Što je kinematika? Definicija i koncept

Opis kretanja tijela je način da se u svakom trenutku odredi njegov položaj u prostoru. Što je kinematika? . On ispituje kretanje tijela s geometrijske strane, ne uzimajući u obzir uzroke, to jest, sile koje ga proizvode .

Dugo vremena sva se kinematika temeljila na djelima zloglasnog Aristotela. Znanstvenik je tvrdio da je brzina pada bilo kojeg tijela izravno proporcionalna njegovoj težini i ne može se kretati u odsutnosti sila. Glavni zadatak kinematike je matematičko određivanje karakteristika gibanja tijela i njihovog položaja u vremenu. Za prezentaciju, ona ne zahtijeva nove početke i odnosi se na aksiome geometrije.

Definicija kinematike jest: "Ovo je pododjeljak mehanike koja proučava mehaničko kretanje . tijelo, ali ne uzima u obzir razloge koji ga uzrokuju . "

Idealizacija kao metoda istraživanja

Dakle, što je kinematika? To je veza koja povezuje mehaniku i geometriju. Svojstva fizičkih tijela, tekućih, krutih i plinovitih u mehanici, čiji je dio kinematika, idealizirana su. Kinematika se smatra čvrstim tijelom. tj udaljenost između dviju čestica ne može se promijeniti. Tekućina kapanja smatra se apsolutno nekompresibilnom, itd. Takav način idealiziranja predmeta proučavanja i način znanstvenog istraživanja.

U prirodi se sve kreće, a ono što možemo promatrati je relativno, ali uvijek se može apsolutizirati. Kretanje cijelog tijela određuje se ako znamo kretanje svake njegove točke. Stoga, prije razmatranja kretanja tijela, razmatra se kretanje točaka. . U prirodi je slobodan pad prirodan, ravnomjerno ubrzan pokret .

Putanja tijela koja slobodno padaju ovisi o početnom vektoru brzine. Ako je bačena strogo okomito prema dolje, onda je to okomiti segment, a njegovo gibanje je jednoliko promjenjivo.

Uvođenje pojma točke olakšava istraživanje. Proučavanje relativnog kretanja tijela i bavi se kinematikom. Fizika gibanja u krugu, na primjer, kaže da je brzina osobe koja ide uz rub rotirajućeg vrtuljka jednaka vektorskom zbroju brzine kretanja same osobe i brzine rotacije vrtuljka. To je takozvani zakon o dodavanju brzina.

Zakon gibanja

Položaj tzv. Materijalne točke određuje tri koordinate. Njezino kretanje je kontinuirani i kontinuirani prolaz kroz točke prostora koji se javljaju tijekom vremena i praćeni su promjenom koordinata. . Njegova putanja je način na koji se kreće .

Kinematika kretanja materijalne točke

Osim idealiziranih tijela, ova je znanost uvela koncept materijalna točka kao objekt koji je nestao malen i beskonačno mali u težini. Kinematika materijalne točke istražuje objekte čije se dimenzije mogu lako zanemariti.

Budući da se prije svega istražuju složeni pokreti, to jest, potez u dva referentna sustava, međusobno se krećući jedan u odnosu na drugi, kinematika točke razmatra koordinate svih točaka, ubrzanje i sama brzina jednaka. I sam koordinatni sustav, koji je povezan s referentnom točkom, i sat, koji broji vrijeme, je referentni sustav, koji određuje položaj pokretnog objekta u trenutku vremena.

Kinematika točke uzima u obzir prevaljenu udaljenost, brzinu, ubrzanje i pomicanje. Putanja - duljina putanje opisane točkom u određenom vremenskom intervalu. Pomak je vektor koji povezuje početnu poziciju točke s konačnom. Smjer brzine će ostati nepromijenjen, a njegova se vrijednost, s neravnomjernim kretanjem, može promijeniti. Pravocrtno gibanje naziva se ravnomjerno promjenjivo u slučaju kada se brzina objekta mijenja jednako u bilo kojem vremenskom intervalu.

U slučaju beskonačno male mase, točka je rezultat odvajanja objekta od beskonačnog broja beskonačno malih čestica. U slučaju konačne mase, točka je rezultat neograničene kompresije objekta. Zamislite loptu ispunjenu tvari, čiji je radijus sveden na beskonačno malu veličinu, dok je masa sačuvana.

Koje su brzine?

Apsolutna brzina je ona koja se promatra u odnosu na fiksne osi. Relativna je brzina koju točka ima, ako smatramo pokretne osi stacionarnim. A prijenosni je brzina koju točka ima, ako smatramo da je fiksna, a osi se kreću.

Definicija pokreta

Kretanje se shvaća kao kontinuirana promjena položaja tijela u vremenu. Kretanje točke je poznato, ako je moguće za svaki proizvoljni trenutak ukazati na njegov položaj u prostoru.

Analitička geometrija pruža različite načine za određivanje položaja točke u prostoru pomoću posebnih geometrijskih veličina, nazvanih koordinate. To znači da se gibanje same točke može smatrati kontinuiranom promjenom koordinata u vremenu.

Ravno i ravno gibanje

Najjednostavniji od svih pokreta je onaj u kojem udaljenost s točke od početka duž ravne linije varira proporcionalno vremenu t. Označavajući pomoću s0 udaljenost točke u početnom trenutku vremena od početka udaljenosti, dobivamo jednadžbu jednolikog gibanja u njezinom općem obliku:

s = s0 +/- vt,

gdje je v koeficijent proporcionalnosti. Naziva se brzina jednolikog kretanja i ima fizičko značenje, kao mjeru promjene puta s vremenom.

Kretanje prema naprijed

Kinematika sustava svoj razvoj duguje geološkom inženjeru Shalu iz Francuske. Pokret naprijed od njega je ravna crta uzeta u tijelu koje se kreće paralelno sa samim sobom. Kretanje prema naprijed ne smije se brkati s izravnim. Tijelo se može kretati progresivno i zakrivljeno. Pravocrtno gibanje je samo poseban slučaj translacije. Na primjer, os Zemlje, koja opisuje elipsu, kreće se progresivno.

Svako kretanje koje ne zadovoljava uvjet uniformnosti naziva se varijabla. Međutim, svako promjenjivo kretanje u svojim beskonačno malim količinama može se smatrati jednolikim. Brzina promjenjivog kretanja je brzina uniforme, u koju se dijeli kretanje u njezinim elementima.

Kinematika: Formule

Postoje brojne fizičke formule ove znanosti. Oni objašnjavaju što je kinematika i dopuštaju nam da saznamo put, brzinu, ubrzanje, visinu tijela koja je bačena okomito dolje ili gore, itd. Primjerice, jednadžba jednolikog pravocrtnog gibanja točke, kada je početna udaljenost jednaka nuli, izgleda ovako:

s = vt

gdje je s put, v je brzina, a t je vrijeme.

Slobodna brzina pada tijela:

v = gt

gdje je v brzina, g je gravitacijsko ubrzanje i t je vrijeme.

Povijest kinematike

Galileo Galilei proveo je brojne pokuse na čuvenom kosom tornju u Pisi. Proučavao je slobodni pad predmeti i njihova inercija. Njegova su istraživanja upravo dokazala zabludu Aristotelove ideje.

On je iznio zaključke u svom rukopisu: "Razgovor i matematički dokazi koji se odnose na dvije nove grane znanosti koje se odnose na mehaniku i lokalni pokret".

Govor Pierrea Varignona u govoru ispred slavne Francuske akademije znanosti, koji je održao u siječnju 1700. godine, smatra se rođenjem kinematike u obliku u kojem ga poznajemo. Istovremeno su definirani pojmovi brzine i ubrzanja u diferencijalnom obliku.

U 18. stoljeću Ampère je najprije koristio varijacijski račun i postavio temelje za neovisan razvoj kinematike.

Nakon što je SRT razvijen (nezavisna teorija relativnosti), koja je pokazala da prostor i vrijeme nisu apsolutne vrijednosti, već brzina ima temeljno ograničenje, kinematika je dobila novi krug razvoja u okviru relativističke mehanike. Ona razmatra zakone kretanja čestica i tijela brzinom koja je usporediva sa brzinom svjetlosti.

Tako smo shvatili kakva je znanost kinematika i koje istraživačke metode ona koristi.