Hvad er kinematik? Dette er et underfelt af mekanik, der studerer de matematiske og geometriske metoder til at beskrive bevægelsen af idealiserede objekter. De falder i flere kategorier. Emnet for dagens artikel vil være aspekter, der på en eller anden måde er relateret til begrebet "punktkinematik". Vi vil dække mange emner, men vi starter med de mest grundlæggende begreber og forklaringer af deres anvendelse på dette område.
Hvilke objekter betragtes?
Hvis kinematik er en gren af fysikken, der studerer, hvordan man beskriver bevægelser af legemer i rum af forskellig størrelse, så er du nødt til at operere med selve kroppene, ikke? For hurtigt at forstå, hvad der er på spil, kan du finde en multimedielektion designet til elever. Kinematik er generelt let at forstå, hvis du forstår dets grundlæggende. Når du stifter bekendtskab med dem, vil du bemærke, at der i teorien er information om, at denne gren af fysik studerer materielle genstandes bevægelseslove.point. Læg mærke til, hvordan definitionen af objekter er generaliseret. På den anden side er materielle punkter ikke de eneste objekter, der betragtes af kinematik. Denne gren af fysik studerer principperne for bevægelse af både absolut stive kroppe og ideelle væsker. Meget ofte er alle disse tre begreber kombineret til ét, blot ved at sige "idealiserede objekter". Idealisering i dette tilfælde er nødvendig for konventionerne for beregninger og afvigelsen fra mulige systematiske fejl. Hvis du ser på definitionen af et materielt punkt, vil du bemærke, at følgende er skrevet om det: dette er en krop, hvis dimensioner kan forsømmes i den tilsvarende situation. Dette kan forstås som følger: sammenlignet med den tilbagelagte afstand er objektets lineære dimensioner ubetydelige.
Hvad bruges til at beskrive?
Som tidligere nævnt er kinematik en undersektion af mekanik, der studerer, hvordan man beskriver et punkts bevægelse. Men hvis dette er tilfældet, betyder det så, at nogle grundlæggende begreber og principper, såsom aksiomatiske, er nødvendige for at udføre sådanne operationer? Ja. Og i vores tilfælde er de det. For det første er det i kinematik en regel at løse problemer uden at se tilbage på de kræfter, der virker på et materielt punkt. Vi ved alle udmærket, at en krop vil accelerere eller bremse, hvis en bestemt kraft virker på den. Og kinematik er underafsnittet, der giver dig mulighed for at operere med acceleration. Naturen af de fremvoksende kræfter er dog ikke taget i betragtning her. For at beskrive bevægelsen anvendes metoder til matematisk analyse, lineær og rumlig geometri, ogogså algebra. Koordinatgitter og selve koordinaterne spiller også en vis rolle. Men vi vil tale om dette lidt senere.
Skabelsehistorie
De første værker om kinematik blev kompileret af den store videnskabsmand Aristoteles. Det var ham, der dannede nogle af de grundlæggende principper i denne industri. Og selvom hans værker og konklusioner indeholdt en række fejlagtige meninger og refleksioner, er hans værker stadig af stor værdi for moderne fysik. Aristoteles' værker blev efterfølgende studeret af Galileo Galilei. Han udførte de berømte eksperimenter med det skæve tårn i Pisa, da han undersøgte lovene for processen med et legemes frie fald. Efter at have studeret alt inde og ude, udsatte Galileo Aristoteles' refleksioner og konklusioner for hård kritik. For eksempel, hvis sidstnævnte skrev, at kraft er årsagen til bevægelse, beviste Galileo, at kraft er årsagen til acceleration, men ikke at kroppen vil samle op og begynde at bevæge sig og bevæge sig. Ifølge Aristoteles kunne en krop kun opnå hastighed, når den udsættes for en bestemt kraft. Men vi ved, at denne opfattelse er fejlagtig, da der er en ensartet translationel bevægelse. Dette bevises endnu en gang af kinematikens formler. Og vi går videre til næste spørgsmål.
Kinematik. Fysik. Grundlæggende begreber
Der er en række grundlæggende principper og definitioner i dette afsnit. Lad os starte med den vigtigste.
Mekanisk bevægelse
Sandsynligvis forsøger vi fra skolebænken at skabe ideen om, hvad der kan betragtes som et mekanisk værk. Vi håndterer det dagligt, hver time, hvert sekund. Vi vil betragte mekanisk bevægelse som en proces, der opstår i rummet over tid, nemlig en ændring i en krops position. Samtidig bliver relativitet ofte anvendt på processen, det vil sige, at de siger, at positionen af for eksempel den første krop har ændret sig i forhold til positionen af den anden. Lad os forestille os, at vi har to biler ved startlinjen. Førerens grønt lys eller lygterne tændte - og bilerne letter. Allerede i begyndelsen er der en stillingsændring. Desuden kan du tale om dette i lang tid og kedeligt: om en konkurrent, om startlinjen, om en fast tilskuer. Men måske er ideen klar. Det samme kan siges om to mennesker, der går enten i én retning eller i hver sin retning. Placeringen af hver af dem i forhold til den anden ændres på hvert tidspunkt.
Referencesystem
Kinematik, fysik - alle disse videnskaber bruger et så grundlæggende begreb som referencerammer. Faktisk spiller det en meget vigtig rolle og bruges i praktiske problemer næsten over alt. Yderligere to vigtige komponenter kan forbindes med referencerammen.
Koordinatgitter og koordinater
Sidstnævnte er intet andet end en samling af tal og bogstaver. Ved hjælp af visse logiske indstillinger kan vi komponere vores egneet endimensionelt eller todimensionelt koordinatgitter, som vil give os mulighed for at løse de enkleste problemer med at ændre positionen af et materialepunkt over en given tidsperiode. Norm alt anvendes i praksis et todimension alt koordinatgitter med akserne X ("x") og Y ("y"). I det tredimensionelle rum tilføjer det Z-aksen ("z"), og i det endimensionelle rum er kun X. Artillerister og spejdere arbejder ofte med koordinater. Og for første gang støder vi på dem i folkeskolen, når vi begynder at tegne segmenter af en vis længde. Når alt kommer til alt, er eksamen ikke andet end brugen af koordinater til at angive begyndelsen og slutningen.
Kinematik 10. klasse. Mængder
De vigtigste størrelser, der bruges til at løse problemer med kinematik af et materialepunkt, er afstand, tid, hastighed og acceleration. Lad os tale om de to sidste mere detaljeret. Begge disse mængder er vektorer. Med andre ord har de ikke kun en numerisk indikator, men også en bestemt forudbestemt retning. Kroppens bevægelse vil ske i den retning, som hastighedsvektoren er rettet i. Samtidig skal man ikke glemme accelerationsvektoren, hvis vi har et tilfælde af ujævn bevægelse. Accelerationen kan rettes i samme retning eller i den modsatte retning. Hvis de er co-dirigeret, så vil kroppen begynde at bevæge sig hurtigere og hurtigere. Hvis de er modsat, vil objektet bremse, indtil det stopper. Derefter vil kroppen i nærvær af acceleration erhverve den modsatte hastighed, det vil sige, den vil bevæge sig i den modsatte retning. Alt dette i praksis er meget, meget tydeligt vist af kinematik. 10. klasse er netop detperioden, hvor denne del af fysikken er tilstrækkeligt afsløret.
formler
Kinematikformler er ret enkle både til output og til at huske. For eksempel er formlen for afstanden tilbagelagt af et objekt i en given tid som følger: S=VoT + aT^2/2. Som vi kan se, har vi på venstre side lige samme afstand. I højre side kan du finde starthastighed, tid og acceleration. Plustegnet er kun betinget, da acceleration kan tage en negativ skalarværdi under processen med objektets deceleration. Generelt indebærer bevægelsens kinematik eksistensen af en type hastighed, vi siger konstant "initial", "endelig", "øjeblikkelig". Øjeblikkelig hastighed vises på et bestemt tidspunkt. Men når alt kommer til alt, hvis du tror det, så er de sidste eller indledende komponenter ikke andet end dens særlige manifestationer, ikke? Emnet "Kinematik" er nok en favorit blandt skolebørn, fordi det er enkelt og interessant.
Eksempler på problemer
I den enkleste kinematik er der hele kategorier af meget forskellige opgaver. Alle er forbundet på en eller anden måde med bevægelsen af et materielt punkt. For eksempel er det i nogle påkrævet at bestemme den afstand, som kroppen har tilbagelagt på et bestemt tidspunkt. I dette tilfælde kan parametre som initial hastighed og acceleration kendes. Eller måske får eleven en opgave, som blot vil bestå i behovet for at udtrykke og beregne kroppens acceleration. Lad os tage et eksempel. Bilen starter fra en statisk position. Hvilken afstand vil han nå at tilbagelægge på 5 sekunder, hvis hans acceleration er tre meter,divideret med et sekund i anden kvadrat?
For at løse dette problem har vi brug for formlen S=VoT + at^2/2. Vi erstatter blot de tilgængelige data i den. Det er acceleration og tid. Bemærk, at udtrykket Vot vil gå til nul, da starthastigheden er nul. Dermed får vi et numerisk svar på 75 meter. Det var det, problemet løst.
Resultater
Således fandt vi ud af de grundlæggende principper og definitioner, gav et eksempel på en formel og t alte om historien bag oprettelsen af denne undersektion. Kinematik, hvis koncept introduceres i 7. klasse i fysiktimerne, bliver fortsat konstant forbedret inden for rammerne af det relativistiske (ikke-klassiske) afsnit.
