Apakah konsep asas kinematik? Apakah sains ini dan apa yang dipelajarinya? Hari ini kita akan bercakap tentang apa itu kinematik, apakah konsep asas kinematik yang berlaku dalam tugas dan maksudnya. Selain itu, mari kita bincangkan tentang kuantiti yang paling kerap kita berurusan.
Kinematik. Konsep dan definisi asas
Pertama, mari kita bincang tentang apa itu. Salah satu bahagian fizik yang paling banyak dipelajari dalam kursus sekolah ialah mekanik. Ia diikuti dalam susunan yang tidak tentu oleh fizik molekul, elektrik, optik, dan beberapa cabang lain, seperti, sebagai contoh, fizik nuklear dan atom. Tetapi mari kita lihat lebih dekat pada mekanik. Cabang fizik ini berkaitan dengan kajian pergerakan mekanikal jasad. Ia menetapkan beberapa corak dan mengkaji kaedahnya.
Kinematik sebagai sebahagian daripada mekanik
Yang terakhir ini dibahagikan kepada tiga bahagian: kinematik, dinamik dan statik. Ketiga-tiga subsains ini, jika anda boleh memanggilnya begitu, mempunyai beberapa keanehan. Sebagai contoh, statik mengkaji peraturan untuk keseimbangan sistem mekanikal. Perkaitan dengan penimbang segera terlintas di fikiran. Dinamik mengkaji undang-undang pergerakan badan, tetapi pada masa yang sama memberi perhatian kepada daya yang bertindak ke atasnya. Tetapi kinematik melakukan perkara yang sama, hanya daya tidak diambil kira. Akibatnya, jisim badan yang sama tidak diambil kira dalam tugas.
Konsep asas kinematik. Pergerakan mekanikal
Mata pelajaran dalam sains ini adalah titik material. Ia difahami sebagai badan, yang dimensinya, berbanding dengan sistem mekanikal tertentu, boleh diabaikan. Badan ideal yang dipanggil ini adalah serupa dengan gas ideal, yang dianggap dalam bahagian fizik molekul. Secara umumnya, konsep titik material, baik dalam mekanik secara umum dan dalam kinematik khususnya, memainkan peranan yang agak penting. Pergerakan translasi yang paling biasa dianggap.
Apakah maksudnya dan apakah maksudnya?
Biasanya pergerakan dibahagikan kepada putaran dan translasi. Konsep asas kinematik gerakan translasi terutamanya berkaitan dengan kuantiti yang digunakan dalam formula. Kami akan bercakap tentang mereka kemudian, tetapi buat masa ini mari kita kembali kepada jenis pergerakan. Adalah jelas bahawa jika kita bercakap tentang putaran, maka badan berputar. Sehubungan itu, pergerakan translasi akan dipanggil pergerakan badan dalam satah atau secara linear.
Asas teori untuk menyelesaikan masalah
Kinematik, konsep dan formula asas yang sedang kita pertimbangkan sekarang, mempunyai sejumlah besar tugas. Ini dicapai melalui kombinatorik biasa. Satu kaedah kepelbagaian di sini ialah mengubah keadaan yang tidak diketahui. Satu dan masalah yang sama boleh dibentangkan dalam cahaya yang berbeza dengan hanya mengubah tujuan penyelesaiannya. Ia diperlukan untuk mencari jarak, kelajuan, masa, pecutan. Seperti yang anda lihat, terdapat banyak pilihan. Jika kita memasukkan syarat jatuh bebas di sini, ruang menjadi tidak dapat dibayangkan.
Nilai dan formula
Pertama sekali, mari buat satu tempahan. Seperti yang diketahui, kuantiti boleh mempunyai sifat ganda. Di satu pihak, nilai berangka tertentu mungkin sepadan dengan nilai tertentu. Tetapi sebaliknya, ia juga boleh mempunyai arah pengedaran. Contohnya, gelombang. Dalam optik, kita berhadapan dengan konsep seperti panjang gelombang. Tetapi jika terdapat sumber cahaya yang koheren (laser yang sama), maka kita sedang berhadapan dengan pancaran gelombang polarisasi satah. Oleh itu, gelombang akan sepadan bukan sahaja dengan nilai berangka yang menunjukkan panjangnya, tetapi juga dengan arah perambatan tertentu.
Contoh klasik
Kes sedemikian adalah analogi dalam mekanik. Katakan kereta sedang bergolek di hadapan kita. Olehsifat pergerakan, kita boleh menentukan ciri-ciri vektor kelajuan dan pecutannya. Ia akan menjadi lebih sukar untuk melakukan ini apabila bergerak ke hadapan (contohnya, di atas lantai rata), jadi kami akan mempertimbangkan dua kes: apabila troli berguling ke atas dan apabila ia bergolek ke bawah.
Jadi, mari bayangkan kereta itu menaik sedikit. Dalam kes ini, ia akan menjadi perlahan jika tiada kuasa luar bertindak ke atasnya. Tetapi dalam keadaan terbalik, iaitu, apabila troli bergolek ke bawah, ia akan memecut. Kelajuan dalam dua kes diarahkan ke tempat objek bergerak. Ini harus diambil sebagai peraturan. Tetapi pecutan boleh mengubah vektor. Apabila nyahpecutan, ia diarahkan ke arah yang bertentangan dengan vektor halaju. Ini menjelaskan kelembapan. Rantaian logik yang serupa boleh digunakan pada situasi kedua.
Nilai lain
Kami baru sahaja bercakap tentang fakta bahawa dalam kinematik mereka beroperasi bukan sahaja dengan kuantiti skalar, tetapi juga dengan kuantiti vektor. Sekarang mari kita melangkah lebih jauh. Sebagai tambahan kepada kelajuan dan pecutan, apabila menyelesaikan masalah, ciri-ciri seperti jarak dan masa digunakan. Dengan cara ini, kelajuan dibahagikan kepada awal dan serta-merta. Yang pertama daripada mereka adalah kes khas yang kedua. Kelajuan serta-merta ialah kelajuan yang boleh didapati pada bila-bila masa. Dan dengan permulaan, mungkin semuanya jelas.
Tugas
Sebahagian besar teori telah kami pelajari lebih awal dalam perenggan sebelumnya. Kini ia kekal hanya untuk memberikan formula asas. Tetapi kami akan melakukan lebih baik: kami bukan sahaja mempertimbangkan formula, tetapi juga menggunakannya semasa menyelesaikan masalah untukmemuktamadkan pengetahuan yang diperoleh. Kinematics menggunakan seluruh set formula, menggabungkan yang, anda boleh mencapai semua yang anda perlukan untuk menyelesaikan. Berikut ialah masalah dengan dua syarat untuk memahami perkara ini sepenuhnya.
Seorang penunggang basikal memperlahankan kelajuan selepas melepasi garisan penamat. Dia mengambil masa lima saat untuk berhenti sepenuhnya. Ketahui dengan pecutan yang dia perlahankan, serta berapa jarak brek yang berjaya ditempuhinya. Jarak brek dianggap linear, kelajuan akhir diambil sama dengan sifar. Ketika melintasi garisan penamat, kelajuannya ialah 4 meter sesaat.
Sebenarnya, tugasan itu agak menarik dan tidak semudah yang dilihat pada pandangan pertama. Jika kita cuba mengambil rumus jarak dalam kinematik (S=Vot + (-) (pada ^ 2/2)), maka tiada apa yang akan berlaku, kerana kita akan mempunyai persamaan dengan dua pembolehubah. Bagaimana untuk meneruskan dalam kes sedemikian? Kita boleh pergi dengan dua cara: pertama mengira pecutan dengan menggantikan data ke dalam formula V=Vo - at, atau nyatakan pecutan dari sana dan menggantikannya ke dalam formula jarak. Mari gunakan kaedah pertama.
Jadi, halaju akhir ialah sifar. Permulaan - 4 meter sesaat. Dengan memindahkan kuantiti yang sepadan ke sisi kiri dan kanan persamaan, kita mencapai ungkapan untuk pecutan. Ini ialah: a=Vo/t. Oleh itu, ia akan bersamaan dengan 0.8 meter sesaat kuasa dua dan akan mempunyai ciri brek.
Pergi ke formula jarak. Kami hanya menggantikan data ke dalamnya. Kami mendapat jawapannya: jarak berhenti ialah 10 meter.
