Quins són els conceptes bàsics de la cinemàtica? Què és aquesta ciència i què estudia? Avui parlarem de què és la cinemàtica, quins conceptes bàsics de cinemàtica tenen lloc en les tasques i què signifiquen. A més, parlem de les quantitats amb les que tractem més sovint.
Cinemàtica. Conceptes bàsics i definicions
Primer, parlem de què és. Una de les seccions de física més estudiades al curs escolar és la mecànica. El segueixen en un ordre indefinit la física molecular, l'electricitat, l'òptica i algunes altres branques, com, per exemple, la física nuclear i atòmica. Però mirem més de prop la mecànica. Aquesta branca de la física s'ocupa de l'estudi del moviment mecànic dels cossos. Estableix alguns patrons i estudia els seus mètodes.
La cinemàtica com a part de la mecànica
Aquest últim es divideix en tres parts: cinemàtica, dinàmica i estàtica. Aquestes tres subciències, si les podeu anomenar així, tenen algunes peculiaritats. Per exemple, l'estàtica estudia les regles per a l'equilibri dels sistemes mecànics. Immediatament em ve al cap una associació amb escales. La dinàmica estudia les lleis del moviment dels cossos, però al mateix temps presta atenció a les forces que actuen sobre ells. Però la cinemàtica fa el mateix, només no es tenen en compte les forces. En conseqüència, la massa d'aquests mateixos cossos no es té en compte en les tasques.
Conceptes bàsics de cinemàtica. Moviment mecànic
La matèria d'aquesta ciència és un punt material. S'entén com un cos, les dimensions del qual, en comparació amb un determinat sistema mecànic, es poden descuidar. Aquest cos anomenat cos idealitzat és semblant a un gas ideal, que es considera a la secció de física molecular. En general, el concepte de punt material, tant en mecànica en general com en cinemàtica en particular, juga un paper força important. L'anomenat moviment de translació més comunament considerat.
Què vol dir i què podria ser?
En general, els moviments es divideixen en rotacionals i translacionals. Els conceptes bàsics de la cinemàtica del moviment de translació es relacionen principalment amb les magnituds utilitzades en les fórmules. Més endavant en parlarem, però de moment tornem al tipus de moviment. Està clar que si parlem de rotació, aleshores el cos està girant. En conseqüència, el moviment de translació s'anomenarà moviment del cos en un pla o lineal.
Bases teòriques per resoldre problemes
La cinemàtica, els conceptes bàsics i les fórmules de les quals estem considerant ara, té un gran nombre de tasques. Això s'aconsegueix mitjançant la combinatòria habitual. Un mètode de diversitat aquí és canviar condicions desconegudes. Un mateix problema es pot presentar amb una llum diferent canviant simplement el propòsit de la seva solució. Cal trobar distància, velocitat, temps, acceleració. Com podeu veure, hi ha moltes opcions. Si incloem aquí les condicions de caiguda lliure, l'espai esdevé inimaginable.
Valors i fórmules
Primer de tot, fem una reserva. Com és sabut, les quantitats poden tenir una naturalesa dual. D'una banda, un determinat valor numèric pot correspondre a un determinat valor. Però d' altra banda, també pot tenir una direcció de distribució. Per exemple, una onada. En òptica, ens trobem davant d'un concepte com la longitud d'ona. Però si hi ha una font de llum coherent (el mateix làser), llavors estem davant d'un feix d'ones polaritzades planes. Així, l'ona no només correspondrà a un valor numèric que indiqui la seva longitud, sinó també a una direcció de propagació determinada.
Exemple clàssic
Aquests casos són una analogia en mecànica. Diguem que un carro roda davant nostre. Perla naturalesa del moviment, podem determinar les característiques vectorials de la seva velocitat i acceleració. Serà una mica més difícil fer-ho en avançar (per exemple, en un terra pla), així que tindrem en compte dos casos: quan el carro s'enrotlla i quan baixa.
Així que imaginem que el carro puja una lleugera inclinació. En aquest cas, s'alentirà si no hi actuen forces externes. Però en la situació inversa, és a dir, quan el carro baixa, s'accelerarà. La velocitat en dos casos es dirigeix cap a on es mou l'objecte. Això s'ha de prendre com a regla. Però l'acceleració pot canviar el vector. Quan es desaccelera, es dirigeix en la direcció oposada al vector velocitat. Això explica la desacceleració. Es pot aplicar una cadena lògica similar a la segona situació.
Altres valors
Acabem de parlar del fet que en cinemàtica operen no només amb magnituds escalars, sinó també amb magnituds vectorials. Ara fem un pas més enllà. A més de la velocitat i l'acceleració, a l'hora de resoldre problemes s'utilitzen característiques com la distància i el temps. Per cert, la velocitat es divideix en inicial i instantània. El primer d'ells és un cas especial del segon. La velocitat instantània és la velocitat que es pot trobar en un moment donat. I amb la inicial, probablement, tot està clar.
Tasca
Una gran part de la teoria la vam estudiar abans als paràgrafs anteriors. Ara només queda donar les fórmules bàsiques. Però ho farem encara millor: no només considerarem les fórmules, sinó que també les aplicarem a l'hora de resoldre el problema per tal deconcretar els coneixements adquirits. La cinemàtica utilitza tot un conjunt de fórmules, combinant-les, podeu aconseguir tot el que necessiteu per resoldre. Aquí hi ha un problema amb dues condicions per entendre-ho completament.
Un ciclista redueix la velocitat després de creuar la meta. Va trigar cinc segons a aturar-se completament. Descobriu amb quina acceleració va reduir la velocitat, així com quanta distància de frenada va aconseguir recórrer. La distància de frenada es considera lineal, la velocitat final es pren igual a zero. En el moment de creuar la meta, la velocitat era de 4 metres per segon.
En realitat, la tasca és força interessant i no tan senzilla com podria semblar a primera vista. Si intentem prendre la fórmula de la distància en cinemàtica (S=Vot + (-) (a ^ 2/2)), aleshores no en sortirà res, ja que tindrem una equació amb dues variables. Com procedir en un cas així? Podem anar de dues maneres: primer calcular l'acceleració substituint les dades a la fórmula V=Vo - at, o expressar l'acceleració a partir d'aquí i substituir-la en la fórmula de la distància. Utilitzem el primer mètode.
Per tant, la velocitat final és zero. Inicial - 4 metres per segon. En transferir les magnituds corresponents als costats esquerre i dret de l'equació, aconseguim una expressió per a l'acceleració. Aquí està: a=Vo/t. Així, serà igual a 0,8 metres per segon quadrat i tindrà caràcter de frenada.
Vés a la fórmula de la distància. Simplement hi substituïm dades. Obtenim la resposta: la distància d'aturada és de 10 metres.
