קינמטיקה של עניין מהותי: מושגים בסיסיים, אלמנטים

נושא המאמר של היום שלנו יהיה קינמטיקה של נקודת חומר. מה זה כל העניין? מה המושגים המופיעים בו, ומה ההגדרה צריכה להינתן המונח הזה? שאלות אלו ואחרות רבות היום ננסה לענות.

הגדרת המושג

נקודת חומר קינמטיקה הוא לא אחר מאשר קטן פיזיקה תחת הכותרת "מכניקה". היא, בתורו, לומדת את חוקי התנועה של גופים שונים. קינמטיקה של עניין מהותי היא מעורבת גם במשימה זו, אבל זה לא במונחים כלליים. למעשה, סעיף קטן זה בוחן את השיטות המתארות את תנועת גופים. במחקר זה מתאים רק בגוף שנקרא האידיאליזציה. אלה כוללים: נקודת חומר, גוף נוקשה גז אידאלי. קחו למשל את המושגים בפירוט. כולנו יודעים מבית הספר כי הוא עניין מהותי נקרא הגוף, שגודל בכל מצב נתון יכול להיות מוזנח. אגב, קינמטיקה של תנועת translational של עניין מהותי מתחילה להופיע בפעם הראשונה בספרי לימוד בכיתה ז על פיסיקה. זהו הסניף הפשוט, כך להתחיל היכרות עם מדע, בעזרתו הוא נוח ביותר. סוגיה נפרדת היא, מה הם המרכיבים של קינמטיקה של נקודת חומר. הם די הרבה, והם יכולים להיות מחולקים באופן מותנה במספר רמות עם קושי שונה כדי להבין. אם אנחנו מדברים, למשל, וקטור הרדיוס, אז, באופן עקרוני, בהגדרתה היא דבר המונעים מורכב. עם זאת, מסכים שזה הרבה יותר קל להבין את זה הוא התלמיד מאשר התלמיד הממוצע או בתיכון. ולמען האמת מדבר, אין צורך להסביר את התכונות של תלמידי תיכון טווח.

היסטוריה קצרה של קינמטיקה

לפני הרבה מאד שנים, הגדול אריסטו הקדיש את חלק הארי של זמנו הפנוי ללימוד ומתארים הפיזיקה כמדע נפרד. בפרט הוא עבד על קינמטיקה, ומנסה להציג אותו לנקודות והמושגים העיקריות, בדרך זו או אחרת בשימוש בניסיונות לפתור משימות מעשיות ואף יומיומיות. אריסטו נתן את הרעיון הראשוני של מה הם המרכיבים של קינמטיקה של נקודת חומר. העבודה וכתביו הם מאוד חשובים עבור כל האנושות. עם זאת, ב מסקנותיה, זה עשה מספר לא מבוטל של טעויות, והעניין הוא כי היו כמה טעויות ושגיאות. יצירות אריסטו בזמנו החל להתעניין מדענים אחרים - גלילאו גליליי. אחת התזות היסוד שהועלו על ידי אריסטו, לקרוא כי תנועת הגוף מתרחשת רק במקרה אם הוא פעל על כוח כלשהו, שקבעה את עוצמת וכיוון. גלילאו הוכיח כי מדובר בטעות. חיל ישפיע על הגדרת המהירות, אבל לא יותר. האיטלקי הראה כי הכוח הוא הגורם להאצה, וזה יכול להיות רק הדדית עם זה. גם גלילאו Galiley הקדיש תשומת לב רבה בלימוד התהליך של נפילה חופשית, להביא את החוקים הרלוונטיים. כנראה שכולם זוכרים על הניסויים שהוא מפורסם, אשר בילה במוזיאון מגדל פיזה. בעבודותיו, את יסודות פתרונות קינמטיקה בשימוש פיזיקאי אמפר.

מושגים ראשוניים

כפי שהוזכר קודם לכן, קינמטיקה של דרכים לחקור כדי לתאר את התנועה של עצמי אידיאליזציה. בפועל, היסודות ניתן להחיל ניתוח מתמטי, אלגברה וגיאומטריה רגילה. אבל מה הם מושגים (המושג הזה, ואין הגדרה וערכים פרמטרית) נמצאים בלב קטן זה של הפיזיקה? ראשית, כולם צריך להבין בבירור כי קינמטיקה של תנועת translational של תנועת נקודת חומר בהתחשב למעט ביצועי כוח. כלומר, כדי לפתור את הבעיות הרלוונטיות, אנחנו לא צריכים את הנוסחות הקשורות לשלטון. זה לא נחשב קינמטיקה, לא משנה כמה מהם קיימים - אחד, שתיים, שלוש, אפילו מאה אלף. עם זאת, קיומו של האצה עדיין מספק. בשינה מספר בעיות קינמטיקה תנועת נקודת חומר קובע לקבוע ערך האצה. עם זאת, הגורמים לתופעה זו (כלומר, כוחות הטבע שלהם) אינם נחשבים, ואת מושמטים.

סיווג

מצאנו כי קינמטיקה בוחנת ומיישמת שיטות כדי לתאר את התנועה של גופים מבלי להתייחס הכוחות הפועלים עליהם. אגב, משימה זו כבר עושה עבור תת-מכניקה האחרת, אשר נקראת דינמיקה. כבר יש משמשים חוקי ניוטון, אשר מאפשרות בפועל להגדיר פרמטרים מספיק עם מספר קטן של נתונים ראשוניים ידועים. מושגי יסוד של קינמטיקה של נקודת חומר - זה מרחב וזמן. ובקשר עם התפתחות המדע בכלל ובתחום, הייתה שאלה בנוגע להתאמה של צירוף הזה.

מההתחלה, היה קינמטיקה קלאסית. אנחנו יכולים לומר שזה מוזר לא רק במעמד שני הפערים של הזמן ומרחב, אך הם אינם תלויים בבחירת מסגרת התייחסות מסוימת. אגב, נדברנו על מאוחר יותר. עכשיו, רק להסביר במה מדובר. מרווח מרחבים במקרה זה ייחשב כמגזר, זמן - מרווח. נראה כי הכל צריך להיות ברור. עכשיו, פערים אלה יישקלו קינמטיקה הקלסית הקבועה מוחלט, או במילות אחרות, ללא תלות במעבר ממסגרת אחת לאחרת. אם קינמטיקה יחסותית העסק. זה במרווחים בעת מעבר בין מערכות ייחוס עשוי להשתנות. רצוי גם לומר כי הם לא יכולים וצריכים, כנראה. בגלל הסימולטניות זו של שני אירועים אקראיים גם הופך יחסית והיא כפופה התייחסות מיוחדת. לכן ב קינמטיקה יחסותית של שני מושגים - המרחב והזמן - הם לשלב אחד.

קינמטיקה נקודת חומר: מהירות, האצה, וערכים אחרים

כדי לפחות קצת להבין את הפיזיקה של סעיף קטן זה, אתה חייב לנווט את המושגים החשובים ביותר, לדעת הגדרות ולייצג מה מהווה במונחים כלליים, אחד או הערך האחר. שום דבר לא מסובך על זה באמת, זה מאוד קל ופשוט. שקול, אולי, להתחיל עם המושגים הבסיסיים המשמשים את הבעיות קינמטיקה.

תנועה

תנועה מכנית, נניח תהליך שבו אחד או אחר אובייקט אידיאליזציה משנה את מיקומה במרחב. במקרה זה, ניתן לומר כי השינוי הוא ביחס לגופים אחרים. יש צורך לקחת בחשבון את העובדה כי באותו הזמן מתקיים והקמת פרק זמן ספציפי בין שני אירועים. לדוגמא, ניתן יהיה להקצות מרווח מסוים נוצר על הזמן שחלף בין הגוף שהגיע ממיקום אחד למשנו. שים לב גם כי הגוף ובכך יכול לתקשר אחד עם השני, על פי החוקים הכלליים של מכניקה. זה בדיוק מה קרובות פועל קינמטיקה של נקודת חומר. מערכת הייחוס - המושג הבאים, אשר קשורה קשר בל יינתק עם זה.

קואורדינטות

הם יכולים להיקרא נתונים רגילים המאפשרים לנו לקבוע את המיקום של הגוף בכל נקודת זמן נתונה. קואורדינטות קשורות בקשר בל יינתק עם הרעיון של מערכת הייחוס רשת קואורדינטות. ברוב המקרים הם שילוב של אותיות ומספרים.

וקטור רדיוס

משמו זה צריך להיות ברור שזה. אף על פי כן, בואו נדבר יותר על זה. אם נקודה נעה לאורך נתיב, ואנחנו יודעים את תחילתה של מסגרת התייחסות מסוימת, אפשר להחזיק את וקטור מיקום בכל רגע נתון. הוא יצטרף העמדה הראשונית של הנקודה עם מיידיים או סופי.

נתיב

זה ייקרא קו רציף אשר הניח כתוצאת התנועה של חלקיק בתוך מסגרת נתונה של הפניה.

מהירות (הן ליניאריות זוויתית)

ערך זה, אשר יכול להגיד כמה מהר הגוף עובר תקופה של מרחק.

האצה (ו זוויתית ולינארית)

הוא מציין ובאילו החוק וכיצד באינטנסיביות משתנה גוף הגדרת מהירות.

אולי, הנה הם - המרכיבים העיקריים של קינמטיקה של נקודת חומר. יצוין כי הן המהירות והתאוצה הן כמויות וקטור. משמעות הדבר היא כי הם פשוט לא להיות השפעת הפגנה, אלא גם בכיוון מסוים. אגב, הם יכולים להיות מופנים בכיוון אחד וגם ההפך. במקרה הראשון, הגוף יואץ ב השני - כדי להאט.

המשימות הפשוטות

קינמטיקה של עניין מהותי (מהירות, אצה ומרחק המהווה כמעט מושגי היסוד) יש גם לא העובדה כי מספר עצום של בעיות, והרבה מהם בקטגוריות שונות. בואו ננסה לפתור משימה די פשוטה כדי לקבוע את המרחק שעובר הגוף.

נניח התנאים שיש לנו על היד, כדלקמן. הנהג ברכב עומד על קו הזינוק. המפעיל מספק דגל אות חזותי ומכונת ממריא דרמטית. לקבוע אם הוא שיא חדש של רוכבים בתחרות תוכל, אם המרחק שווה מאה מטרים, שהיה פעם המנהיג 7.8 שניות. האצת הרכב נלקחת שווה 3 מטרים, המחולק השני המרובע.

אז, איך לפתור בעיה דומה? זה די מעניין, כפי שאנו נדרשים לא כדי "לייבש" את ההגדרה של פרמטרים מסוימים. היא התעודדה פונה במצב בטוח מגוון את פתרונות תהליך חיפוש ואינדקסים. אבל מה אנחנו צריכים להיות מודרכים לפני, איך לגשת למשימה?

1. קינמטיקה של ענין מהותי כרוכה בשימוש במקרה של האצה.

2. ההנחה היא החלטה לפי הנוסחא המרחקת, משום שהוא מופיע תנאי הערך המספריים.

אנו לפתור את הבעיה בכלל קל. כדי לקחת נוסחה המרחק הזה: S = VOT + (-) AT ^ 2/2. מהי המשמעות? אנחנו צריכים לדעת כמה זמן יעבור מרחק מיועד Racer, ולאחר מכן להשוות את המדד עם רקורד לגלות שהוא ירביץ לו או לא. לשם כך, אנו להפריש זמן בשבילו כדי לקבל את הנוסחה: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. זהו לא אחר מאשר משוואה ריבועית. אבל המכונית ממריאה, זה אומר כי מהירות ההתחלתית שווה 0. כאשר החלטת המשוואה המבחינה יהיה שווה 2400 חייב להסיר את השורש של זמן החיפוש. איפור למקום העשרוני השני: 48.98. אנו מוצאים את השורש של המשוואה: 48.98 / 6 = 8.16 שניות. מתברר כי הנהג לא יהיה מסוגל לנצח את השיא הקיים.