Co je kinematika? Toto je podobor mechaniky, který studuje matematické a geometrické metody popisu pohybu idealizovaných objektů. Spadají do několika kategorií. Tématem dnešního článku budou aspekty, které nějak souvisí s pojmem „bodová kinematika“. Budeme se zabývat mnoha tématy, ale začneme nejzákladnějšími pojmy a vysvětlením jejich aplikace v této oblasti.
Jaké předměty se považují?
Pokud je kinematika obor fyziky, který studuje, jak popsat pohyb těles v prostorech různých velikostí, pak musíte pracovat s tělesy samotnými, že? Abyste rychle pochopili, co je v sázce, můžete si najít multimediální lekci určenou pro studenty. Kinematika je obecně snadno pochopitelná, pokud rozumíte jejím základům. Když se s nimi seznámíte, všimnete si, že v teorii jsou informace, že tento obor fyziky studuje zákony pohybu hmotných objektů.body. Všimněte si, jak je zobecněna definice objektů. Na druhou stranu hmotné body nejsou jedinými objekty, které kinematika bere v úvahu. Tento obor fyziky studuje principy pohybu jak absolutně tuhých těles, tak ideálních tekutin. Velmi často jsou všechny tyto tři koncepty spojeny do jednoho, jednoduše řečeno „idealizované objekty“. Idealizace je v tomto případě nutná pro konvence výpočtů a odklon od případných systematických chyb. Když se podíváte na definici hmotného bodu, všimnete si, že se o něm píše: jedná se o těleso, jehož rozměry lze v odpovídající situaci zanedbat. To lze chápat následovně: ve srovnání s ujetou vzdáleností jsou lineární rozměry objektu zanedbatelné.
Co se používá k popisu?
Jak již bylo zmíněno dříve, kinematika je podsekcí mechaniky, která studuje, jak popsat pohyb bodu. Ale pokud tomu tak je, znamená to, že k provádění takových operací jsou potřeba nějaké základní koncepty a principy, jako jsou ty axiomatické? Ano. A v našem případě jsou. Za prvé, v kinematice je pravidlem řešit problémy bez zpětného pohledu na síly působící na hmotný bod. Všichni dobře víme, že těleso zrychlí nebo zpomalí, pokud na něj působí určitá síla. A kinematika je podsekcí, která vám umožňuje pracovat se zrychlením. Zde se však nebere v úvahu povaha vznikajících sil. K popisu pohybu se používají metody matematické analýzy, lineární a prostorová geometrie ataké algebra. Určitou roli hrají také souřadnicové sítě a samotné souřadnice. Ale o tom si povíme trochu později.
Historie stvoření
První práce o kinematice sestavil velký vědec Aristoteles. Byl to on, kdo vytvořil některé ze základních principů tohoto odvětví. A i když jeho práce a závěry obsahovaly řadu mylných názorů a úvah, stále mají jeho práce pro moderní fyziku velkou hodnotu. Aristotelova díla následně studoval Galileo Galilei. Prováděl slavné pokusy se šikmou věží v Pise, kdy zkoumal zákonitosti procesu volného pádu tělesa. Po prostudování všeho uvnitř i vně Galileo podrobil Aristotelovy úvahy a závěry tvrdé kritice. Pokud například druhý jmenovaný napsal, že síla je příčinou pohybu, Galileo dokázal, že síla je příčinou zrychlení, ale ne, že se těleso zvedne a začne se pohybovat a pohybovat. Podle Aristotela mohlo těleso získat rychlost pouze tehdy, když bylo vystaveno určité síle. Ale víme, že tento názor je chybný, protože existuje rovnoměrný translační pohyb. To opět dokazují vzorce kinematiky. A přejdeme k další otázce.
Kinematika. Fyzika. Základní pojmy
V této části je řada základních principů a definic. Začněme tím hlavním.
Mechanický pohyb
Pravděpodobně se ze školní lavice pokoušíme položit myšlenku toho, co lze považovat za mechanický pohyb. Řešíme to denně, každou hodinu, každou sekundu. Mechanický pohyb budeme považovat za proces probíhající v prostoru v čase, totiž změnu polohy tělesa. Přitom se na proces často aplikuje relativita, to znamená, že se říká, že poloha řekněme prvního tělesa se změnila vzhledem k poloze druhého. Představme si, že máme na startovní čáře dvě auta. Rozsvítí se rozsvícení rozjezdu operátora nebo světel - a auta odjedou. Na samém začátku již dochází ke změně polohy. Navíc se o tom dá mluvit dlouho a nudně: o závodníkovi, o startovní čáře, o stálém divákovi. Ale myšlenka je snad jasná. Totéž lze říci o dvou lidech, kteří jdou buď jedním směrem, nebo různými směry. Poloha každého z nich vůči druhému se mění v každém okamžiku.
Referenční systém
Kinematika, fyzika – všechny tyto vědy používají tak základní koncept, jako jsou referenční rámce. Ve skutečnosti hraje velmi důležitou roli a používá se v praktických problémech téměř všude. S referenčním rámcem lze propojit další dvě důležité součásti.
Souřadnicová mřížka a souřadnice
Ty druhé nejsou nic jiného než sbírka čísel a písmen. Pomocí určitých logických nastavení můžeme skládat vlastníjednorozměrná nebo dvourozměrná souřadnicová mřížka, která nám umožní řešit nejjednodušší problémy změny polohy hmotného bodu za daný časový úsek. Obvykle se v praxi používá dvourozměrná souřadnicová síť s osami X ("x") a Y ("y"). V trojrozměrném prostoru přidává osu Z („z“) a v jednorozměrném prostoru je přítomno pouze X. Dělostřelci a průzkumníci často pracují se souřadnicemi. A poprvé se s nimi setkáváme na základní škole, kdy začínáme kreslit úseky o určité délce. Koneckonců, promoce není nic jiného než použití souřadnic k označení začátku a konce.
Kinematika 10. stupeň. Množství
Hlavní veličiny používané při řešení problémů kinematiky hmotného bodu jsou vzdálenost, čas, rychlost a zrychlení. Promluvme si o posledních dvou podrobněji. Obě tyto veličiny jsou vektorové. Jinými slovy, mají nejen číselný ukazatel, ale také určitý předem určený směr. Pohyb tělesa bude probíhat ve směru, ve kterém je směrován vektor rychlosti. Zároveň by se nemělo zapomínat na vektor zrychlení, pokud máme případ nerovnoměrného pohybu. Zrychlení může být nasměrováno stejným směrem nebo opačným směrem. Pokud jsou společně řízeny, pak se tělo začne pohybovat rychleji a rychleji. Pokud jsou naproti, pak objekt zpomalí, dokud se nezastaví. Poté, za přítomnosti zrychlení, tělo získá opačnou rychlost, to znamená, že se bude pohybovat v opačném směru. To vše v praxi velmi, velmi názorně ukazuje kinematika. 10. třída je právě toobdobí, kdy je tato část fyziky dostatečně odhalena.
Vzorce
Kinematické vzorce jsou poměrně jednoduché jak pro výstup, tak pro zapamatování. Například vzorec pro vzdálenost, kterou objekt urazí za daný čas, je následující: S=VoT + aT^2/2. Jak vidíme, na levé straně to máme stejně daleko. Na pravé straně najdete počáteční rychlost, čas a zrychlení. Znaménko plus je pouze podmíněné, protože zrychlení může mít během procesu zpomalování objektu zápornou skalární hodnotu. Obecně platí, že kinematika pohybu implikuje existenci jednoho typu rychlosti, neustále říkáme „počáteční“, „konečná“, „okamžitá“. Okamžitá rychlost se objeví v určitém okamžiku. Ale konec konců, pokud si to myslíte, pak konečné nebo počáteční složky nejsou nic jiného než její konkrétní projevy, že? Téma „Kinematika“je mezi školáky pravděpodobně oblíbené, protože je jednoduché a zajímavé.
Příklady problémů
V nejjednodušší kinematice existují celé kategorie velmi odlišných úloh. Všechny jsou tak či onak spojeny s pohybem hmotného bodu. V některých je například vyžadováno určení vzdálenosti, kterou tělo urazí za určitý čas. V tomto případě mohou být známy parametry jako počáteční rychlost a zrychlení. Nebo možná student dostane úkol, který bude spočívat právě v nutnosti vyjádřit a vypočítat zrychlení tělesa. Vezměme si příklad. Auto startuje ze statické polohy. Jakou vzdálenost stihne ujet za 5 sekund, pokud je jeho zrychlení tři metry?děleno druhou druhou?
K vyřešení tohoto problému potřebujeme vzorec S=VoT + at^2/2. Jednoduše do něj dosadíme dostupná data. Je to zrychlení a čas. Všimněte si, že výraz Vot bude nulový, protože počáteční rychlost je nulová. Dostaneme tak číselnou odpověď 75 metrů. To je vše, problém vyřešen.
Výsledky
Přišli jsme tedy na základní principy a definice, uvedli příklad vzorce a mluvili o historii vzniku této podsekce. Kinematika, jejíž koncept se zavádí v sedmé třídě v hodinách fyziky, se v rámci relativistické (neklasické) sekce neustále zdokonaluje.
