Kinematika ng isang materyal punto: pangunahing mga konsepto, mga elemento

Ang paksa ng artikulong aming ngayong araw ay magiging kinematika ng materyal na punto. Ano ang lahat ng ito tungkol sa? Ano ang konsepto lilitaw sa loob nito, at kung ano ang kahulugan ay dapat ibigay sa term na ito? Ang mga ito at maraming iba pang mga katanungan ngayon at susubukan naming sagutin.

Ang pagtukoy sa konsepto

Kinematika materyal na punto ay walang iba kundi ang physics subsection na pinamagatang "Mechanics". Siya, siya namang, nag-aaral ng mga batas ng paggalaw ng iba't-ibang mga katawan. Kinematika ng isang materyal point ay din na kasangkot sa gawaing ito, ngunit ito ay hindi sa mga pangkalahatang tuntunin. Sa katunayan, ito sub-section sinuri ang mga paraan na naglalarawan sa mga galaw ng katawan. Sa pag-aaral na ito ay angkop para sa lamang ng tinatawag na idealized katawan. Kabilang dito ang: isang materyal punto, isang naninigas body at isang ideal na gas. Isaalang-alang ang konsepto sa detalye. Namin ang lahat ng malaman mula sa paaralan na ang isang materyal na punto ay tinatawag na katawan, ang laki ng na sa anumang naibigay na sitwasyon ay maaaring napapabayaan. Siya nga pala, kinematika ng translational paggalaw ng isang materyal point ay nagsisimula na lumitaw sa unang pagkakataon sa ikapitong grado aklat-aralin sa pisika. Ito ang pinakasimpleng branch, kaya upang simulan ang di pa gaanong kilala sa agham, sa kanyang tulong na ito ay pinaka-maginhawa. Ang isang hiwalay na isyu ay, ano ang mga elemento ng kinematika ng materyal na punto. Ang mga ito ay ganap ng isang pulutong, at sila ay may pasubali nahahati sa ilang mga antas na may iba't ibang kahirapan upang maunawaan. Kung makipag-usap namin, halimbawa, ang radius vector, pagkatapos, sa alituntunin, sa kahulugan nito ay wala prohibitively mahirap unawain. Gayunman, sumang-ayon na ito ay lubhang mas madaling upang maunawaan ito ay sa mag-aaral kaysa sa average na mag-aaral o high school. At deretsahan pagsasalita, hindi na kailangan upang ipaliwanag ang mga tampok ng termino hayskul.

Isang maikling kasaysayan ng kinematika

Maraming, maraming mga taon na nakalipas, ang mga dakilang Aristotle nakatuon ibahagi ang leon ng kanyang libreng oras sa pag-aaral at naglalarawan physics bilang isang hiwalay na agham. Sa mga partikular na siya nagtrabaho sa kinematika, sinusubukan upang ipakilala ang mga ito sa pangunahing mga punto at konsepto, isang paraan o sa iba pang ginagamit sa mga pagtatangka upang malutas praktikal at kahit pangmundo gawain. Aristotle ay nagbigay ng paunang ideya ng kung ano ang mga elemento ng kinematika ng materyal na punto. Ang kanyang pagsisikap at mga akda ay lubhang mahalaga para sa lahat ng sangkatauhan. Gayunpaman, sa kanyang konklusyon, na ginawa ito ng isang malaki bilang ng mga error, at ang bagay ay na mayroong ilang mga error at mga pagkakamali. Works of Aristotle sa kanyang panahon ay naging interesado sa iba pang mga siyentipiko - Galileo Galilei. Isa sa mga pangunahing theses ilagay sa harap sa pamamagitan ng Aristotle, basahin na ang katawan kilusan ay nangyayari lamang sa kaso kung ito ay kumilos sa ilang mga puwersa, natutukoy sa pamamagitan ng intensity at direksyon. Galileo pinatunayan na ito ay isang pagkakamali. Force ay makakaapekto sa bilis ng setting na ito, ngunit hindi hihigit. Ang Italian nagpakita na ang puwersa ay ang sanhi ng acceleration, at maaari itong maging lamang ang kapwa sa mga ito. Galileo Galiley din ng bayad na marami pansin sa ang pag-aaral ng proseso ng mga libreng taglagas, nagdadala ang mga kaugnay na mga batas. Malamang lahat ng tao Naaalala ang tungkol sa kanyang sikat na mga eksperimento, kung saan siya na ginugol sa Tower of Pisa. Sa kanyang mga gawa, ang mga pangunahing kaalaman kinematiko solusyon na ginagamit at pisisista Ampere.

paunang konsepto

Tulad ng nabanggit mas maaga, kinematika ng ang mga paraan upang ilarawan ang galaw ng idealized bagay. Sa pagsasanay, ang mga pundasyon ay maaaring inilapat sa matematika pag-aaral, ordinaryong algebra at geometry. Ngunit ano ang mga konsepto (konseptong ito, at walang kahulugan at halaga parametric) ay nasa puso ng mga ito subseksiyon ng physics? Una, lahat ng tao ay dapat na malinaw na maunawaan na kinematika ng translational paggalaw ng materyal point motion alang ang pagbubukod ng kapangyarihan pagganap. Iyon ay, upang malutas ang mga kaugnay na mga problema, hindi namin kailangan ang mga formula na konektado sa kapangyarihan. Ito ay hindi itinuturing na kinematika, gaano man marami sa kanila may mga - isa, dalawa, tatlo, kahit daan-daang libo. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng acceleration pa nagbibigay. Sa isang bilang ng mga materyal na punto kilusan kinematika problema prescribes matukoy acceleration halaga. Gayunpaman, ang mga sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay (ibig sabihin, mga puwersa at ang kanilang mga likas na katangian) ay hindi itinuturing na, at ay hindi isinama.

pag-uuri

Natagpuan namin na ang kinematika explores at nalalapat paraan upang ilarawan ang mga galaw ng katawan nang hindi inaalintana ng mga puwersa na kumikilos sa kanila. Hindi sinasadya, ang gawaing ito ay ginagawa para sa iba pang mga sub-mechanics, na kung saan ay tinatawag na dynamics. Pa doon ay ginagamit ni Newton batas, na nagbibigay-daan sa kasanayan upang tukuyin ang sapat na mga parameter na may isang maliit na bilang ng mga kilalang mga paunang data. Basic konsepto ng kinematika ng materyal na punto - ito ay espasyo at oras. At na may kaugnayan sa pag-unlad ng agham sa pangkalahatan at sa larangan, nagkaroon ng isang katanungan tungkol sa katumpakan ng naturang kumbinasyon.

Mula sa simula, nagkaroon ng classical kinematika. Maaari naming sabihin na ito ay kakaiba hindi lamang ang pagkakaroon ng parehong sentido at malapad gaps, ngunit ang mga ito ay malaya sa pagpili ng isang partikular na frame ng reference. Sa pamamagitan ng ang paraan, kami ay makipag-usap tungkol sa ibang pagkakataon. Ngayon, ipaliwanag kung ano ito ay tungkol sa. Spatial interval sa kasong ito ay isasaalang-alang bilang segment, oras - interval. Tila na ang lahat ay dapat na malinaw. Ngayon, ang mga gaps ay isasaalang-alang sa klasikong kinematika absolute invariant, sa ibang salita, independiyenteng ng ang paglipat mula sa isang frame sa isa pa. Kahit na negosyo relativistic kinematika. Ito agwat kapag nagpapalipat-lipat reference frame ay maaaring magbago. Ito ay matalino upang kahit sabihin na hindi sila maaari, at dapat, marahil. Dahil dito kasabayan ng dalawang random na mga kaganapan rin ay nagiging kamag-anak at sasailalim sa mga espesyal na pagsasaalang-alang. Ito ay samakatuwid ay sa relativistic kinematika ng dalawang konsepto - space at oras - ay pinagsama sa isa.

Kinematika materyal na punto: bilis, acceleration, at iba pang mga halaga

Sa hindi bababa sa isang maliit na bit upang maunawaan ang physics ng subsection na ito, dapat kang mag-navigate sa mga pinakamahalagang konsepto, alam kahulugan at kumakatawan sa kung ano ang bumubuo sa mga pangkalahatang tuntunin, ang isa o ang iba pang mga halaga. Walang kumplikado ang tungkol ito talaga, ito ay tunay madali at simple. Isaalang-alang, marahil, upang magsimula sa ang pangunahing mga konsepto na ginagamit sa mga problema kinematika.

galaw

Mechanical kilusan, ipinapalagay namin ang isang proseso kung saan ang isa o sa iba pang idealized object nagbabago ang posisyon nito sa espasyo. Sa kasong ito, maaari naming sabihin na ang mga pagbabago ay may kaugnayan sa iba pang mga katawan. Ito ay kinakailangan na kumuha sa account ang katunayan na sa parehong oras ay tumatagal ng lugar at ang pagtatatag ng isang tiyak na agwat ng oras sa pagitan ng dalawang mga kaganapan. Halimbawa, ito ay posible upang magtalaga ng isang tiyak na agwat binuo para sa mga oras na lumipas sa pagitan ng katawan ay nagmula sa isang posisyon patungo sa isa pa. Tandaan din na ang mga katawan at sa gayon ay maaaring makipag-ugnayan sa bawat isa, ayon sa mga pangkalahatang batas ng mekanika. Ito ay kung ano mismo ang madalas na nagpapatakbo kinematika ng materyal na punto. Ang reference system - ang mga sumusunod na konsepto, na kung saan ay inextricably naka-link sa mga ito.

coordinate

Maaari silang tawaging ordinaryong data na nagbibigay-daan sa amin upang matukoy ang posisyon ng katawan sa anumang naibigay na punto ng oras. Coordinates ay inextricably naka-link sa ang konsepto ng isang reference na sistema at ng isang coordinate grid. Sa karamihan ng mga kaso ay isang kumbinasyon ng mga titik at numero.

radius vector

Mula sa pangalan ko dapat itong maging malinaw na ito ay. Gayunpaman, sabihin makipag-usap ang nalalaman tungkol sa mga ito. Kung ang isang punto gumagalaw sa kahabaan ng isang landas, at alam namin ang simula ng isang partikular na frame ng reference, ito ay posible upang i-hold ang posisyon ng vector sa anumang naibigay na oras. Siya ay sumali sa mga paunang posisyon ng point sa madalian o may hangganan.

landas

Ito ay tinatawag na isang tuloy-tuloy na linya na kung saan ay inilatag bilang isang resulta ng paggalaw ng isang particle sa isang naibigay na frame ng reference.

Bilis (parehong mga guhit at angular)

Ang halaga na ito, na maaaring sabihin sa kung gaano kabilis ang katawan napupunta sa pamamagitan ng isang panahon ng distansya.

Acceleration (at angular at linear)

Ito ay nagpapahiwatig sa ilalim ng kung ano ang batas at kung paano intensively nagbabago speed setting katawan.

Marahil, narito ang mga ito - ang pangunahing mga elemento ng kinematika ng materyal na punto. Dapat ito ay nabanggit na ang parehong bilis at acceleration ay vector dami. Ito ay nangangahulugan na sila ay hindi lamang magkaroon ng isang demonstration epekto, ngunit din sa isang tiyak na direksyon. Sa pamamagitan ng ang paraan, maaari sila ay ginagabayan sa isang direksyon at sa kabaligtaran. Sa unang kaso, ang katawan ay pinabilis na sa ikalawang - upang bagalan.

Ang pinakasimpleng gawain

Kinematika ng isang materyal point (bilis, acceleration at distansya na kung saan ay halos ang mga pangunahing konsepto) ay may hindi kahit na ang katunayan na ang isang malaking bilang ng mga problema, at isang pulutong ng mga ito sa iba't ibang kategorya. Subukan upang malutas ang isang simpleng sapat na gawain upang matukoy ang distansya manlalakbay sa pamamagitan ng katawan.

Ipagpalagay na ang mga kondisyon na mayroon kami sa kamay, tulad ng sumusunod. Ang driver ng kotse ay nakatayo sa linya ng umpisa. operator ay nagbibigay ng isang visual na signal flag at ang kotse ay tumatagal ng off dramatically. Alamin kung ito ay isang bagong record sa Riders kumpetisyon ay maaaring, kung ang distansya katumbas ng isang daang metro, ay isang beses ang nangunguna sa 7.8 segundo. Acceleration ng sasakyan kinuha patas sa 3 metro, na hinati sa parisukat segundo.

Kaya, kung paano upang malutas ang isang katulad na problema? Ito ay lubos na kawili-wili, bilang kami ay kinakailangan na hindi "patuyuin" ang kahulugan ng mga tiyak na mga parameter. Siya brightened up at lumiliko sa isang tiyak na sitwasyon na diversifies ang solusyon proseso at ini-index ng paghahanap. Ngunit ano ang dapat nating magabayan bago, kung paano diskarte ang gawain?

1. kinematika ng isang materyal point ay nagsasangkot ng paggamit ng sa kaso ng acceleration.

2. Ito ay ipinapalagay na desisyon gamit ang distance formula, dahil ito ay lilitaw sa de-numerong mga kondisyon na halaga.

Kami malutas ang problema sa lahat ng madali. Upang gawin ito distance formula: S = vot + (-) AT ^ 2/2. Ano ang ibig sabihin? Kailangan naming malaman kung magkano ang oras ay pumasa racer itinalagang distance, at pagkatapos ay ihambing ang mga index na may isang talaan upang malaman kung siya ay matalo sa kanya o hindi. Upang gawin ito, kami ay magtabi ng oras para sa kanya upang makuha ang formula: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Ito ay walang iba kundi ang parisukat equation. Ngunit ang kotse ay tumatagal ng off, ito ay nangangahulugan na ang unang bilis ay katumbas ng 0. Kapag ang discriminant equation na desisyon ay katumbas ng 2400 ay dapat na alisin para sa root ng oras sa paghahanap. Bumubuo sa ikalawang decimal lugar: 48.98. Nakakatagpo kami ng root ng equation: 48.98 / 6 = 8.16 segundo. Ito ay lumiliko out na ang mga driver ay hindi magagawang upang matalo ang mga umiiral na mga tala.