Kinematikk av materialet punkt: grunnleggende begreper, elementer

Temaet i dagens artikkel vil være kinematikken til materialet. Hva er dette? Hvilke begreper er inkludert i den og hvilken definisjon er nødvendig for å gi denne termen? Vi vil prøve å svare på disse og mange andre spørsmål i dag.

Definisjon og konsept

Kinematikken til materialpunktet er ikke noe annet enn en del av fysikken kalt "mekanikk". Hun studerer i sin tur bevegelsesmønstrene av visse kropper. Kinematikken til et materiell punkt handler også om denne oppgaven, men det gjør det ikke på en generell måte. Faktisk studerer denne underdelen metoder som lar oss beskrive kroppens bevegelse. I dette tilfellet er bare de såkalte idealiserte kroppene egnet for undersøkelse. Disse inkluderer: et materialepunkt, en helt solid kropp og en ideell gass. Vurder konseptene mer detaljert. Vi vet alle fra skolebenken at et materielt punkt er en kropp hvis dimensjoner kan overses i denne eller den aktuelle situasjonen. Forresten vises kinematikken til den translatoriske bevegelsen til et materiell punkt først i lærebøkene i den syvende klassen i fysikk. Dette er den enkleste avdelingen, derfor er det best å begynne å bli kjent med vitenskapen med hjelpen. Et eget problem er hva som er elementene i kinematikken til materialet punktet. Det er mange av dem, og betinget kan de deles inn i flere nivåer, og har forskjellig kompleksitet for forståelse. Hvis vi for eksempel snakker om radiusvektoren, så er det i prinsippet ikke noe ekstraordinært komplekst i sin definisjon. Du vil imidlertid være enig i at det blir mye lettere for en student å forstå det enn for en student i en mellom- eller videregående skole. Og for å være ærlig, er det ikke nødvendig å forklare egenskapene til dette begrepet til videregående studenter.

En kort historie om skapelsen av kinematikk

For mange år siden viet den store forskeren Aristoteles løvenes andel av sin fritid til studiet og beskrivelsen av fysikk som en egen vitenskap. Spesielt arbeidet han med kinematikk, og forsøkte å presentere sine hovedtemaer og konsepter, en eller annen måte brukt til å prøve å løse praktiske og til og med vanlige oppgaver. Aristoteles ga den første ideen om hva som er elementene i kinematikken til materialet peker. Hans verk og verk er svært verdifulle for hele menneskeheten. Likevel gjorde han i sine konklusjoner et betydelig antall feil, og skylden for dette var visse feil og feilberegninger. Aristoteles arbeid var interessert i en annen forsker - Galileo Galilei. En av de grunnleggende oppgavene som Aristoteles fremførte, var at kroppens bevegelse oppstår bare hvis noen kraft virker på den, bestemt av intensitet og retning. Galileo viste at dette er en feil. Kraften vil påvirke hastighetsparameteren, men ikke mer. Den italienske viste at kraft er årsaken til akselerasjon, og det kan oppstå bare i gjensidighet med den. Galileo Galileo har også betalt betydelig oppmerksomhet på studiet av prosessen med fritt fall, som danner de tilsvarende mønstrene. Sannsynligvis husker alle om hans berømte eksperimenter, som han brukte på det skjeve tårnet i Pisa. I hans verk ble grunnlaget for kinematiske løsninger brukt av fysikeren Ampere.

Innledende konsepter

Som nevnt tidligere, kan kinematikkstudier beskrive bevegelse av idealiserte objekter. I dette tilfellet kan i praksis grunnleggende om matematisk analyse, vanlig algebra og geometri brukes. Men hva er begreper (begreper, ikke definisjoner og parametriske verdier) som ligger til grund for denne delen av fysikken? For det første må alle forstå klart at kinematikken til den materielle punktets translasjonsbevegelse vurderer bevegelsen uten hensyn til styrkeindikatorer. Det vil si å løse de tilsvarende problemene vi ikke trenger formler relatert til kraft. Det tar ikke hensyn til kinematikk, uansett hvor mange av dem - en, to, tre, minst flere hundre tusen. Likevel er det fortsatt tilveiebrakt eksistens. I en rekke problemer dikterer kinematikken til bevegelsen av et materialpunkt bestemmelsen av akselerasjonens størrelse. Årsakene til dette fenomenet (det vil si krefter og deres natur) er imidlertid ikke vurdert, men utelates.

klassifisering

Vi fant ut at kinematikk undersøker og bruker metoder for å beskrive kroppens bevegelse uten hensyn til de krefter som virker på dem. Forresten, en annen gren av mekanikken omhandler dette problemet, som kalles dynamikk. Newtons lover er allerede brukt der , noe som gjør at man i praksis kan bestemme ganske mange parametere med et lite antall kjente opprinnelige data. Kinematikkens grunnleggende begreper i et materialpunkt er plass og tid. Og i forbindelse med utviklingen av vitenskap generelt og på dette feltet, oppstod spørsmålet om hensiktsmessigheten til å bruke en slik kombinasjon.

Fra begynnelsen var det en klassisk kinematikk. Det kan sies at det ikke bare er tilstedeværelse av både tidsmessige og romlige hull som er særegent for det, men også deres uavhengighet fra valget av denne eller den referansene. Forresten, vi snakker om dette litt senere. Bare forklar hva som står på spill. Mellomromintervallet i dette tilfellet vil bli betraktet som et segment, tidsintervallet er tidsintervallet. Det ser ut til at alt skal være klart. Så, disse intervaller vil bli ansett som absolutt, uavhengig i klassisk kinematikk, med andre ord, ikke avhengig av overgangen fra en referansestamme til en annen. Enten relativistisk kinematikk. I det kan gap i overgangen mellom referansearmer variere. Det ville være mer riktig å si at de ikke kan, men burde trolig. På grunn av dette blir samtidigheten av to tilfeldige hendelser også relative og er underlagt spesiell vurdering. Derfor er det i relativistiske kinematikk to begreper - plass og tid - kombinert i en.

Kinematikk av materialpunktet: hastighet, akselerasjon og andre mengder

For å minst forstå denne underdelen av fysikk, er det nødvendig å navigere i de mest grunnleggende termer, å forstå definisjonene og å representere hva en bestemt mengde representerer generelt. Ingenting er komplisert i dette, faktisk er alt veldig enkelt og enkelt. La oss kanskje vurdere, for begynnelsen, de grunnleggende konseptene som brukes i problemstillinger på kinematikk.

bevegelse

Ved mekanisk bevegelse vil vi vurdere en prosess der et idealisert objekt endrer posisjonen i rommet. Samtidig kan det sies at forandringen er i forhold til andre organer. Det er også nødvendig å ta hensyn til det faktum at et bestemt tidsintervall mellom to hendelser skjer samtidig. For eksempel kan du velge et bestemt intervall, dannet i løpet av tiden som gikk mellom hvordan kroppen kom fra en posisjon til en annen. La oss også merke seg at organer kan og vil samhandle med hverandre i henhold til de generelle lovene i mekanikken. Dette er akkurat hva kinematikken til materialet peker oftest på. Referansegrunnlaget er følgende konsept, som er uløselig knyttet til det.

koordinater

De kan kalles vanlige data, som lar deg bestemme kroppens stilling på en gang eller en annen. Koordinater er uløselig knyttet til begrepet referanseramme, samt et rutenett. Ofte en kombinasjon av bokstaver og tall.

Radiusvektor

Fra navnet bør det allerede være klart hva det er. Likevel vil vi diskutere dette mer detaljert. Hvis et punkt beveger seg langs en bestemt bane, og vi vet nøyaktig opprinnelsen til en eller annen referansestamme, kan vi når som helst tegne en radiusvektor. Det vil koble den opprinnelige posisjonen til punktet med det øyeblikkelige eller siste punktet.

sti

Det vil bli kalt en kontinuerlig linje, som legges som et resultat av bevegelsen av et materialpunkt i en bestemt referanseramme.

Hastighet (både lineær og vinkelformet)

Dette er en verdi som kan fortelle hvor raskt kroppen passerer dette eller det avstandsintervallet.

Akselerasjon (både vinkel og lineær)

Viser, ved hvilken lov og hvor raskt hastighetsparameteren i kroppen endres.

Kanskje, her er de - hovedelementene i kinematikken til materialpunktet. Det skal bemerkes at både fart og akselerasjon er vektorkvantiteter. Og det betyr at de ikke bare har noen indikativ verdi, men også en bestemt retning. Forresten, de kan styres både i en retning og i motsatt retning. I det første tilfellet vil kroppen akselerere, i den andre - å bremse.

De enkleste oppgavene

Kinematikken til et materialpunkt (hastighet, akselerasjon og avstand der er praktisk talt grunnleggende begreper) utgjør ikke engang mange problemer, men mange av deres forskjellige kategorier. La oss prøve å løse et ganske enkelt problem for å bestemme avstanden som tilbys av kroppen.

Anta at betingelsene vi har for hånden er som følger. Bilen til rytteren står på startlinjen. Operatøren gir et signal med et flagg, og bilen bryter brått fra stedet. Bestem om det vil kunne sette en ny rekord i konkurransen til racers, hvis avstanden er lik hundre meter, gikk den neste lederen på 7,8 sekunder. Fremskynde bilen til å svare til 3 meter, delt med et sekund til en firkant.

Så, hvordan løser du dette problemet? Det er ganske interessant, fordi vi ikke krever en "tørr" definisjon av visse parametere. Det lyser av sving og en viss situasjon, som sprer prosessen med å løse og søke etter indikatorer. Men hva skal vi veilede før vi nærmer oss oppgaven?

1. Kinematikken til et materialpunkt innebærer bruk av akselerasjon i dette tilfellet.

2. En løsning er foreslått ved hjelp av avstandsformelen, siden dens numeriske verdi vises under forholdene.

Oppgaven er vanligvis enkel. For å gjøre dette tar vi avstandsformelen: S = VoT + (-) AT ^ 2/2. Hva er meningen? Vi må finne ut hvor lenge rytteren skal gå gjennom den angitte avstanden, og sammenlign deretter poengsummen med posten for å se om han vil slå ham eller ikke. Til dette formål velger vi tiden, vi får en formel for den: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Dette er bare en kvadratisk ligning. Men bilen går i stykker, så initialhastigheten vil være 0. Ved løsning av ligningen vil diskriminanten være 2400. For å finne tiden må du trekke ut roten. La oss gjøre opp til andre desimal: 48,98. La oss finne roten til ligningen: 48.98 / 6 = 8.16 sekunder. Det viser seg at rytteren ikke kan slå den eksisterende posten.