Шта је кинематика? Секција механике, проучавање математичког описа кретања идеализованих тела

Шта је кинематика? По својој дефиницији по први пут ученици средњих школа на физичким часовима почињу да се упознају. Механика (кинематика је један од његових секција) сама представља већи део ове науке. Обично се студентима први пут представља у уџбеницима. Као што смо рекли, кинематика је подсекција механике. Али, пошто је о њој, хајде да разговарамо о томе детаљније.

Механика као део физике

Сама реч "механика" је грчкапорекла и буквално преведена као уметност грађевинских машина. У физици се сматра део који проучава кретање тзв. Материјалних тијела у различитим димензионалним просторима (то јест, покрет се може појавити у једној равни, на конвенционалној координатној мрежи или у тродимензионалном простору). Истраживање интеракције између материјалних тачака је један од задатака механике (кинематика је изузетак њиховог правила, пошто се бави моделовањем и анализом алтернативних ситуација без узимања у обзир ефекта параметара силе). Уз све то, треба напоменути да одговарајући део физике под покретом подразумијева промјену положаја тијела у простору током времена. Ова дефиниција се не односи само на материјалне тачке или тела уопште, већ и на њихове делове.

Концепт кинематике

Наслов овог одељка физике такође имаГрчко порекло и буквално се преводи као "потез". Тако добијамо иницијални, још увек не формирани, стварно одговорити на питање шта је кинематика. У овом случају можемо рећи да у одјељку проучавају математичке методе за описивање различитих типова кретања директно идеализованих тијела. Говоримо о тзв. Апсолутно чврстим телима, идеалним течностима и, наравно, о материјалним тачкама. Веома је важно запамтити да приликом примјене описа не узимају се у обзир разлози за кретање. То значи да такви параметри као тежина тела или силе која утичу на карактер њеног кретања нису предмет разматрања.

Основи кинематике

Они укључују концепте као што су време ипростор. Један од најједноставијих примера је ситуација у којој, рецимо, материјална тачка помиче дуж круга одређеног полупречника. У овом случају, кинематика ће приписати обавезно постојање такве количине као центрипетално убрзање, које се дуж вектора усмјерава од самог тела до центра круга. То значи да вектор убрзања у било ком тренутку ће се поклопити са радијусом круга. Али чак иу овом случају (у присуству центрипеталног убрзања), кинематика неће указати на природу силе која је изазвала појављивање. Ово је већ акција, која демонтира динамику.

Какву кинематику?

Дакле, одговор на оно што је кинематика, мичињеница, дали су. То је део механике који проучава начине описивања кретања идеализованих објеката без проучавања параметара силе. Хајде сада да разговарамо о томе каква је кинематика. Први тип је класичан. Уобичајено је узети у обзир апсолутне просторне и временске карактеристике одређеног типа кретања. У улози првог, дужине сегмената се појављују, у улози другог, у временским интервалима. Другим речима, можемо рећи да ови параметри остају независни од избора референтног оквира.

Релативистички

Друга врста кинематике је релативистичка. У њој, између два одговарајућа догађаја, временске и просторне карактеристике могу се променити ако се транзиција изврши из једног референтног оквира у други. Истоветност порекла два догађаја у овом случају такође претпоставља искључиво релативну природу. У овом облику кинематике, два засебна концепта (и говоримо о простору и времену) спајају се у једну. У њему, количина, која се обично зове интервал, постаје инваријантна по Лорентзовој трансформацији.

Историја стварања кинематике

Успјели смо разумјети концепт и дати одговорпитање шта је кинематика. Али каква је била историја њеног настанка као подсектор механике? О томе о чему сада треба да говоримо. Дуго времена су сви концепти овог подсектора засновани на стварима које је написао сам Аристотел. У њима су одговарале изјаве да је брзина тела у јесен директно пропорционална нумеричком индексу тежине одређеног тела. Такође је поменуто да је узрок покрета директно сила, ау одсуству не може бити покрета и говора.

Искуства Галилеја

Рад Аристотела крајем КСВИ веказаинтересован за познатог научника Галилеа Галилеја. Почео је да проучава процес слободног пада тела. Може се спомињати његових експеримената, које је водио на Пашиној кули. Такође, научник је проучавао процес инерције тела. На крају, Галилео је успео да докаже да је Аристотел погрешио у његовим радовима, и направио је низ погрешних закључака. У одговарајућој књизи, Галилео је представио резултате обављеног рада доказом о грешци Аристотелових закључака.

Савремена кинематика, како се данас сматра,рођен је у јануару 1700. године. Потом је Пиерре Варигнон одржао говор пред Француском академијом наука. Такође је дао прве концепте убрзања и брзине, писања и објашњавања у диференцијалном облику. Мало касније, Ампере је приметио неке кинематске представе. У осамнаестом веку он је користио тзв. Цалцулус варијација у кинематици. Посебна теорија релативности, створена чак и касније, показала је да простор, као и време, није апсолутан. У исто вријеме, истакнуто је да брзина може бити фундаментално ограничена. Управо таква основа која је гурнула кинематику да се развија унутар оквира и концепата тзв. Релативистичке механике.

Концепти и количине коришћене у одељку

Основи кинематике укључују неколиковредности које се користе не само у теоријском плану, већ се такође одвијају у практичним формулама које се користе у моделирању и решавању одређеног спектра проблема. Да се ​​детаљније упознамо са овим количинама и концептима. Почнимо, можда, са другима.

1) Механичко кретање. Дефинише се као промјена у просторној позицији одређеног идеализованог тијела у односу на друге (материјалне тачке) током промјене у временском интервалу. У овом случају, поменута тела имају одговарајуће силе интеракције.

2) Референтни систем. Кинематика, дефиниција коју смо раније дали, заснива се на употреби координатног система. Присуство његових варијација је један од потребних услова (други услов је употреба инструмената или средстава за мерење времена). Генерално, референтни систем је неопходан за успешан опис одређеног типа кретања.

3) Координате. Као конвенционални имагинарни индикатор, нераскидиво повезан са претходним концептом (референтни оквир), координате нису ништа друго до начин на који се одређује положај идеализованог тела у простору. У овом случају, могу се користити и подаци и специјални симболи. Координате често користе извиђачи и артиљери.

4) Радијус вектор. Ово је физичка количина која се у пракси користи за постављање положаја идеализованог тела с погледом на првобитну позицију (а не само). Једноставно речено, одређена тачка је узета и утврђена за конвенцију. Најчешће је то порекло координата. Дакле, после овога, рецимо, идеално тело од ове тачке почиње да се креће дуж слободне произвољне трајекторије. У свако доба, можемо спојити положај тела са пореклом, а резултујућа линија неће бити ништа више од векторског полупречника.

5) Кинематички део користи појамтрајекторија. То је обична континуална линија која се ствара током кретања идеализованог тела с произвољним слободним кретањем у различитом простору. Путања, према томе, може бити праволинијска, кружна и сломљена.

6) Кинематика тела је неизоставно повезана с овимфизичка количина као брзина. Заправо, ово је векторска количина (веома је важно запамтити да се концепт скаларне количине односи само на изузетне ситуације), што ће карактеризирати брзину промене положаја идеализованог тела. Вектор је обично сматран чињеницом да брзина дефинира правац тренутног кретања. Да бисте искористили концепт, неопходно је примијенити референтни оквир, као што је већ поменуто.

7) Кинематика, о којој дефиниција говориЧињеница да не узима у обзир узроке који изазивају кретање, у одређеним ситуацијама, разматрају и убрзавају. То је такође векторска количина која показује колико ће се интензивно вектор брзине идеализованог тела променити под алтернативном (паралелном) променом у јединици времена. Знајући истовремено, у ком правцу су усмерени оба вектора - брзине и убрзања - може се рећи о природи кретања тела. Може бити једнако убрзано (вектори се подударају), или једнако споро (вектори су различито усмерени).

8) Угаона брзина. Још једна векторска количина. У принципу, његова дефиниција се поклапа са оном који смо раније дали. У ствари, разлика лежи само у чињеници да се раније разматран случај догодио приликом кретања дуж праволинијске трајекторије. Затим имамо кружно кретање. То може бити уредан круг, као и елипса. Сличан концепт се даје за угаоно убрзање.

Физика. Кинематика. Формуле

За решавање практичних проблема повезаних сакинематика идеализованих тела, постоји читав списак веома различитих формула. Они вам омогућавају да одредите пређену путању, тренутну, почетну коначну брзину, време за које је тело прошло ово или оно растојање, и још много тога. Посебан случај примене (приватно) је ситуација са моделираним слободним падом тијела. У њима је убрзање (означено словом а) замењено убрзањем гравитације (слова г, нумерички једнака 9,8 м / с ^ 2).

Па, шта смо сазнали? Физика - кинематика (чије су формуле изведене једна од друге) - овај одељак се користи за опис покрета идеализованих тела без узимања у обзир параметара силе који постају узроци настанка одговарајућег кретања. Читач може увек сазнати више о овој теми. Физика (тема "кинематика") је веома важна, јер даје основне концепте механике као глобални део релевантне науке.