KINEMĀTIKA: VĒSTURE, PRINCIPI, FORMULAS, VINGRINĀJUMI - FIZISKĀ - 2025

The kinemātika ir (precīzāk no klasiskās mehānikas) platība fizikas, kas rūpējas, lai pētītu kustības organizāciju, neņemot vērā cēloņus tā. Tā koncentrējas uz ķermeņu trajektoriju izpēti laika gaitā, izmantojot tādus lielumus kā pārvietojums, ātrums un paātrinājums.

Daži no jautājumiem, uz kuriem attiecas kinemātika, ir vilciena braukšanas ātrums, laiks, kas vajadzīgs autobusam, lai sasniegtu galapunktu, paātrinājums, kas lidmašīnai vajadzīgs pacelšanās laikā, lai sasniegtu nepieciešamo pacelšanās ātrumu, starp citiem.

Lai to izdarītu, kinemātika izmanto koordinātu sistēmu, kas ļauj aprakstīt trajektorijas. Šo telpisko koordinātu sistēmu sauc par atskaites sistēmu. Fizikas nozare, kas nodarbojas ar kustību izpēti, ņemot vērā to cēloņus (spēkus), ir dinamika.

Vēsture

Etimoloģiski vārdam kinemātika ir cēlies no grieķu valodas vārda κινηματικος (kynēmatikos), kas nozīmē kustību vai pārvietojumu. Nav pārsteidzoši, ka pirmais kustību pētījumu ieraksts atbilst grieķu filozofiem un astronomiem.

Tomēr tikai četrpadsmitajā gadsimtā parādījās pirmie kinemātikas jēdzieni, kas atrodami formu intensitātes vai aprēķinu teorijas (aprēķinu) teorijā. Šos notikumus veica zinātnieki Viljams Heitberijs, Ričards Svīnsheds un Nikolā Oresme.

Vēlāk, ap 1604. gadu, Galileo Galilei veica pētījumus par ķermeņu un sfēru kustību brīvā kritienā un slīpās plaknēs.

Cita starpā Galileo bija ieinteresēts izprast, kā pārvietojās planētas un lielgabalu šāviņi.

Pjēra Varignona ieguldījums

Mūsdienu kinemātikas sākums tiek uzskatīts par notikušu ar Pjēra Varignona prezentāciju 1700. gada janvārī Parīzes Karaliskajā zinātņu akadēmijā.

Šajā prezentācijā viņš deva paātrinājuma jēdziena definīciju un parādīja, kā to var secināt no momentānais ātrums, izmantojot tikai diferenciālo aprēķinu.

Konkrēti, terminu kinemātika izgudroja Andrē-Marija Ampjē, kurš precizēja kinemātikas saturu un ievietoja to mehānikas jomā.

Visbeidzot, līdz ar Alberta Einšteina izstrādāto Īpašās relativitātes teoriju, sākās jauns periods; To sauc par relativistisko kinemātiku, kurā telpai un laikam vairs nav absolūta rakstura.

Ko tu mācies?

Kinemātika koncentrējas uz ķermeņu kustības izpēti, neiedziļinoties tās cēloņos. Šim nolūkam viņš izmanto materiāla punkta kustību kā ideālu ķermeņa kustību.

Sākums

Ķermeņu kustība tiek pētīta no novērotāja (iekšēja vai ārēja) viedokļa atsauces sistēmas ietvaros. Tādējādi kinemātika matemātiski izsaka to, kā ķermenis pārvietojas no ķermeņa stāvokļa koordinātu variācijas ar laiku.

Tādā veidā funkcija, kas ļauj izteikt ķermeņa trajektoriju, ir ne tikai atkarīga no laika, bet arī atkarīga no ātruma un paātrinājuma.

Klasiskajā mehānikā telpa tiek uzskatīta par absolūtu telpu. Tāpēc tā ir telpa, kas nav atkarīga no materiālajiem ķermeņiem un to pārvietojuma. Tāpat tā uzskata, ka visi fizikālie likumi ir izpildīti jebkurā kosmosa reģionā.

Tādā pašā veidā klasiskā mehānika uzskata, ka laiks ir absolūts laiks, kas tādā pašā veidā paiet jebkurā telpas reģionā, neatkarīgi no ķermeņu kustības un jebkādām fiziskām parādībām, kas var rasties.

Formulas un vienādojumi

Ātrums

Ātrums ir lielums, kas ļauj mums saistīt nobraukto vietu un laiku, kas izmantots tās pārvietošanai. Ātrumu var iegūt, atvasinot stāvokli attiecībā pret laiku.

v = ds / dt

Šajā formulā s apzīmē ķermeņa stāvokli, v ir ķermeņa ātrums un t ir laiks.

Paātrinājums

Paātrinājums ir lielums, kas ļauj saistīt ātruma izmaiņas ar laiku. Paātrinājumu var iegūt, iegūstot ātrumu attiecībā pret laiku.

a = dv / dt

Šajā vienādojumā a apzīmē kustīgā ķermeņa paātrinājumu.

Vienota līnijas kustība

Kā norāda nosaukums, tā ir kustība, kurā kustība notiek taisnā līnijā. Tā kā tas ir vienmērīgs, tā ir kustība, kurā ātrums ir nemainīgs un kurā līdz ar to paātrinājums ir nulle. Vienmērīgas taisnas kustības vienādojums ir:

s = s ₀ + v / t

Šajā formulā s ₀ apzīmē sākotnējo stāvokli.

Vienmērīgi paātrināta taisna kustība

Atkal tā ir kustība, kurā kustība notiek taisnā līnijā. Tā kā tas ir vienmērīgi paātrināts, tā ir kustība, kurā ātrums nav konstants, jo tas mainās paātrinājuma rezultātā. Vienmērīgi paātrinātas taisnas kustības vienādojumi ir šādi:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0,5 ∙ pie ²

Šajos v ₀ ir sākotnējais ātrums un paātrinājums.

Vingrinājums atrisināts

Ķermeņa kustības vienādojumu izsaka ar šādu izteiksmi: s (t) = 10t + t ² . Noteikt:

a) Kustības veids.

Tā ir vienmērīgi paātrināta kustība, jo tai ir pastāvīgs paātrinājums 2 m / s ² .

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s ²

b) pozīcija 5 sekundes pēc kustības uzsākšanas.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5 ² = 75 m

c) ātrums, kad kopš kustības sākuma ir pagājušas 10 sekundes.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

d) Laiks, kas nepieciešams, lai sasniegtu ātrumu 40 m / s.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

Atsauces

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fizikas 1. sējums. Cecsa.
2. Tomass Wallace Wright (1896). Mehānikas elementi, ieskaitot kinemātiku, kinētiku un statiku. E un FN Spon.
3. PP Teodorescu (2007). Kinemātika. Mehāniskās sistēmas, klasiskie modeļi: daļiņu mehānika. Springers.
4. Kinemātika. (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2018. gada 28. aprīlī no es.wikipedia.org.
5. Kinemātika. (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2018. gada 28. aprīlī no vietnes en.wikipedia.org.