Apakah itu kinematik? Buat pertama kalinya, pelajar sekolah menengah mula membiasakan diri dengan definisinya dalam pelajaran fizik. Mekanik (kinematik adalah salah satu cabangnya) sendiri merupakan sebahagian besar sains ini. Biasanya ia dibentangkan kepada pelajar terlebih dahulu dalam buku teks. Seperti yang kami katakan, kinematik ialah subseksyen mekanik. Tetapi memandangkan kita bercakap tentang dia, mari kita bincangkan perkara ini dengan lebih terperinci.
Mekanik sebagai sebahagian daripada fizik
Perkataan “mekanik” itu sendiri berasal dari bahasa Yunani dan secara literal diterjemahkan sebagai seni membina mesin. Dalam fizik, ia dianggap sebagai bahagian yang mengkaji pergerakan badan bahan yang dipanggil oleh kami dalam ruang bersaiz berbeza (iaitu, pergerakan boleh berlaku dalam satu satah, pada grid koordinat bersyarat, atau dalam ruang tiga dimensi.). Kajian interaksi antara titik bahan adalah salah satu tugas yang dilakukan oleh mekanik (kinematik adalah pengecualian kepada peraturan ini, kerana ia terlibat dalam pemodelan dan menganalisis situasi alternatif tanpa mengambil kira kesan parameter daya). Dengan semua ini, perlu diperhatikan bahawa cabang fizik yang sepadanbermakna dengan pergerakan perubahan kedudukan badan di angkasa mengikut masa. Takrifan ini terpakai bukan sahaja pada titik material atau badan secara keseluruhan, tetapi juga pada bahagiannya.
Konsep kinematik
Nama bahagian fizik ini juga berasal dari bahasa Yunani dan secara literal diterjemahkan sebagai “bergerak”. Oleh itu, kita mendapat jawapan awal, yang belum benar-benar terbentuk kepada persoalan tentang apa itu kinematik. Dalam kes ini, kita boleh mengatakan bahawa bahagian itu mengkaji kaedah matematik untuk menerangkan jenis gerakan tertentu badan ideal secara langsung. Kita bercakap tentang apa yang dipanggil badan pepejal mutlak, tentang cecair yang ideal, dan, tentu saja, tentang titik material. Adalah sangat penting untuk diingat bahawa apabila menggunakan penerangan, punca pergerakan tidak diambil kira. Iaitu, parameter seperti jisim badan atau daya yang mempengaruhi sifat pergerakannya tidak tertakluk kepada pertimbangan.
Asas kinematik
Ia termasuk konsep seperti masa dan ruang. Sebagai salah satu contoh paling mudah, kita boleh memetik situasi di mana, katakan, titik material bergerak di sepanjang bulatan jejari tertentu. Dalam kes ini, kinematik akan mengaitkan kewujudan wajib kuantiti sedemikian sebagai pecutan sentripetal, yang diarahkan sepanjang vektor dari badan itu sendiri ke pusat bulatan. Iaitu, vektor pecutan pada bila-bila masa akan bertepatan dengan jejari bulatan. Tetapi walaupun dalam kes ini (denganpecutan sentripetal) kinematik tidak akan menunjukkan sifat daya yang menyebabkan ia muncul. Ini sudah pun tindakan yang dihuraikan oleh dinamik.
Apakah itu kinematik?
Jadi, kami, sebenarnya, memberikan jawapan kepada apa itu kinematik. Ia adalah satu cabang mekanik yang mengkaji bagaimana untuk menerangkan gerakan objek ideal tanpa mengkaji parameter daya. Sekarang mari kita bercakap tentang apa kinematik boleh. Jenis pertamanya adalah klasik. Adalah lazim untuk mempertimbangkan ciri spatial dan temporal mutlak jenis pergerakan tertentu. Dalam peranan yang pertama, panjang segmen muncul, dalam peranan yang terakhir, selang masa. Dalam erti kata lain, kita boleh mengatakan bahawa parameter ini kekal bebas daripada pilihan sistem rujukan.
Relativistik
Jenis kinematik kedua ialah relativistik. Di dalamnya, antara dua peristiwa yang sepadan, ciri temporal dan spatial boleh berubah jika peralihan dibuat daripada satu kerangka rujukan kepada yang lain. Keselarasan asal dua peristiwa dalam kes ini juga mengambil watak relatif eksklusif. Dalam jenis kinematik ini, dua konsep berasingan (dan kita bercakap tentang ruang dan masa) bergabung menjadi satu. Di dalamnya, kuantiti, yang biasanya dipanggil selang, menjadi tidak berubah di bawah transformasi Lorentzian.
Sejarah penciptaan kinematik
Kamiberjaya memahami konsep dan memberi jawapan kepada persoalan apakah itu kinematik. Tetapi apakah sejarah kemunculannya sebagai subseksyen mekanik? Inilah yang perlu kita bincangkan sekarang. Untuk masa yang agak lama, semua konsep subseksyen ini adalah berdasarkan karya yang ditulis oleh Aristotle sendiri. Mereka mengandungi kenyataan yang relevan bahawa kelajuan jasad semasa jatuh adalah berkadar terus dengan penunjuk berangka berat badan tertentu. Disebutkan juga bahawa punca pergerakan itu secara langsung adalah kuasa, dan jika tiadanya, tidak boleh bercakap tentang sebarang pergerakan.
Eksperimen Galileo
Saintis terkenal Galileo Galilei mula berminat dengan karya Aristotle pada akhir abad keenam belas. Dia mula mengkaji proses jatuh bebas badan. Sebutan boleh dibuat tentang eksperimennya di Menara Condong Pisa. Saintis juga mengkaji proses inersia badan. Akhirnya, Galileo berjaya membuktikan bahawa Aristotle salah dalam karyanya, dan dia membuat beberapa kesimpulan yang salah. Dalam buku yang sepadan, Galileo menggariskan hasil kerja yang dijalankan dengan bukti kekeliruan kesimpulan Aristotle.
Kinematik moden kini dianggap telah bermula pada Januari 1700. Kemudian Pierre Varignon bercakap di hadapan Akademi Sains Perancis. Beliau juga membawa konsep pertama pecutan dan kelajuan, menulis dan menerangkannya dalam bentuk pembezaan. Tidak lama kemudian, Ampere juga mengambil perhatian beberapa idea kinematik. Pada abad kelapan belas beliau menggunakan dalam kinematik apa yang dipanggilkalkulus variasi. Teori relativiti khas, yang dicipta kemudian, menunjukkan bahawa ruang, seperti masa, tidak mutlak. Pada masa yang sama, ia telah menunjukkan bahawa kelajuan boleh pada asasnya terhad. Asas inilah yang mendorong kinematik berkembang dalam rangka kerja dan konsep mekanik relativistik yang dipanggil.
Konsep dan kuantiti yang digunakan dalam bahagian
Asas kinematik termasuk beberapa kuantiti yang digunakan bukan sahaja dari segi teori, tetapi juga berlaku dalam formula praktikal yang digunakan dalam pemodelan dan menyelesaikan pelbagai masalah tertentu. Mari kita berkenalan dengan kuantiti dan konsep ini dengan lebih terperinci. Mari mulakan dengan yang terakhir.
1) Pergerakan mekanikal. Ia ditakrifkan sebagai perubahan dalam kedudukan spatial badan ideal tertentu berbanding dengan yang lain (titik material) semasa mengubah selang masa. Pada masa yang sama, badan yang disebutkan mempunyai daya interaksi yang sepadan antara satu sama lain.
2) Sistem rujukan. Kinematik, yang kami takrifkan sebelum ini, adalah berdasarkan penggunaan sistem koordinat. Kehadiran variasinya adalah salah satu syarat yang diperlukan (syarat kedua ialah penggunaan instrumen atau cara untuk mengukur masa). Secara umum, rangka rujukan diperlukan untuk penerangan yang berjaya bagi satu atau jenis pergerakan yang lain.
3) Koordinat. Sebagai penunjuk khayalan bersyarat, berkait rapat dengan konsep sebelumnya (kerangka rujukan), koordinat tidak lebih daripada kaedah di mana kedudukan badan ideal dalamangkasa lepas. Dalam kes ini, nombor dan aksara khas boleh digunakan untuk penerangan. Koordinat sering digunakan oleh pengakap dan penembak.
4) Vektor jejari. Ini ialah kuantiti fizik yang digunakan dalam amalan untuk menetapkan kedudukan badan ideal dengan mata kepada kedudukan asal (dan bukan sahaja). Ringkasnya, titik tertentu diambil dan ia ditetapkan untuk konvensyen. Selalunya ini adalah asal koordinat. Jadi, selepas itu, katakan, badan yang ideal dari titik ini mula bergerak di sepanjang trajektori sewenang-wenangnya yang bebas. Pada bila-bila masa, kita boleh menyambungkan kedudukan badan kepada asal dan garis lurus yang terhasil tidak lebih daripada vektor jejari.
5) Bahagian kinematik menggunakan konsep trajektori. Ia adalah garis berterusan biasa, yang dicipta semasa pergerakan badan ideal semasa pergerakan bebas sewenang-wenangnya dalam ruang yang berbeza saiz. Trajektori, masing-masing, boleh berbentuk rectilinear, bulat dan patah.
6) Kinematik badan berkait rapat dengan kuantiti fizikal seperti kelajuan. Sebenarnya, ini adalah kuantiti vektor (sangat penting untuk diingat bahawa konsep kuantiti skalar hanya terpakai padanya dalam situasi luar biasa), yang akan mencirikan kelajuan perubahan dalam kedudukan badan yang ideal. Ia dianggap sebagai vektor kerana fakta bahawa kelajuan menetapkan arah pergerakan yang sedang berjalan. Untuk menggunakan konsep, anda mesti menggunakan kerangka rujukan, seperti yang dinyatakan sebelum ini.
7) Kinematik, definisi yang menceritakan tentangbahawa ia tidak mempertimbangkan punca yang menyebabkan pergerakan, dalam situasi tertentu ia juga mempertimbangkan pecutan. Ia juga merupakan kuantiti vektor, yang menunjukkan betapa intensifnya vektor halaju jasad ideal akan berubah dengan perubahan alternatif (selari) dalam unit masa. Mengetahui pada masa yang sama ke arah mana kedua-dua vektor - kelajuan dan pecutan - diarahkan, kita boleh mengatakan tentang sifat pergerakan badan. Ia boleh sama ada dipercepatkan secara seragam (vektor adalah sama) atau perlahan secara seragam (vektor berada dalam arah yang bertentangan).
8) Halaju sudut. Satu lagi kuantiti vektor. Pada dasarnya, definisinya bertepatan dengan yang serupa yang kami berikan sebelum ini. Malah, satu-satunya perbezaan ialah kes yang dipertimbangkan sebelum ini berlaku apabila bergerak di sepanjang trajektori rectilinear. Di sini kita mempunyai gerakan bulat. Ia boleh menjadi bulatan yang kemas, serta elips. Konsep yang sama diberikan untuk pecutan sudut.
Fizik. Kinematik. Formula
Untuk menyelesaikan masalah praktikal yang berkaitan dengan kinematik badan ideal, terdapat senarai keseluruhan pelbagai formula. Ia membolehkan anda menentukan jarak yang dilalui, serta-merta, kelajuan akhir awal, masa di mana badan telah melepasi jarak ini atau itu, dan banyak lagi. Kes permohonan yang berasingan (peribadi) ialah situasi dengan simulasi jatuh bebas badan. Di dalamnya, pecutan (ditandakan dengan huruf a) digantikan dengan pecutan graviti (huruf g, secara numerik sama dengan 9.8 m/s^2).
Jadi apa yang kami dapati? Fizik - kinematik (formula yangberasal dari satu sama lain) - bahagian ini digunakan untuk menerangkan pergerakan badan ideal tanpa mengambil kira parameter daya yang menjadi punca pergerakan yang sepadan. Pembaca sentiasa boleh membiasakan diri dengan topik ini dengan lebih terperinci. Fizik (topik "kinematik") adalah sangat penting, kerana ialah yang memberikan konsep asas mekanik sebagai bahagian global sains yang sepadan.
