Wat is kinematica? Dit is een deelgebied van de mechanica dat de wiskundige en geometrische methoden bestudeert om de beweging van geïdealiseerde objecten te beschrijven. Ze vallen in verschillende categorieën. Het onderwerp van het artikel van vandaag zijn aspecten die op de een of andere manier verband houden met het concept van "puntkinematica". We zullen veel onderwerpen behandelen, maar we zullen beginnen met de meest fundamentele concepten en uitleg van hun toepassing op dit gebied.
Welke objecten worden beschouwd?
Als kinematica een tak van de natuurkunde is die bestudeert hoe de beweging van lichamen in ruimtes van verschillende groottes te beschrijven, dan moet je met de lichamen zelf werken, toch? Om snel te begrijpen wat er op het spel staat, kun je een multimediales vinden die is ontworpen voor studenten. Kinematica is over het algemeen eenvoudig te begrijpen, als u de basis ervan begrijpt. Als je er kennis mee maakt, zul je merken dat er in de theorie informatie staat dat deze tak van de natuurkunde de bewegingswetten van materiële objecten bestudeert.punten. Merk op hoe de definitie van objecten wordt veralgemeend. Aan de andere kant zijn materiële punten niet de enige objecten die door de kinematica worden beschouwd. Deze tak van de natuurkunde bestudeert de bewegingsprincipes van zowel absoluut starre lichamen als ideale vloeistoffen. Heel vaak worden al deze drie concepten gecombineerd tot één, simpelweg door te zeggen "geïdealiseerde objecten". Idealisatie is in dit geval nodig voor de conventies van berekeningen en het afwijken van mogelijke systematische fouten. Als je kijkt naar de definitie van een stoffelijk punt, dan zie je dat er het volgende over is geschreven: dit is een lichaam waarvan de afmetingen in de overeenkomstige situatie verwaarloosd kunnen worden. Dit kan als volgt worden begrepen: in vergelijking met de afgelegde afstand zijn de lineaire afmetingen van het object te verwaarlozen.
Wat wordt gebruikt om te beschrijven?
Zoals eerder vermeld, is kinematica een onderafdeling van mechanica die bestudeert hoe de beweging van een punt kan worden beschreven. Maar als dit zo is, betekent dit dan dat er enkele fundamentele concepten en principes, zoals axiomatische, nodig zijn om dergelijke operaties uit te voeren? Ja. En in ons geval zijn ze dat ook. Ten eerste is het in de kinematica een regel om problemen op te lossen zonder terug te kijken naar de krachten die op een materieel punt werken. We weten allemaal heel goed dat een lichaam zal versnellen of vertragen als er een bepaalde kracht op inwerkt. En kinematica is de subsectie waarmee u met versnelling kunt werken. De aard van de opkomende krachten wordt hier echter buiten beschouwing gelaten. Om de beweging te beschrijven, worden methoden van wiskundige analyse, lineaire en ruimtelijke geometrie gebruikt, enook algebra. Coördinatenroosters en de coördinaten zelf spelen ook een bepaalde rol. Maar we zullen hier later over praten.
Geschiedenis van de schepping
De eerste werken over kinematica werden samengesteld door de grote wetenschapper Aristoteles. Hij was het die enkele van de fundamentele principes van deze industrie vormde. En hoewel zijn werken en conclusies een aantal onjuiste meningen en reflecties bevatten, zijn zijn werken nog steeds van grote waarde voor de moderne natuurkunde. De werken van Aristoteles werden vervolgens bestudeerd door Galileo Galilei. Hij voerde de beroemde experimenten uit met de scheve toren van Pisa, toen hij de wetten van het proces van vrije val van een lichaam onderzocht. Nadat Galileo alles van binnen en van buiten had bestudeerd, onderwierp hij de overwegingen en conclusies van Aristoteles aan harde kritiek. Als laatstgenoemde bijvoorbeeld schreef dat kracht de oorzaak van beweging is, bewees Galileo dat kracht de oorzaak is van versnelling, maar niet dat het lichaam zal oppakken en beginnen te bewegen en te bewegen. Volgens Aristoteles kon een lichaam alleen snelheid krijgen als het aan een bepaalde kracht werd onderworpen. Maar we weten dat deze mening onjuist is, omdat er een uniforme translatiebeweging is. Dit wordt eens te meer bewezen door de formules van de kinematica. En we gaan verder met de volgende vraag.
Kinematica. Fysica. Basisconcepten
Er zijn een aantal fundamentele principes en definities in deze sectie. Laten we beginnen met de belangrijkste.
Mechanische beweging
Waarschijnlijk proberen we vanaf de schoolbank het idee te krijgen van wat als een mechanische beweging kan worden beschouwd. We behandelen het dagelijks, elk uur, elke seconde. We zullen mechanische beweging beschouwen als een proces dat in de tijd in de ruimte plaatsvindt, namelijk een verandering in de positie van een lichaam. Tegelijkertijd wordt relativiteit vaak toegepast op het proces, dat wil zeggen dat ze zeggen dat de positie van bijvoorbeeld het eerste lichaam is veranderd ten opzichte van de positie van het tweede. Stel je voor dat we twee auto's aan de start hebben. Het groen licht van de machinist of de lichten gaan aan - en de auto's vertrekken. Helemaal in het begin is er al een verandering van positie. Bovendien kun je er lang en vervelend over praten: over een deelnemer, over de startlijn, over een vaste toeschouwer. Maar misschien is het idee duidelijk. Hetzelfde kan gezegd worden over twee mensen die in één richting of in verschillende richtingen gaan. De positie van elk van hen ten opzichte van de andere verandert op elk moment.
Referentiesysteem
Kinematica, natuurkunde - al deze wetenschappen gebruiken zo'n fundamenteel concept als referentiekader. In feite speelt het een zeer belangrijke rol en wordt het bijna overal gebruikt bij praktische problemen. Met het referentiekader kunnen nog twee belangrijke componenten worden verbonden.
Coördinatenraster en coördinaten
De laatste zijn niets meer dan een verzameling cijfers en letters. Met behulp van bepaalde logische instellingen kunnen we onze eigen samenstelleneen eendimensionaal of tweedimensionaal coördinatenraster waarmee we de eenvoudigste problemen van het veranderen van de positie van een materieel punt over een bepaalde periode kunnen oplossen. Meestal wordt in de praktijk een tweedimensionaal coördinatenraster gebruikt met de assen X ("x") en Y ("y"). In driedimensionale ruimte voegt het de Z-as ("z") toe, en in eendimensionale ruimte is alleen X aanwezig. Artilleristen en verkenners werken vaak met coördinaten. En voor het eerst komen we ze tegen op de basisschool, wanneer we segmenten van een bepaalde lengte beginnen te tekenen. Graduatie is immers niets meer dan het gebruik van coördinaten om het begin en einde aan te geven.
Kinematica graad 10. Hoeveelheden
De belangrijkste grootheden die worden gebruikt bij het oplossen van problemen met de kinematica van een materieel punt zijn afstand, tijd, snelheid en versnelling. Laten we het hebben over de laatste twee in meer detail. Beide grootheden zijn vectoren. Met andere woorden, ze hebben niet alleen een numerieke indicator, maar ook een bepaalde vooraf bepaalde richting. De beweging van het lichaam zal plaatsvinden in de richting waarin de snelheidsvector is gericht. Tegelijkertijd mag men de versnellingsvector niet vergeten als we een geval van ongelijkmatige beweging hebben. Versnelling kan in dezelfde richting of in de tegenovergestelde richting worden gericht. Als ze mede worden aangestuurd, zal het lichaam steeds sneller gaan bewegen. Als ze tegenovergesteld zijn, zal het object vertragen totdat het stopt. Daarna, in aanwezigheid van versnelling, zal het lichaam de tegenovergestelde snelheid verwerven, dat wil zeggen, het zal in de tegenovergestelde richting bewegen. Dit alles wordt in de praktijk heel, heel duidelijk aangetoond door kinematica. 10e leerjaar is precies datde periode waarin dit deel van de natuurkunde voldoende wordt onthuld.
Formules
Kinematica-formules zijn vrij eenvoudig, zowel voor uitvoer als voor onthouden. De formule voor de afstand die een object in een bepaalde tijd aflegt, is bijvoorbeeld als volgt: S=VoT + aT^2/2. Zoals we kunnen zien, hebben we aan de linkerkant precies dezelfde afstand. Aan de rechterkant vindt u de beginsnelheid, tijd en acceleratie. Het plusteken is slechts voorwaardelijk, aangezien versnelling een negatieve scalaire waarde kan aannemen tijdens het vertragen van het object. Over het algemeen impliceert de kinematica van beweging het bestaan van één type snelheid, we zeggen constant "initiële", "finale", "onmiddellijke". Onmiddellijke snelheid verschijnt op een bepaald moment in de tijd. Maar als je dat denkt, dan zijn de uiteindelijke of eerste componenten niets anders dan de specifieke manifestaties ervan, toch? Het onderwerp "Kinematica" is waarschijnlijk een favoriet onder schoolkinderen, omdat het eenvoudig en interessant is.
Voorbeelden van problemen
In de eenvoudigste kinematica zijn er hele categorieën van zeer verschillende taken. Ze zijn allemaal op de een of andere manier verbonden met de beweging van een materieel punt. In sommige gevallen is het bijvoorbeeld nodig om de afstand te bepalen die het lichaam in een bepaalde tijd heeft afgelegd. In dit geval kunnen parameters zoals beginsnelheid en versnelling bekend zijn. Of misschien krijgt de student een taak, die alleen bestaat uit de noodzaak om de versnelling van het lichaam uit te drukken en te berekenen. Laten we een voorbeeld nemen. De auto start vanuit een statische positie. Welke afstand heeft hij tijd om in 5 seconden af te leggen als zijn versnelling drie meter is,gedeeld door een tweede kwadraat?
Om dit probleem op te lossen, hebben we de formule S=VoT + at^2/2 nodig. We vervangen er gewoon de beschikbare gegevens in. Het is versnelling en tijd. Merk op dat de term Vot naar nul gaat, aangezien de beginsnelheid nul is. Zo krijgen we een numeriek antwoord van 75 meter. Dat is alles, probleem opgelost.
Resultaten
Zo hebben we de fundamentele principes en definities bedacht, een voorbeeld van een formule gegeven en gesproken over de geschiedenis van het ontstaan van deze subsectie. Kinematica, waarvan het concept in de zevende klas in de natuurkundelessen wordt geïntroduceerd, wordt voortdurend verbeterd in het kader van de relativistische (niet-klassieke) sectie.
