Co je to kinematika? Definice a koncepce

Popis pohybu těla je způsob, jak kdykoli určit jeho polohu ve vesmíru. Co je to kinematika? . Zkoumá pohyb těla z geometrické strany, neberouc do úvahy příčiny, tj. Síly, které ji produkují .

Po dlouhou dobu byla všechna kinematika založena na dílech notorického Aristotela. Vědec argumentoval, že rychlost pádu každého těla je přímo úměrná jeho hmotnosti a nemůže se pohybovat bez sil. Hlavním úkolem kinematiky je matematické určení charakteristik pohybu těles a jejich postavení v čase. Pro prezentaci nevyžaduje nové počátky a odkazuje se na axiomy geometrie.

Definice toho, co je kinematika, je: "Toto je podsekce mechaniky, která studuje mechanický pohyb . tělo, ale nezvažuje důvody, které to způsobují . "

Idealizace jako výzkumná metoda

Takže co je kinematika? Toto je spojení, které spojuje mechaniku a geometrii. Vlastnosti fyzikálních těles, tekutých, pevných a plynných v mechanice, jejichž součástí je kinematika, jsou idealizovány. Pevná látka je kinematikou považována za absolutně pevné tělo. Tedy vzdálenost mezi jeho dvěma částicemi se nemůže změnit. Kapka kapaliny je považována za naprosto nestlačitelnou, atd. Takový způsob, jak idealizovat předměty studia a existuje způsob vědeckého výzkumu.

V přírodě se vše pohybuje a to, co můžeme pozorovat, je relativní, ale může být vždy absolutizováno. Pohyb celého těla je určen, pokud známe pohyb každého z jeho bodů. Proto, před zvažováním pohybu těla, je zvažován pohyb bodů. . V přírodě je volný pád přirozený, jednotně zrychlený pohyb .

Trajektorie volně klesajícího těla závisí na počátečním vektoru rychlosti. Pokud by byl hoden přísně svisle dolů, pak je to svislý vertikální segment a jeho pohyb je stejnoměrně proměnlivý.

Zavedení pojmu bod usnadňuje výzkum. Studium relativního pohybu těla a zabývá se kinematikou. Fyzika pohybu v kruhu například říká, že rychlost člověka, který se pohybuje po okraji rotujícího kolotoče, se rovná vektorovému součtu rychlosti pohybu samotné osoby a rychlosti otáčení kolotoče. Jedná se o takzvaný zákon o přidávání rychlosti.

Zákon pohybu

Poloha takzvaného bodu materiálu je určena třemi souřadnicemi. Jeho pohybem je spojitý a nepřetržitý průchod prostorovými body, které se časem objevují a jsou doprovázeny změnou souřadnic. . Jeho trajektorií je způsob, jakým se pohybuje .

Kinematika pohybu materiálu

Vedle idealizovaných subjektů tato věda představila koncept materiální bod jako objekt, který je mizivě malý a nekonečně malý. Kinematika hmotného bodu zkoumá objekty, jejichž rozměry lze snadno zanedbat.

Vzhledem k tomu, že se nejprve zkoumají složené pohyby, to znamená zdvih ve dvou referenčních systémech vzájemně se vzájemně se pohybujících, kinematika bodu považuje souřadnice všech bodů, zrychlení a rychlost jako samé. A samotný souřadný systém, který je spojen s referenčním bodem, a hodiny, které počítá čas, je referenční systém, který určuje polohu pohybujícího se objektu v daném okamžiku.

Kinematika bodu zohledňuje ujetou vzdálenost, rychlost, zrychlení a posunutí. Cesta - délka trajektorie popsaná bodem ve stanoveném časovém intervalu. Posunutí je vektor, který spojuje výchozí pozici bodu s posledním. Směr rychlosti zůstane nezměněn a jeho hodnota s nerovným pohybem se může změnit. Přímý pohyb je označován jako rovnoměrně proměnný v případě, kdy se rychlost objektu změní stejně v jakýchkoli časových intervalech.

V případě nekonečně malé hmoty je bod výsledkem oddělení objektu do nekonečného počtu nekonečně malých částic. V případě konečné hmotnosti je bod výsledkem neomezeného stlačení objektu. Představte si kuličku naplněnou hmotou, jejíž poloměr se zmenší na nekonečně malou velikost, zatímco hmotnost se zachová.

Jaké jsou rychlosti?

Absolutní rychlost je to, co je pozorováno ve vztahu k pevným osám. Relativní je rychlost, kterou bod má, pokud zvažujeme pohyblivé osy, jako stacionární. Přenosný je rychlost, kterou bod má, pokud to považujeme za fixní a osy se pohybují.

Definice pohybu

Pohybem se rozumí průběžná změna polohy těla v čase. Pohyb bodu je známý, pokud je možné, aby každý jeho libovolný okamžik ukázal jeho polohu v prostoru.

Analytická geometrie poskytuje různé způsoby, jak určit polohu bodu v prostoru pomocí speciálních geometrických veličin nazývaných souřadnice. To znamená, že pohyb samotného bodu může být považován za nepřetržitou změnu jeho souřadnic v čase.

Rovný a přímý pohyb

Nejjednodušší ze všech pohybů je ten, ve kterém vzdálenost s bodu od počátku podél přímky se mění v poměru k času t. Označením s0 vzdálenosti bodu v počátečním okamžiku od počátku vzdálenosti získáme rovnici jednotného pohybu v jeho obecné podobě:

s = s0 +/- vt,

kde v je koeficient proporcionality. Říká se jí rychlost jednotného pohybu a má fyzický význam jako měřítko změny cesty s časem.

Pohyb vpřed

Kinematika systému vděčí vývoji geologickému inženýrovi Šalovi z Francie. Pohyb vpřed od něj je rovná čára v těle, které se pohybuje paralelně k sobě. Pohyb vpřed neměli být zaměňováni přímočarým. Tělo se může pohybovat progresivně a křivkovitě. Přímý pohyb je pouze zvláštní případ translačního. Například osa země, která popisuje elipsu, se postupně pohybuje.

Jakýkoliv pohyb, který nesplňuje podmínku jednotnosti, se nazývá proměnná. Avšak jakýkoliv proměnlivý pohyb ve svých nekonečně malých množstvích lze považovat za jednotný. Rychlost proměnlivého pohybu je rychlost uniformy, do níž se rozděluje pohyb v jeho prvcích.

Kinematika: vzorce

Existuje řada fyzických formulací této vědy. Vysvětlují, co je kinematika, a dovolte nám zjistit cestu, rychlost, zrychlení, výšku těla, která byla hodena vertikálně dolů nebo nahoru atd. Například rovnice rovnoměrného přímočarého pohybu bodu, kdy počáteční vzdálenost je nula, vypadá takto:

s = vt

kde s je cesta, v je rychlost a t je čas.

Volná rychlost pádu těla:

v = gt

kde v je rychlost, g je gravitační zrychlení a t je čas.

Historie kinematiky

Galileo Galilei vedl četné experimenty na slavné Šikmé věže v Pise. Studoval volný pád objekty a jejich setrvačnost. Jeho výzkum jen prokázal chybu myšlenek Aristotle.

Uvedl závěry v jeho rukopisu: "Rozhovor a matematické důkazy týkající se dvou nových vědních oborů souvisejících s mechaniky a místním hnutím."

Promluva Pierra Varignona na projevu před slavnou francouzskou akademií věd, kterou vydal v lednu 1700, je považován za narození kinematiky v podobě, v jaké ji známe. Současně byly definovány koncepty rychlosti a zrychlení v diferenciální podobě.

V 18. století Ampère nejprve použil variační počet a položil základ pro nezávislý vývoj kinematiky.

Po vytvoření SRT (nezávislá teorie relativity), která ukázala, že prostor a čas nejsou absolutní hodnoty, ale rychlost má zásadní omezení, kinematika získala v rámci relativistické mechaniky nové kolo vývoje. Zvažuje zákony pohybu částic a těles při rychlostech srovnatelných se světelnou rychlostí.

Tak jsme zjistili, jaká věda je kinematika a jaké výzkumné metody používá.