Kinematica van een materiaal point: basisconcepten, elementen

Het onderwerp van de ons artikel van vandaag zal de kinematica van het materiaal punt. Waar gaat het allemaal over? Wat concepten verschijnen erin, en welke definitie moet worden gegeven aan deze term? Deze en vele andere vragen vandaag en we zullen proberen te beantwoorden.

Definiëring van het begrip

Kinematica materiaal punt is niets anders dan de fysica subsectie getiteld "Mechanics". Zij, op haar beurt, bestudeert de wetten van de beweging van de verschillende organen. Kinematica van een stoffelijk punt is ook betrokken bij deze taak, maar het niet in algemene termen. In feite is dit onderdeel onderzoekt de methoden die de beweging van lichamen beschrijven. In dit onderzoek zijn alleen geschikt voor de zogenaamde geïdealiseerde lichaam. Deze omvatten: een materiaal punt, een stijf lichaam en een ideaal gas. Denk aan de concepten in detail. We weten allemaal van school die een materieel punt van het lichaam, waarvan de omvang in een bepaalde situatie kan worden verwaarloosd wordt genoemd. Trouwens, de kinematica van translatiebeweging van een stoffelijk punt begint te verschijnen voor het eerst in de zevende klas tekstboeken over fysica. Dit is de eenvoudigste tak, om zo te beginnen kennismaking met de wetenschap, met zijn hulp het het meest geschikt. Een apart probleem is, wat zijn de elementen van de kinematica van materiaal punt. Ze zijn heel veel, en ze kunnen voorwaardelijk worden verdeeld in verschillende niveaus met verschillende moeilijkheidsgraden te begrijpen. Als we praten, bijvoorbeeld de straal vector, vervolgens, in principe, in de definitie ervan is niets onbetaalbaar complex. Echter, het erover eens dat het veel gemakkelijker te begrijpen is het aan de student dan de gemiddelde student of middelbare school. En eerlijk gezegd, is er geen noodzaak om de kenmerken van de term middelbare scholieren uit te leggen.

Een korte geschiedenis van kinematica

Vele, vele jaren geleden, de grote Aristoteles gewijd het leeuwendeel van zijn vrije tijd aan het bestuderen en beschrijven van de fysica als een aparte wetenschap. In het bijzonder heeft hij gewerkt op de kinematica, in een poging om het te presenteren aan de belangrijkste punten en concepten, de een of andere gebruikt bij pogingen om praktische en zelfs alledaagse taken op te lossen weg. Aristoteles gaf het oorspronkelijke idee van wat zijn de elementen van de kinematica van materiaal punt. Zijn werk en geschriften zijn zeer waardevol voor de hele mensheid. Niettemin, in zijn conclusies, het maakte een groot aantal fouten, en de zaak is dat er een aantal fouten en vergissingen. Werken van Aristoteles in zijn tijd raakte geïnteresseerd in andere wetenschappers - Galileo Galilei. Een van de fundamentele stellingen Aristoteles aangevoerd, gelezen dat de lichaamsbeweging treedt alleen bij als het wordt ingewerkt enige kracht, bepaald door de intensiteit en de richting. Galileo bewezen dat dit een vergissing is. Force zal de snelheid, maar niet meer beïnvloeden. De Italiaanse bleek dat de kracht is de oorzaak van de versnelling, en kan alleen wederzijds mee. Galileo Galiley besteed ook veel aandacht aan de studie van het proces van de vrije val, waardoor de relevante wetten. Waarschijnlijk iedereen herinnert zich over zijn beroemde experimenten, die hij doorgebracht op de toren van Pisa. In zijn werken, de basis kinematische oplossingen gebruikt en natuurkundige Ampere.

aanvankelijke concepten

Zoals eerder vermeld, de kinematica van zoeken naar manieren om de beweging van geïdealiseerde objecten te beschrijven. In de praktijk kan de basis mathematische analyse gewone algebra en geometrie worden toegepast. Maar wat zijn de concepten (dit concept, en geen definitie en parameterwaarden) vormen de kern van deze onderafdeling van de natuurkunde? Ten eerste, iedereen moet duidelijk begrijpen dat de kinematica van translatiebeweging van het materiaal punt beweging overweegt exclusief power prestaties. Dat wil zeggen, om de relevante problemen op te lossen, hebben we niet de formules die verband houden met voeding nodig. Het wordt niet beschouwd als kinematica, ongeacht hoeveel van hen er zijn - een, twee, drie, zelfs honderdduizenden. Toch is het bestaan van de versnelling nog geeft. In een aantal stoffelijk punt verkeer kinematische problemen voorschrijft bepalen versnellingswaarde. Echter, zijn de oorzaken van dit fenomeen (dwz krachten en hun aard) niet beschouwd, en worden weggelaten.

classificatie

We vonden dat de kinematica onderzoekt en past methoden om de beweging van lichamen te beschrijven zonder te letten op de krachten die op hen. Overigens heeft deze taak gedaan voor de andere sub-mechanica, die dynamiek wordt genoemd. Er zijn nu al gebruikt de wetten van Newton, die het mogelijk maken in de praktijk voldoende parameters met een klein aantal bekende initiële data. Basisbegrippen van de kinematica van materiaal punt - het is ruimte en tijd. En in verband met de ontwikkeling van de wetenschap in het algemeen en in het veld, was er een vraag over de geschiktheid van een dergelijke combinatie.

Vanaf het begin was er de klassieke kinematica. We kunnen zeggen dat het eigen is niet alleen de aanwezigheid van zowel de ruimtelijke en temporele gaten, maar ze zijn onafhankelijk van de keuze van een bepaald referentiekader. By the way, zullen we later over te praten. Nu, precies uitleggen waar het over gaat. Ruimtelijke interval in dit geval worden beschouwd als een segment, tijd - interval. Het lijkt erop dat alles duidelijk zou moeten zijn. Nu zal deze openingen worden beschouwd in de klassieke kinematica absolute invariant, dat wil zeggen onafhankelijk van de overgang van het ene frame naar het andere. Of het nu zakelijk relativistische kinematica. Deze intervallen bij het schakelen tussen referentieframes kan variëren. Het is verstandig om zelfs zeggen dat ze dat niet kunnen, en moeten, waarschijnlijk. Door deze gelijktijdigheid van twee willekeurige gebeurtenissen wordt ook ten opzichte van en is onderworpen aan speciale aandacht. Het is dus in de relativistische kinematica van twee concepten - ruimte en tijd - gecombineerd tot één.

Kinematica materiaal point: snelheid, versnelling, en andere waarden

Om op zijn minst een beetje naar de fysica van deze paragraaf te begrijpen, moet u navigeren door de belangrijkste concepten, know definities en vertegenwoordigen wat betekent in algemene termen, de ene of de andere waarde. Niets ingewikkeld over het echt, het is heel gemakkelijk en eenvoudig. Overweeg, misschien, om te beginnen met de basisbegrippen gebruikt in de kinematica problemen.

beweging

Mechanische beweging, nemen we een proces waarin een of ander geïdealiseerde object verandert de positie in de ruimte. In dit geval kunnen we zeggen dat de verandering ten opzichte van andere lichamen. Er moet rekening worden gehouden dat tegelijkertijd plaatsvindt en de instelling van een specifiek tijdsinterval tussen twee gebeurtenissen. Zo is het mogelijk om bepaalde intervallen gevormd voor de verstreken tijd tussen het lichaam verdelen kwam van de ene positie naar een andere. Merk op dat het lichaam en dus met elkaar, volgens de algemene wetten van de mechanica. Dit is precies wat vaak werkt kinematica van materiaal punt. Referentiesysteem - het volgende concept, die onlosmakelijk is verbonden met het.

coördinaten

Ze kunnen worden genoemd gewone gegevens die ons in staat om de positie van het lichaam vast te stellen op een bepaald punt in de tijd. Coördinaten onlosmakelijk verbonden met het concept van een referentiesysteem en coördinatenrooster. In de meeste gevallen zijn een combinatie van letters en cijfers.

radius vector

Uit de naam moet het duidelijk zijn dat het is. Toch laten we meer over praten. Als een punt beweegt langs een pad, en we weten het begin van een bepaalde referentiekader, is het mogelijk de positievector op elk moment te houden. Hij zal toetreden tot de initiële positie van het punt met de geisers en eindig.

pad

Het zal een continue lijn werd gelegd als gevolg van beweging van een deeltje in een gegeven referentiekader worden genoemd.

Snelheid (zowel lineaire als hoekvormige)

Deze waarde, die kan vertellen hoe snel het lichaam gaat door een periode van afstand.

Acceleratie (en hoekig en lineaire)

Het geeft aan onder welke wet en hoe intensief verandert snelheid lichaam.

Misschien, hier zijn ze - de belangrijkste elementen van de kinematica van materiaal punt. Opgemerkt wordt dat zowel de snelheid en versnelling zijn vectorgrootheden. Dit betekent dat ze een demonstratie-effect, maar ook een bepaalde richting niet alleen hebben. By the way, kunnen deze worden gericht in één richting en tegengesteld. In het eerste geval zal het lichaam worden versneld in de tweede - te vertragen.

De eenvoudigste taken

Kinematica van een stoffelijk punt (snelheid, acceleratie en de afstand die bijna de fundamentele concepten) heeft zelfs niet het feit dat een groot aantal problemen, en veel van hen in verschillende categorieën. Laten we proberen om een eenvoudig genoeg taak om de afgelegde afstand door het lichaam te bepalen op te lossen.

Stel dat de voorwaarden die we hebben bij de hand, als volgt. De automobilist staat op de startlijn. De operator biedt een visueel signaal vlag en de auto neemt drastisch af. Bepalen of het een nieuw record in de competitie rijders in staat zal zijn, als de afstand die gelijk is aan honderd meter, was ooit de leider in 7,8 seconden. Versnelling van het voertuig gelijk genomen aan 3 meter, gedeeld door het kwadraat seconde.

Dus, hoe je een soortgelijk probleem op te lossen? Het is heel interessant, omdat we moeten niet te "droog" de definitie van bepaalde parameters. Ze klaarde op en draait een bepaalde situatie dat het proces oplossingen en zoekindexen diversifieert. Maar wat we eerder moeten worden geleid, hoe de taak te benaderen?

1. Kinematica van een materiaal punt omvat het gebruik bij acceleratie.

2. Er wordt verondersteld beschikking met de afstandsformule, omdat deze in de numerieke waarde omstandigheden.

Wij lossen het probleem eenvoudig. Deze afstandsformule nemen: S = + VOT (-) AT ^ 2/2. Wat is de betekenis? We moeten weten hoeveel tijd zal aangewezen racer afstand passeren, en vergelijk de index met een record om erachter te komen dat hij hem zou slaan of niet. Om dit te doen, we gereserveerd tijd voor hem om de formule te krijgen: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Dit is niets anders dan de vierkantsvergelijking. Maar de auto opstijgt, betekent dit dat de aanvankelijke snelheid gelijk aan 0. Wanneer de discriminant vergelijking beslissing gelijk zijn aan 2400 moeten worden verwijderd om de wortel van de zoektijd. Vul aan tot de tweede decimaal: 48.98. We de wortel van de vergelijking: 48.98 / 6 = 8,16 seconden. Het blijkt dat de bestuurder niet in staat zal zijn om de bestaande record te verbreken.