Материалдық тұрғыдан кинематикасы: негізгі ұғымдар, элементтері

Біздің бүгінгі баптың тақырыбы материалдық нүктенің кинематика болады. ол барлық қатысты қандай? Қандай ұғымдар оған пайда, және қандай анықтамасы осы мерзімге берілуі тиіс? Осы және басқа да көптеген мәселелер және біз бүгін жауап беруге тырысамыз.

тұжырымдамасын анықтау

Кинематика материалдық нүкте «Механика» атты физика бөлімшесінде басқа бірде-бір болып. Ол, өз кезегінде, түрлі органдардың қозғалыс заңдарын зерттейді. материалдық тұрғыдан кинематикасы, сондай-ақ, осы міндетке қатысады, бірақ ол жалпы тұрғысынан жоқ. Шын мәнінде, бұл бөлімшені денелердің қозғалысын сипаттау әдістерін зерттейді. Осы зерттеуде тек деп аталатын дәріптелген орган үшін жарамды болып табылады. Оларға мыналар жатады: материалдық нүкте, қатты дененің және идеал газ. егжей-тегжейлі ұғымдар қарастырайық. Біз барлық кез-келген жағдайға мөлшері ескермеуге болады, материалдық нүкте орган деп мектептен білеміз. Айтпақшы, кинематикасы үдемелі қозғалыс материалдық тұрғыдан физика жетінші сынып оқулықтарда алғаш рет пайда бастайды. Бұл сондықтан ол ең ыңғайлы болып табылады, оның көмегімен, ғылым танысу бастау үшін, қарапайым филиалы болып табылады. Өз алдына бөлек мәселе материалдық нүктенің кинетиканың элементтері қандай болып табылады. Олар өте көп, және олар шартты түсінуге түрлі қиындықпен бірнеше деңгейде бөлуге болады. біз айтатын болсақ, мысалы, радиус-вектор, содан кейін, негізінен, оның анықтау шектен күрделі ештеңе жоқ. Алайда, ол орташа оқушы немесе орта мектепте қарағанда студенті болып табылады түсіну әлдеқайда оңай екеніне келісесіз. Ал шынын айтқанда, мерзімді жоғары мектеп оқушыларының ерекшеліктерін түсіндіруге қажеті жоқ.

кинетиканың қысқаша тарихы

Көптеген, көп жыл бұрын, ұлы Аристотель жеке ғылым ретінде физика зерттеу және сипаттау, оның бос уақыт Арыстанның үлесін арнады. Атап айтқанда, ол негізгі ұпай мен ұғымдарды, бір жолмен немесе практикалық және тіпті күнделікті міндеттер шешу үшін әрекет пайдаланылатын басқа оны ұсынуға тырысады, кинематика бойынша жұмыс істеді. Аристотель материалдық нүктенің кинетиканың элементтері қандай бастапқы идеясын берді. Оның жұмысы мен жазулар барлық адамзат үшін өте құнды болып табылады. Дегенмен, оның тұжырымдары, ол қателер саны айтарлықтай жасалған, және мәселе кейбір қателер мен қателіктер болды деп табылады. Галилео Галилей - өз уақытында Аристотель шығармалары басқа ғалымдар мүдделі болды. Аристотель ұсынған іргелі тезистер бірі, ол қарқындылығы және бағытта анықталады, кейбір күшіне бойынша әрекет, егер дене қозғалысы жағдайда ғана орын деп оқимыз. Galileo бұл қате екенін дәлелдеді. Force ешқандай артық жылдамдығы параметрін әсер, бірақ болады. Итальяндық күші жеделдету себебі болып табылады, және ол онымен тек өзара болуы мүмкін екенін көрсетті. Galileo Galiley, сондай-ақ процесін зерттеуге елеулі назар аударды , еркін құлау тиісті заңдар келтіру. Мүмкін әркім ол Пиза мұнарасы өткізді өзінің атақты эксперименттер туралы еске алады. Оның еңбектерінің, пайдаланылатын негіздері кинематикалық шешімдер мен физик Ампер жылы.

бастапқы ұғымдар

Жоғарыда айтылғандай, дәріптелген объектілердің қозғалысын сипаттау жолдарын зерделеу кинематикасы. Іс жүзінде, қорлар математикалық талдау, қарапайым алгебра мен геометрияны қолданылуы мүмкін. Бірақ қандай ұғымдар (бұл тұжырымдама, және ешқандай анықтау және параметрлік құндылықтар) бар физика осы тармақшаның жүрегінде бар? Біріншіден, әркім анық кинематикасы түсіну керек, бұл үдемелі қозғалыс материалдық нүкте қозғалыс қуат өнімділігімен қоспағанда қарастыру. Яғни тиісті мәселелерді шешу үшін, болып табылады, біз билік байланысты өрнектерді қажет емес. Бір, екі, үш, тіпті жүздеген мың - Ол ешқандай мәселе жоқ, қалай олардың көпшілігі, кинематика есепке алынбайды. Дегенмен, жеделдету болуы әлі қамтамасыз етеді. материалдық нүкте қозғалысы кинематика проблемалар бірқатар жеделдету құнын анықтау тәртібі белгіленеді. Алайда, бұл құбылыстың себептері (яғни, күштер және олардың сипаты) болып есептелмейді, және тигізбеңіз.

сыныптау

Біз кинематика зерттейді және оларға әсер ететін күштердің есепке алмағанда денелердің қозғалысын сипаттау үшін әдістерін қолданады деп тапты. Айтпақшы, бұл міндет динамикасы деп аталады басқа қосалқы механика, бері айналысады. Қазірдің өзінде пайдаланылған бар Ньютонның заңдары, іс жүзінде белгілі бастапқы деректердің шағын санымен жеткілікті параметрлерін анықтауға мүмкіндік береді. туралы кинетиканың негізгі ұғымдар материалдық тұрғыдан - ол кеңістік және уақыт. Және жалпы және саласындағы ғылымды дамытуға байланысты, осындай аралас орындылығы туралы мәселе болды.

басынан бастап, классикалық кинематика болды. Біз бұл екі уақыттық және кеңістіктік бос болуы ғана емес, тән деп айтуға болады, бірақ олар сілтеме нақты кадрдың таңдау тәуелсіз болып табылады. Айтпақшы, біз кейінірек туралы айтатын боламыз. Енді, тек ол туралы не түсіндіреді. аралығы - бұл жағдайда кеңістіктік интервал сегменті, уақыт ретінде қаралатын болады. Ол бәрі түсінікті болуы тиіс, бұл, меніңше. Енді, осы кемшіліктер бір кадрдың көшу тәуелсіз, басқа сөзбен айтқанда, абсолюттік инвариант классикалық кинематика қаралатын болады. Бизнес релятивтік кинематика ма. Ол кадрларды арасындағы ауыстырғанда аралығы әр түрлі болуы мүмкін. Ол тіпті олар мүмкін емес, және керек, бәлкім, деп айтуға дана болып табылады. Себебі екі кездейсоқ оқиғалардың осы мезгілде, сондай-ақ салыстырмалы болып және арнайы қарауына жатады. кеңістік және уақыт - - бір біріктірілген екі ұғымдардың релятивистлик кинематика сондықтан табылады.

Кинематика материалдық нүктесі: жылдамдық, үдеу, және басқа да құндылықтар

осы тармақшаның физика түсіну үшін кем дегенде сәл үшін, сіз, ең маңызды ұғымдар шарлау анықтамалар біледі және жалпы талаптары, бір немесе басқа да құнын құрайды қандай білдіруі тиіс. Бұл туралы күрделі ештеңе жоқ, шынында да, бұл өте оңай және қарапайым. кинематика проблемалар пайдаланылатын негiзгi ұғымдар бастау үшін, бәлкім, қарастырайық.

қозғалыс

Механикалық қозғалыс, біз бір немесе басқа дәріптелген нысан кеңістікте өз орнын өзгертеді, онда процесс делік. Бұл жағдайда, біз өзгерту басқа органдарға қатысты деп айтуға болады. Ол назарға бір уақытта орын және екі жағдайдың арасында белгілі бір уақыт аралығы құру қабылдайды бұл фактіні қабылдау қажет. Мысалы, ол дене арасындағы уақыт үшін құрылған белгілі бір аралығын бөлуге болады бір орынға келді. осылайша дене және механика жалпы заңдарына сәйкес, бір-бірімен өзара мүмкін, сондай-ақ ескеріңіз. Бұл жиі материалдық тұрғыдан кинематикасы жұмыс істейді дәл болып табылады. анықтамалық жүйесі - мынадай ұғым, тығыз онымен байланысты.

координаттары

Олар бізге кез келген уақытта осы нүктесінде дененің орнын анықтауға мүмкіндік береді қарапайым деректерді деп атауға болады. Координаталар тығыз сілтеме жүйесін және үйлестіру тор түсінігімен байланысты. Көп жағдайда әріптер мен сандар комбинациясы болып табылады.

радиус вектор

атынан ол екені түсінікті болуы тиіс. Дегенмен, АТ туралы көбірек әңгімелестік. нүкте жолымен жүредi, және біз анықтама нақты кадрдың басталғанын білесіз болса, онда ол кез келген уақытта позиция векторын өткізуге болады. Ол лездік немесе ақырғы нүктесі бастапқы ұстанымын қосылу болады.

жолы

Бұл анықтама берілген аясында бөлшектердің қозғалыс нәтижесінде қаланды үздіксіз желісі деп аталатын болады.

Жылдамдығы (сызықтық және бұрыштық екі)

дене қашықтыққа кезең арқылы өтеді қалай жылдам айта аласыз Бұл мән.

Жеделдету (және бұрыштық және сызықтық)

Ол қандай құқық және қалай қарқынды өзгерістер денені жылдамдық параметріне сәйкес көрсетеді.

Мүмкін, мұнда олар - материалдық нүктенің кинетиканың негізгі элементтері. Ол жылдамдығы мен жеделдету екі екендігін атап өткен жөн векторы шамалар. Бұл олар жай ғана көрнекілік әсер, сонымен қатар белгілі бір бағыт жоқ екенін білдіреді. Айтпақшы, олар бір бағытта және қарсы бағытталуы мүмкін. Бірінші жағдайда, дене екінші жедел болады - бәсеңдетуге.

қарапайым міндеттері

(Дерлік іргелі ұғымдар болып табылады жылдамдығы, жеделдету және қашықтық) материалдық тұрғыдан кинематикасы проблемаларды үлкен саны, және әр түрлі санаттарға олардың көп емес, бұл, тіпті факт бар. органы саяхат қашықтықты анықтау үшін жеткілікті қарапайым тапсырманы шешуге тырысайық.

мынадай, біз жағынан бар жағдай делік. автокөлік жүргізушісі сызығына тұр. оператор визуалды сигнал туын қамтамасыз етеді және машина күрт өшіру алады. ол жүз метрге тең қашықтық, бір рет 7,8 секунд ішінде көшбасшы болды, егер конкурс шабандоздары жаңа рекорд, алады анықтау болып табылады ма. шаршы екінші бөлінген 3 метр, тең қабылданған көлік жеделдету.

Сондықтан, қалай ұқсас проблеманы шешуге? біз белгілі бір параметрлерін анықтамасын «құрғақ» емес, қажет, өйткені өте қызықты болып табылады. Ол ағарған және технологиялық шешімдер және іздеу индекстерін әртараптандырады белгілі бір жағдайды қосылады. Бірақ біз тапсырманы жақындауға қалай бұрын нені басшылыққа алу керек?

материалдық тұрғыдан 1. Кинематика жеделдету жағдайда пайдалануды көздейді.

ол сандық мән жағдайында пайда өйткені 2. Ол қашықтық формула арқылы шешім болжанады.

Біз барлық жеңіл проблемасын шешуге. ^ 2/2 AT - () S = VOT +: бұл қашықтық формуланы алынсын. мағынасы қандай? Біз Racer тағайындалған қашықтықты өту, содан кейін ол оны ұрып-соғып немесе жоқ еді анықтау үшін жазба бар индексті салыстыруға болады қанша уақыт білу қажет. - 2S ^ 2 + 2VoT AT: Бұл әрекетті орындау үшін, біз шетте оны формуланы алуға арналған уақытты орнату. Бұл өзге емес, теңдеу квадрат. Бірақ машина өшіру алады, ол дискриминант теңдеу шешім 2400 тең болады кезде бастапқы жылдамдығы 0-ге тең екенін білдіреді іздеу уақыт түбірі үшін алып тастау керек. 48,98: екінші ондық орынға дейін жеткізіңіз. Біз теңдеудің түбірін табу: 48.98 / 6 = 8.16 секунд. Бұл драйвер қолданыстағы рекорд мүмкін емес деп шықты.