се разбере по следния начин: в сравнение с изминатото разстояние, линейните размери на обекта са незначителни.
Какво се използва за описание?
Както споменахме по-рано, кинематиката е подраздел от механиката, който изучава как да се опише движението на точка. Но ако това е така, означава ли, че някои фундаментални концепции и принципи, като аксиоматичните, са необходими за извършване на такива операции? да. И в нашия случай те са. Първо, в кинематиката е правило да се решават проблеми, без да се обръща внимание на силите, действащи върху материална точка. Всички знаем отлично, че тялото ще се ускори или забави, ако върху него действа определена сила. А кинематиката е подразделът, който ви позволява да работите с ускорение. Тук обаче не се разглежда естеството на възникващите сили. За описване на движението се използват методи на математически анализ, линейна и пространствена геометрия исъщо алгебра. Координатните мрежи и самите координати също играят определена роля. Но ще говорим за това малко по-късно.
История на създаването
Първите трудове по кинематика са съставени от великия учен Аристотел. Именно той формира някои от основните принципи на тази индустрия. И въпреки че неговите трудове и заключения съдържаха редица погрешни мнения и разсъждения, неговите трудове все още са от голяма стойност за съвременната физика. Впоследствие произведенията на Аристотел са проучени от Галилео Галилей. Той провежда известните експерименти с Наклонената кула в Пиза, когато изследва законите на процеса на свободно падане на тялото. След като изучава всичко отвътре и отвън, Галилей подлага разсъжденията и заключенията на Аристотел на остра критика. Например, ако последният пише, че силата е причина за движението, Галилей доказва, че силата е причина за ускорението, но не и че тялото ще се вдигне и ще започне да се движи и да се движи. Според Аристотел тялото може да придобие скорост само когато е подложено на определена сила. Но знаем, че това мнение е погрешно, тъй като има равномерно транслационно движение. Това още веднъж се доказва от формулите на кинематиката. И ще преминем към следващия въпрос.
Кинематика. Физика. Основни понятия
В този раздел има редица основни принципи и дефиниции. Да започнем с основния.
Механично движение
Вероятно от училищната скамейка се опитваме да изложим идеята какво може да се счита за механично движение. Ние се занимаваме с него всеки ден, всеки час, всяка секунда. Ще разглеждаме механичното движение като процес, който протича в пространството с течение на времето, а именно промяна в позицията на тялото. В същото време относителността често се прилага към процеса, тоест те казват, че позицията на, да речем, първото тяло се е променила спрямо позицията на второто. Нека си представим, че имаме две коли на стартовата линия. Зелената светлина на оператора или светлините - и колите излитат. В самото начало вече има смяна на позицията. Освен това можете да говорите за това дълго и досадно: по отношение на състезател, по отношение на стартовата линия, по отношение на фиксиран зрител. Но може би идеята е ясна. Същото може да се каже и за двама души, които вървят или в една посока, или в различни посоки. Позицията на всеки от тях спрямо другия се променя във всеки момент от време.
Референтна система
Кинематика, физика - всички тези науки използват такова фундаментално понятие като референтните рамки. Всъщност той играе много важна роля и се използва в практически проблеми почти навсякъде. Още два важни компонента могат да бъдат свързани с референтната рамка.
Координатна мрежа и координати
Последните не са нищо повече от колекция от цифри и букви. Използвайки определени логически настройки, можем да съставим свои собствениедномерна или двумерна координатна мрежа, която ще ни позволи да решим най-простите задачи за промяна на позицията на материална точка за даден период от време. Обикновено на практика се използва двуизмерна координатна мрежа с осите X ("x") и Y ("y"). В триизмерното пространство той добавя оста Z („z“), а в едномерното пространство присъства само X. Артилеристите и разузнавачите често работят с координати. И за първи път ги срещаме в началното училище, когато започваме да рисуваме сегменти с определена дължина. В крайна сметка, дипломирането не е нищо повече от използването на координати за обозначаване на началото и края.
Кинематика 10 клас. Количества
Основните величини, използвани при решаване на задачи за кинематиката на материална точка, са разстояние, време, скорост и ускорение. Нека поговорим за последните две по-подробно. И двете от тези количества са векторни. С други думи, те имат не само цифров индикатор, но и определена предварително определена посока. Движението на тялото ще се извършва в посоката, в която е насочен векторът на скоростта. В същото време не трябва да забравяме за вектора на ускорение, ако имаме случай на неравномерно движение. Ускорението може да бъде насочено в същата посока или в обратна посока. Ако те са съвместно насочени, тогава тялото ще започне да се движи все по-бързо и по-бързо. Ако са противоположни, тогава обектът ще се забави, докато спре. След това, при наличие на ускорение, тялото ще придобие противоположна скорост, тоест ще се движи в обратна посока. Всичко това на практика е много, много ясно показано от кинематиката. 10-ти клас е точно товапериодът, когато този раздел от физиката е достатъчно разкрит.
Формули
Кинематичните формули са доста прости както за извеждане, така и за запаметяване. Например, формулата за разстоянието, изминато от обект за дадено време, е както следва: S=VoT + aT^2/2. Както виждаме, от лявата страна имаме точно същото разстояние. От дясната страна можете да намерите първоначалната скорост, време и ускорение. Знакът плюс е само условен, тъй като ускорението може да приеме отрицателна скаларна стойност по време на процеса на забавяне на обекта. Като цяло кинематиката на движението предполага съществуването на един тип скорост, ние постоянно казваме „начална“, „крайна“, „моментна“. Мигновената скорост се появява в определен момент от време. Но в края на краищата, ако мислите така, тогава крайните или първоначалните компоненти не са нищо друго освен неговите конкретни проявления, нали? Темата "Кинематика" може би е любима сред учениците, защото е проста и интересна.
Примери за проблеми
В най-простата кинематика има цели категории от много различни задачи. Всички те са свързани по един или друг начин с движението на материална точка. Например при някои се изисква да се определи разстоянието, изминато от тялото за определено време. В този случай могат да бъдат известни параметри като начална скорост и ускорение. Или може би на ученика ще бъде дадена задача, която просто ще се състои в необходимостта да се изрази и изчисли ускорението на тялото. Да вземем пример. Колата тръгва от статично положение. Какво разстояние ще има време да измине за 5 секунди, ако ускорението му е три метра,разделено на секунда на квадрат?
За да решим този проблем, се нуждаем от формулата S=VoT + at^2/2. Просто заместваме наличните данни в него. Това е ускорение и време. Обърнете внимание, че терминът Vot ще стане нула, тъй като началната скорост е нула. Така получаваме цифров отговор от 75 метра. Това е, проблемът е решен.
Резултати
Така разбрахме основните принципи и дефиниции, дадохме пример за формула и говорихме за историята на създаването на този подраздел. Кинематиката, чиято концепция се въвежда в седми клас в уроците по физика, продължава непрекъснато да се усъвършенства в рамките на релативистичния (некласически) раздел.
