Què és la cinemàtica? Aquest és un subcamp de la mecànica que estudia els mètodes matemàtics i geomètrics per descriure el moviment d'objectes idealitzats. Es divideixen en diverses categories. El tema de l'article d'avui seran aspectes relacionats d'alguna manera amb el concepte de "cinemàtica puntual". Abordarem molts temes, però començarem pels conceptes i les explicacions més fonamentals de la seva aplicació en aquesta àrea.
Quins objectes es consideren?
Si la cinemàtica és una branca de la física que estudia com descriure el moviment dels cossos en espais de diferents mides, llavors cal operar amb els mateixos cossos, oi? Per entendre ràpidament el que està en joc, podeu trobar una lliçó multimèdia pensada per als estudiants. La cinemàtica és generalment senzilla d'entendre, si enteneu els fonaments bàsics. Quan els coneixeu, notareu que en la teoria hi ha informació que aquesta branca de la física estudia les lleis del moviment dels objectes materials.punts. Observeu com es generalitza la definició d'objectes. D' altra banda, els punts materials no són els únics objectes considerats per la cinemàtica. Aquesta branca de la física estudia els principis del moviment tant dels cossos absolutament rígids com dels fluids ideals. Molt sovint, tots aquests tres conceptes es combinen en un, simplement dient "objectes idealitzats". La idealització en aquest cas és necessària per a les convencions de càlculs i la sortida de possibles errors sistemàtics. Si observeu la definició d'un punt material, notareu que sobre ell s'escriu el següent: es tracta d'un cos les dimensions del qual es poden descuidar en la situació corresponent. Això es pot entendre de la següent manera: en comparació amb la distància recorreguda, les dimensions lineals de l'objecte són insignificants.
Què s'utilitza per descriure?
Com s'ha esmentat anteriorment, la cinemàtica és una subsecció de la mecànica que estudia com descriure el moviment d'un punt. Però si això és així, vol dir que es necessiten alguns conceptes i principis fonamentals, com els axiomàtics, per realitzar aquestes operacions? Sí. I en el nostre cas, ho són. En primer lloc, en cinemàtica és una regla resoldre problemes sense mirar enrere les forces que actuen sobre un punt material. Tots sabem perfectament que un cos accelerarà o disminuirà la velocitat si hi actua una força determinada. I la cinemàtica és la subsecció que permet operar amb acceleració. Tanmateix, aquí no es considera la naturalesa de les forces emergents. Per descriure el moviment s'utilitzen mètodes d'anàlisi matemàtica, geometria lineal i espacial, itambé àlgebra. Les quadrícules de coordenades i les mateixes coordenades també juguen un paper determinat. Però d'això en parlarem una mica més endavant.
Història de la creació
Els primers treballs sobre cinemàtica van ser compilats pel gran científic Aristòtil. Va ser ell qui va formar alguns dels principis fonamentals d'aquesta indústria. I tot i que els seus treballs i conclusions contenien una sèrie d'opinions i reflexions errònies, les seves obres segueixen sent de gran valor per a la física moderna. Les obres d'Aristòtil van ser posteriorment estudiades per Galileu Galilei. Va dur a terme els famosos experiments amb la Torre Inclinada de Pisa, quan va investigar les lleis del procés de caiguda lliure d'un cos. Després d'haver estudiat tot per dins i per fora, Galileu va sotmetre les reflexions i conclusions d'Aristòtil a dures crítiques. Per exemple, si aquest últim va escriure que la força és la causa del moviment, Galileu va demostrar que la força és la causa de l'acceleració, però no que el cos agafi i comenci a moure's i moure's. Segons Aristòtil, un cos només podia adquirir velocitat quan estava sotmès a una força determinada. Però sabem que aquesta opinió és errònia, ja que hi ha un moviment de translació uniforme. Això es demostra una vegada més amb les fórmules de la cinemàtica. I passarem a la següent pregunta.
Cinemàtica. Física. Conceptes bàsics
Hi ha una sèrie de principis i definicions fonamentals en aquesta secció. Comencem per la principal.
Moviment mecànic
Probablement, des del banc de l'escola estem intentant posar la idea del que es pot considerar un moviment mecànic. Ho tractem diàriament, cada hora, cada segon. Considerarem el moviment mecànic com un procés que es produeix a l'espai al llarg del temps, és a dir, un canvi en la posició d'un cos. Al mateix temps, sovint s'aplica la relativitat al procés, és a dir, diuen que la posició, per exemple, del primer cos ha canviat en relació amb la posició del segon. Imaginem que tenim dos cotxes a la línia de sortida. El vistiplau de l'operador o els llums s'encenen i els cotxes s'enlairen. Al principi ja hi ha un canvi de posició. A més, es pot parlar d'això durant molt de temps i de manera tediosa: sobre un competidor, sobre la línia de sortida, sobre un espectador fix. Però potser la idea és clara. El mateix es pot dir de dues persones que van en una direcció o en direccions diferents. La posició de cadascun d'ells respecte de l' altre canvia en cada moment del temps.
Sistema de referència
Cinemàtica, física: totes aquestes ciències utilitzen un concepte tan fonamental com a marcs de referència. De fet, té un paper molt important i s'utilitza en problemes pràctics gairebé a tot arreu. Es poden connectar dos components més importants amb el marc de referència.
Graella de coordenades i coordenades
Aquests últims no són més que una col·lecció de números i lletres. Utilitzant determinades configuracions lògiques, podem compondre la nostrauna quadrícula de coordenades unidimensional o bidimensional, que ens permetrà resoldre els problemes més senzills de canviar la posició d'un punt material durant un període de temps determinat. Normalment, a la pràctica, s'utilitza una graella de coordenades bidimensional amb els eixos X ("x") i Y ("y"). A l'espai tridimensional, afegeix l'eix Z ("z"), i a l'espai unidimensional, només hi ha X. Els artillers i els exploradors sovint treballen amb coordenades. I per primera vegada els trobem a primària, quan comencem a dibuixar segments d'una certa longitud. Després de tot, la graduació no és més que l'ús de coordenades per indicar el principi i el final.
Cinemàtica 10è grau. Quantitats
Les principals magnituds utilitzades per resoldre problemes sobre la cinemàtica d'un punt material són la distància, el temps, la velocitat i l'acceleració. Parlem dels dos últims amb més detall. Aquestes dues magnituds són vectorials. En altres paraules, no només tenen un indicador numèric, sinó també una certa direcció predeterminada. El moviment del cos es produirà en la direcció en què es dirigeix el vector velocitat. Al mateix temps, no s'ha d'oblidar del vector acceleració si tenim un cas de moviment desigual. L'acceleració es pot dirigir en la mateixa direcció o en sentit contrari. Si estan codirigits, el cos començarà a moure's cada cop més ràpid. Si són oposats, l'objecte s'allunyarà fins que s'aturi. Després d'això, en presència d'acceleració, el cos adquirirà la velocitat oposada, és a dir, es mourà en sentit contrari. Tot això a la pràctica es mostra molt i molt clarament per la cinemàtica. 10è grau és només aixòel període en què aquesta secció de física està prou divulgada.
Fórmules
Les fórmules cinemàtiques són bastant senzilles tant per a la sortida com per a la memorització. Per exemple, la fórmula de la distància recorreguda per un objecte en un temps determinat és la següent: S=VoT + aT^2/2. Com veiem, al costat esquerre tenim la mateixa distància. A la part dreta, podeu trobar la velocitat inicial, el temps i l'acceleració. El signe més només és condicional, ja que l'acceleració pot prendre un valor escalar negatiu durant el procés de desacceleració de l'objecte. En general, la cinemàtica del moviment implica l'existència d'un tipus de velocitat, diem constantment "inicial", "final", "instantània". La velocitat instantània apareix en un moment determinat. Però al cap i a la fi, si ho creus, aleshores els components finals o inicials no són més que les seves manifestacions particulars, oi? El tema "Cinemàtica" és probablement el favorit dels escolars, perquè és senzill i interessant.
Exemples de problemes
En la cinemàtica més senzilla, hi ha categories senceres de tasques molt diferents. Tots ells estan connectats d'una manera o altra amb el moviment d'un punt material. Per exemple, en alguns cal determinar la distància recorreguda pel cos en un temps determinat. En aquest cas, es poden conèixer paràmetres com la velocitat inicial i l'acceleració. O potser se li donarà a l'alumne una tasca, que consistirà només en la necessitat d'expressar i calcular l'acceleració del cos. Prenguem un exemple. El cotxe arrenca des d'una posició estàtica. Quina distància tindrà temps de recórrer en 5 segons si la seva acceleració és de tres metres?dividit per un segon quadrat?
Per resoldre aquest problema, necessitem la fórmula S=VoT + at^2/2. Simplement hi substituïm les dades disponibles. És acceleració i temps. Tingueu en compte que el terme Vot anirà a zero, ja que la velocitat inicial és zero. Així, obtenim una resposta numèrica de 75 metres. Això és tot, problema resolt.
Resultats
Així, vam esbrinar els principis i definicions fonamentals, vam posar un exemple de fórmula i vam parlar de la història de la creació d'aquesta subsecció. La cinemàtica, el concepte de la qual s'introdueix a setè grau a les classes de física, es continua millorant constantment en el marc de la secció relativista (no clàssica).
