Kinematika e një pike materiale: konceptet bazë, elementet

Tema e artikullit të sotëm tonë do të jenë kinematikë e pikës materiale. Çfarë është ajo mbi të gjitha? Çfarë koncepte të shfaqet në të, dhe çfarë ju duhet të jepni përkufizimin e këtij termi? Këto dhe shumë pyetje të tjera sot dhe ne do të përpiqemi të përgjigjem.

Përcaktimi i konceptit

Pika kinematika material është askush tjetër përveç nënseksioni fizikës me titull "Mekanika". Ajo, nga ana tjetër, studion ligjet e lëvizjes së trupave të ndryshëm. Kinematika e një pike materiale është përfshirë gjithashtu në këtë detyrë, por kjo nuk ka në terma të përgjithshme. Në fakt, ky nën-seksion shqyrton metodat që përshkruajnë lëvizjen e trupave. Në këtë studim janë të përshtatshme vetëm për të ashtuquajturën trupit të idealizuar. Këto përfshijnë: një pikë materiale, një trup të ngurtë dhe një gaz ideal. Konsideroni konceptet në detaje. Ne të gjithë e dimë nga shkolla se një pikë material quhet trupi, madhësia e të cilave në një situatë të caktuar mund të neglizhohet. Nga rruga, kinematikë e levizjes translational e një pike materiale fillon të shfaqet për herë të parë në tekstet e klasës së shtatë në fizikë. Kjo është dega më e thjeshtë, kështu që për të filluar njohjen me shkencë, me ndihmën e saj ajo është më i përshtatshëm. Një pyetje e veçantë është se cilat janë elementet e kinematikë e pikës materiale. Ata janë mjaft shumë, dhe ato mund të ndahen kushtimisht në disa nivele me vështirësi të ndryshme për të kuptuar. Nëse ne flasim, për shembull, rrezja vektor, atëherë, në parim, në përcaktimin e saj është asgjë prohibitively komplekse. Megjithatë, pajtohen se kjo është shumë më e lehtë për të kuptuar është të studentit se studenti mesatar ose të shkollës së mesme. Dhe sinqerisht duke folur, nuk ka nevojë për të shpjeguar tiparet e nxënësve të shkollave të mesme termi.

Një histori e shkurtër e kinematikë

Shumë, shumë vite më parë, i madh Aristoteli kushtuar pjesën më të madhe të kohës së tij të lirë duke studiuar dhe duke përshkruar fizikës si shkencë më vete. Në veçanti ai ka punuar në kinematikë, duke u përpjekur për të paraqitur atë në pikat kryesore dhe konceptet, në një mënyrë apo në një tjetër e përdorur në përpjekjet për të zgjidhur detyra praktike dhe madje edhe të kësaj bote. Aristoteli i dha idenë fillestare të cilat janë elementet e kinematikë e pikës materiale. Puna dhe shkrimet e tij janë shumë të vlefshme për të gjithë njerëzimin. Megjithatë, në konkluzionet e tij, ai bëri një numër të konsiderueshëm të gabimeve, dhe çështja është se ka pasur disa gabime dhe gabime. Veprat e Aristotelit në kohën e tij u bë i interesuar në shkencëtarë të tjerë - Galileo Galilei. Një nga tezat themelore të paraqitura nga Aristoteli, lexoni se lëvizja e trupit ndodh vetëm në rastin nëse është vepruar mbi disa fuqi, përcaktohet nga intensiteti dhe drejtimi. Galilei provoi se kjo është një bug. Forca do të ndikojë në vendosjen shpejtësi, por jo më shumë. Italiani tregoi se forca është shkaku i nxitimit, dhe kjo mund të jetë vetëm reciprokisht me të. Galileo Galiley gjithashtu i kushtoi vëmendje të konsiderueshme në studimin e procesit të rënies së lirë, duke sjellë ligjet përkatëse. Ndoshta të gjithë kujton në lidhje me eksperimentet e tij të famshme, të cilin ai kaloi në Kullën e Pizës. Në veprat e tij, bazat zgjidhjet kinematik të përdorura dhe fizikan Ampere.

konceptet fillestare

Siç u përmend më herët, kinematikë mënyra eksploruar për të përshkruar lëvizjen e objekteve të idealizuar. Në praktikë, themelet mund të aplikohen analiza matematike, algjebër e zakonshme dhe gjeometri. Por cilat janë konceptet (ky koncept, dhe nuk ka përkufizim dhe vlerat parametrike) janë në zemër të këtij nënseksioni të fizikës? Para së gjithash, të gjithë duhet të ketë një kuptim të mirë se kinematikë e levizjes translational e pikës levizjes materiale duke pasur parasysh performancën e përjashtuar energjisë. Kjo është, për të zgjidhur problemet përkatëse, ne nuk kemi nevojë formulat lidhur me pushtet. Ajo nuk konsiderohet kinematikë, pa marrë parasysh sa shumë prej tyre janë - një, dy, tre, madje edhe disa qindra mijë. Megjithatë, ekzistenca e përshpejtimit ende ofron. Në një numër të kinematikë pikë detyrave materiale lëvizje përshkruan përcaktuar vlerën nxitim. Megjithatë, shkaqet e këtij fenomeni (dmth forcat dhe natyra e tyre) nuk konsiderohen, dhe janë lënë jashtë.

klasifikim

Ne kemi gjetur se kinematikë shqyrton dhe zbaton metodat e përshkruar lëvizjen e trupave pa lidhje me forcat që veprojnë mbi to. Rastësisht, kjo detyrë është bërë për nën-mekanikë të tjera, e cila është quajtur dinamikën. Tashmë ka përdorur ligjet e Njutonit që lejojnë, në praktikë, për të përcaktuar parametrat mjaftueshme për një numër të vogël të të dhënave të njohura origjinale. Konceptet themelore të kinematikë e pikës materiale - kjo është hapësirë dhe kohë. Dhe në lidhje me zhvillimin e shkencës në përgjithësi, si dhe në fushën, ka pasur një pyetje në lidhje me përshtatshmërinë e një kombinimi të tillë.

Që nga fillimi, ka pasur kinematikë klasike. Ne mund të themi se ajo është e veçantë jo vetëm prania e dy boshllëqe kohore dhe hapësinore, por ata janë të pavarur nga zgjedhja e një kornizë të veçantë të referencës. Nga rruga, ne do të flasim për këtë më vonë. Tani, vetëm të shpjegojë atë që është rreth. interval hapësinor në këtë rast do të konsiderohet si një segment, kohë - interval. Duket se çdo gjë duhet të jetë e qartë. Tani, këto boshllëqe do të merren parasysh në kinematikë klasike absolute invariant, me fjalë të tjera, të pavarura e kalimit nga një kornizë në një tjetër. Nëse biznesi kinematikë relativiste. Ajo intervale kur ndërrohen sistemet e referimit mund të ndryshojnë. Kjo është e mençur për të thënë edhe se ata nuk mund, dhe duhet, ndoshta. Për shkak të kësaj njëkohshme e dy ngjarjeve të rastit gjithashtu bëhet relative dhe është subjekt i shqyrtimit të veçantë. Prandaj është në kinematikë relativiste e dy koncepteve - hapësirë dhe kohë - janë të kombinuara në një.

Kinematika pika material: shpejtësi, nxitim, dhe vlera të tjera

Për të paktën një pak për të kuptuar fizikën e këtij nënseksioni, ju duhet të lundruar konceptet më të rëndësishme, e di përkufizimet dhe përfaqësojnë çfarë përbën në terma të përgjithshme, një ose vlera të tjera. Asgjë e komplikuar në lidhje me të vërtetë, është shumë e lehtë dhe e thjeshtë. Konsideroni, ndoshta, për të filluar me konceptet bazë të përdorura në probleme kinematikë.

lëvizje

Lëvizja mekanike, ne supozojmë një proces në të cilën një ose në një tjetër objekt idealizuar ndryshon pozicionin e saj në hapësirë. Është e mundur të thuhet se ndryshimi ndodh në raport me organet e tjera. Është e nevojshme për të marrë parasysh faktin se në të njëjtën kohë zhvillohet dhe krijimin e një intervali të caktuar kohor midis dy ngjarjeve. Për shembull, ajo do të jetë e mundur për të shpërndarë një interval të caktuar formuar për kohën e kaluar në mes të trupit erdhi nga një pozicion në tjetrin. Vini re gjithashtu se trupi dhe kështu mund të ndërveprojnë me njëri-tjetrin, sipas ligjeve të përgjithshme të mekanikës. Kjo është pikërisht ajo që shpesh vepron kinematikë e pikës materiale. Sistemi reference - koncepti vijim, e cila është e lidhur pazgjidhshmërisht me të.

koordinatat

Ato mund të quhet e të dhënave të zakonshme që të na mundësojë për të përcaktuar pozicionin e trupit në çdo kohë të dhënë. Koordinatat janë të lidhura pazgjidhshmërisht me konceptin e një sistemi referimi dhe një rrjet të koordinuar. Në shumicën e rasteve janë një kombinim i shkronjave dhe numrave.

rrezja vector

Nga emri duhet të jetë e qartë se ajo është. Megjithatë, le të flasim më shumë për këtë. Nëse një pikë lëviz së bashku një rrugë, dhe ne e dimë fillimin e një kornizë të veçantë të referencës, është e mundur për të mbajtur pozicionin vektorin në çdo kohë të dhënë. Ai do të bashkohet pozicionin fillestar të pikës me të menjëhershëm ose të fundme.

rrugë

Ajo do të quhet një linjë e vazhdueshme e cila është vënë si pasojë e lëvizjes së një thërrmije në një kuadër të caktuar të referencës.

Shpejtësi (si linear dhe këndore)

Kjo vlerë, të cilat mund të tregojnë se sa shpejt trupi kalon nëpër një periudhë të distancës.

Acceleration (dhe këndor dhe linear):

Ajo tregon, sipas asaj që ligjit, dhe sa shpejt ndryshon trupin vendosjen shpejtësi.

Ndoshta, këtu ata janë - elementet bazë të kinematikë e pikës materiale. Ajo duhet të theksohet se si shpejtësia dhe nxitimi janë sasi vektoriale. Kjo do të thotë se ata nuk do të vetëm kanë një efekt demonstrues, por edhe një drejtim të caktuar. Nga rruga, ata mund të drejtohen në një drejtim dhe në të kundërtën. Në rastin e parë, trupi do të përshpejtohet në rastin e dytë - për të ngadalësuar.

Detyrat e thjeshta

Kinematika e pikave materiale (shpejtësia, nxitimi dhe distancë e cila është pothuajse konceptet themelore) nuk ka edhe fakti se një numër të madh të detyrave, dhe shumë prej tyre në kategori të ndryshme. Le të përpiqen për të zgjidhur një detyrë e thjeshtë të mjaftueshme për të përcaktuar distancën udhëtuar nga trupi.

Supozoni kushtet që ne kemi në dorë, si më poshtë. Shoferi makina qëndron në vijën e nisjes. Operatori siguron një flamur vizuale sinjal dhe makina merr off në mënyrë dramatike. Përcaktoni nëse ajo është një rekord i ri në riders konkurrencës do të jetë në gjendje, nëse distanca e barabartë me njëqind metra, dikur ishte lider në 7,8 sekonda. Përshpejtimi i automjetit merret e barabartë me 3 metra, të ndarë nga të dytë katror.

Pra, si për të zgjidhur një problem të ngjashëm? Është mjaft interesante, pasi ne jemi të detyruar të mos "thatë" përcaktimi i parametrave të caktuara. Ajo qarta dhe të kthehet një situatë të caktuar që diversifikon zgjidhjet procesit dhe indekset e kërkimit. Por, ajo që ne duhet të udhëhiqet para, se si t'i qasen detyrën?

1. Kinematika e një pike materiale përfshin përdorimin në rastin e përshpejtimit.

2. Është supozuar distanca zgjidhje duke përdorur formulën, siç duket në kushtet me vlera numerike.

Ne zgjidhjen e problemit aspak e lehtë. Për të marrë këtë formulë distancë: S = VT + (-) AT ^ 2/2. Cili është kuptimi? Ne duhet të dimë se sa kohë do të kalojë racer përcaktuar distancën, dhe pastaj krahasojnë indeksi me një rekord për të gjetur se ai do të mundë atë apo jo. Për ta bërë këtë, ne kemi vënë mënjanë kohë për atë për të marrë formulën: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Kjo nuk është tjetër përveç ekuacionit kuadratik. Por makina merr off, kjo do të thotë se shpejtësia fillestare është e barabartë me 0. Kur vendimi discriminant ekuacioni do të jetë e barabartë me 2400 duhet të hiqet për rrënjët e kohës kërkimit. Të bëjë deri në vendin e dytë dhjetore: 48.98. Ne e gjejmë rrënjët e ekuacionit: 48.98 / 6 = 8.16 sekonda. Ajo rezulton se shoferi nuk do të jetë në gjendje të mundë rekordin ekzistues.