Ang paksa ng aming artikulo ngayon ay ang kinematics ng isang materyal na punto. Ano ang lahat ng ito? Anong mga konsepto ang lumalabas dito at anong kahulugan ang dapat ibigay sa terminong ito? Susubukan naming sagutin ang mga ito at marami pang ibang tanong ngayon.
Kahulugan at konsepto
Kinematics ng isang materyal na punto ay hindi hihigit sa isang subsection ng physics na tinatawag na "mechanics." Siya naman, pinag-aaralan ang mga pattern ng paggalaw ng ilang katawan. Ang kinematics ng isang materyal na punto ay tumatalakay din sa problemang ito, ngunit hindi ito ginagawa sa pangkalahatang paraan. Sa katunayan, pinag-aaralan ng subsection na ito ang mga pamamaraan na nagbibigay-daan sa iyo na ilarawan ang paggalaw ng mga katawan. Sa kasong ito, ang mga tinatawag na idealized na katawan lamang ang angkop para sa pananaliksik. Kabilang dito ang: isang materyal na punto, isang ganap na matibay na katawan at isang perpektong gas. Isaalang-alang natin ang mga konsepto nang mas detalyado. Alam nating lahat mula sa bangko ng paaralan na kaugalian na tawagan ang isang materyal na punto ng isang katawan, ang mga sukat kung saan sa isang naibigay na sitwasyon ay maaaring mapabayaan. Sa pamamagitan ng paraan, ang kinematics ng translational motion ng isang materyal na punto sa unang pagkakataon ay nagsisimulalumilitaw sa mga aklat-aralin sa pisika ng ikapitong baitang. Ito ang pinakasimpleng sangay, kaya ito ay pinaka-maginhawa upang simulan ang kakilala sa agham sa tulong nito. Ang isang hiwalay na tanong ay kung ano ang mga elemento ng kinematics ng isang materyal na punto. Napakarami sa kanila, at kung may kondisyon, maaari silang hatiin sa ilang antas na may iba't ibang kumplikado para sa pag-unawa. Kung pinag-uusapan natin, halimbawa, ang tungkol sa radius vector, kung gayon, sa prinsipyo, walang ipinagbabawal na kumplikado sa kahulugan nito. Gayunpaman, sasang-ayon ka na mas madali para sa isang mag-aaral na maunawaan ito kaysa sa isang mag-aaral sa middle o high school. At sa totoo lang, hindi na kailangang ipaliwanag ang mga feature ng terminong ito sa mga mag-aaral sa high school.
Isang maikling kasaysayan ng paglikha ng kinematics
Maraming, maraming taon na ang nakalilipas, ang dakilang siyentipiko na si Aristotle ay inilaan ang malaking bahagi ng kanyang libreng oras sa pag-aaral at paglalarawan ng pisika bilang isang hiwalay na agham. Nagtrabaho din siya sa kinematics, sinusubukang ipakita ang mga pangunahing tesis at konsepto nito, isang paraan o iba pang ginagamit sa mga pagtatangka upang malutas ang mga praktikal at kahit na pang-araw-araw na mga problema. Ibinigay ni Aristotle ang mga paunang ideya tungkol sa kung ano ang mga elemento ng kinematics ng isang materyal na punto. Ang kanyang mga gawa at gawa ay napakahalaga para sa lahat ng sangkatauhan. Gayunpaman, sa kanyang mga konklusyon ay gumawa siya ng isang malaking bilang ng mga pagkakamali, at ang dahilan para dito ay ilang mga maling akala at maling kalkulasyon. Sa isang pagkakataon, ang isa pang siyentipiko, si Galileo Galilei, ay naging interesado sa mga gawa ni Aristotle. Isa sa mga pangunahing tesis na iniharap ni Aristotle ay ang paggalaw ng isang katawannangyayari lamang kung ito ay kikilos sa pamamagitan ng ilang puwersa, na tinutukoy ng intensity at direksyon. Pinatunayan ni Galileo na ito ay isang pagkakamali. Maaapektuhan ng puwersa ang parameter ng bilis ng paggalaw, ngunit wala na. Ipinakita ng Italyano na ang puwersa ang sanhi ng pagbilis, at maaari lamang itong lumitaw nang magkapareho dito. Gayundin, binigyang pansin ni Galileo Galilei ang pag-aaral ng proseso ng malayang pagkahulog, na nagmula sa naaangkop na mga pattern. Marahil naaalala ng lahat ang kanyang sikat na mga eksperimento, na isinagawa niya sa Leaning Tower ng Pisa. Ginamit din ng physicist na si Ampère ang mga pangunahing kaalaman ng kinematic solution sa kanyang mga gawa.
Mga paunang konsepto
Tulad ng nabanggit kanina, ang kinematics ay ang pag-aaral ng mga paraan upang ilarawan ang paggalaw ng mga idealized na bagay. Sa kasong ito, ang mga pangunahing kaalaman sa pagsusuri sa matematika, ordinaryong algebra at geometry ay maaaring ilapat sa pagsasanay. Ngunit anong mga konsepto (mga konsepto, at hindi mga kahulugan para sa mga parametric na dami) ang sumasailalim sa subsection na ito ng physics? Una, dapat na malinaw na maunawaan ng lahat na ang kinematics ng translational motion ng isang materyal na punto ay isinasaalang-alang ang paggalaw nang hindi isinasaalang-alang ang mga tagapagpahiwatig ng puwersa. Iyon ay, upang malutas ang mga kaukulang problema, hindi namin kailangan ng mga formula na may kaugnayan sa puwersa. Hindi ito isinasaalang-alang ng kinematics, gaano man karami ang mga ito - isa, dalawa, tatlo, hindi bababa sa ilang daang libo. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng acceleration ay ibinibigay pa rin. Sa isang bilang ng mga problema, ang kinematics ng paggalaw ng isang materyal na punto ay nag-uutos upang matukoy ang magnitude ng acceleration. Gayunpaman, ang mga sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay na ito (iyon ay, ang mga puwersa atkanilang kalikasan) ay hindi isinasaalang-alang ngunit tinanggal.
Pag-uuri
Nalaman namin na ang kinematics ay nagsasaliksik at naglalapat ng mga pamamaraan upang ilarawan ang paggalaw ng mga katawan nang hindi isinasaalang-alang ang mga puwersang kumikilos sa kanila. Sa pamamagitan ng paraan, ang isa pang subsection ng mechanics, na tinatawag na dynamics, ay tumatalakay sa ganoong gawain. Naroon na, ang mga batas ni Newton ay inilapat, na nagbibigay-daan sa pagsasanay upang matukoy ang napakaraming mga parameter na may maliit na halaga ng kilalang paunang data. Ang mga pangunahing konsepto ng kinematics ng isang materyal na punto ay espasyo at oras. At kaugnay ng pag-unlad ng agham sa pangkalahatan at sa lugar na ito, lumitaw ang tanong tungkol sa pagiging angkop ng paggamit ng naturang kumbinasyon.
Mula sa simula ay may klasikal na kinematics. Masasabi nating ito ay nailalarawan hindi lamang sa pagkakaroon ng parehong temporal at spatial na gaps, kundi pati na rin ang kanilang kalayaan mula sa pagpili ng isa o ibang frame ng sanggunian. Sa pamamagitan ng paraan, pag-uusapan natin ito sa ibang pagkakataon. Ngayon ipaliwanag na lang natin kung ano ang pinag-uusapan. Sa kasong ito, ituturing na spatial interval ang isang segment, at ituturing na temporal interval ang isang agwat ng oras. Tila malinaw na ang lahat. Kaya, ang mga gaps na ito ay isasaalang-alang sa classical kinematics bilang absolute, invariant, sa madaling salita, independiyente sa paglipat mula sa isang frame ng reference patungo sa isa pa. Kung negosyo relativistic kinematics. Sa loob nito, maaaring magbago ang mga gaps sa panahon ng paglipat sa pagitan ng mga reference system. Mas tamang sabihin na hindi nila magagawa, ngunit dapat, malamang. Dahil dito, ang pagkakasabay ng dalawaAng mga random na kaganapan ay nagiging kamag-anak din at napapailalim sa espesyal na pagsasaalang-alang. Kaya naman sa relativistic kinematics dalawang konsepto - espasyo at oras - ay pinagsama sa isa.
Kinematics ng isang materyal na punto: bilis, acceleration at iba pang dami
Upang maunawaan kahit kaunti ang subsection na ito ng physics, kailangan mong i-navigate ang pinakamahahalagang konsepto, alamin ang mga kahulugan at isipin kung ano ito o ang dami na iyon sa mga pangkalahatang termino. Walang mahirap dito, sa katunayan, ang lahat ay napakadali at simple. Isaalang-alang, marahil, sa simula, ang mga pangunahing konsepto na ginagamit sa mga problema sa kinematics.
Movement
Mechanical na paggalaw isasaalang-alang namin ang proseso kung saan ang isa o isa pang idealized na bagay ay nagbabago ng posisyon nito sa kalawakan. Sa kasong ito, maaari nating sabihin na ang pagbabago ay nangyayari kaugnay sa ibang mga katawan. Kinakailangan din na isaalang-alang ang katotohanan na ang pagtatatag ng isang tiyak na agwat ng oras sa pagitan ng dalawang mga kaganapan ay nangyayari nang sabay-sabay. Halimbawa, magiging posible na ihiwalay ang isang tiyak na pagitan na nabuo sa panahon na lumipas sa pagitan ng katawan na dumarating mula sa isang posisyon patungo sa isa pa. Napansin din namin na ang mga katawan sa kasong ito ay maaari at makikipag-ugnayan sa isa't isa, ayon sa mga pangkalahatang batas ng mekanika. Ito mismo ang madalas na ginagamit ng kinematics ng isang materyal na punto. Ang reference system ay ang susunod na konsepto na hindi mapaghihiwalay na nauugnay dito.
Coordinates
Maaari silang tawaging ordinaryong data na nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang posisyon ng katawan sa isang pagkakataon o iba pa. Ang mga coordinate ay hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa konsepto ng isang reference system, pati na rin ang coordinate grid. Kadalasan ang mga ito ay kumbinasyon ng mga titik at numero.
Radius vector
Mula sa pangalan dapat na malinaw na kung ano ito. Gayunpaman, pag-usapan natin ito nang mas detalyado. Kung ang isang punto ay gumagalaw sa isang tiyak na tilapon, at alam natin nang eksakto ang simula ng isang partikular na sistema ng sanggunian, maaari tayong gumuhit ng radius vector anumang oras. Ikokonekta nito ang paunang posisyon ng punto sa madalian o panghuling posisyon.
Trajectory
Tatawagin itong tuluy-tuloy na linya, na inilalagay bilang resulta ng paggalaw ng isang materyal na punto sa isang partikular na sistema ng sanggunian.
Bilis (parehong linear at angular)
Ito ay isang value na makapagsasabi kung gaano kabilis ang pagdaan ng katawan sa isang partikular na agwat ng distansya.
Acceleration (parehong angular at linear)
Ipinapakita ayon sa kung anong batas at kung gaano katindi ang pagbabago ng parameter ng bilis ng katawan.
Marahil, narito sila - ang mga pangunahing elemento ng kinematics ng isang materyal na punto. Dapat tandaan na ang parehong bilis at acceleration ay mga dami ng vector. At nangangahulugan ito na hindi lamang sila ay may ilang nagpapahiwatig na halaga, kundi pati na rin ang isang tiyak na direksyon. Sa pamamagitan ng paraan, maaari silang idirekta pareho sa isang direksyon at sa magkasalungat na direksyon. Sa unang kaso, bibilis ang katawan, sa pangalawa ay bumagal ito.
Mga simpleng gawain
Kinematics ng isang materyal na punto (bilis, acceleration at distansya kung saan ay praktikal na mga pangunahing konsepto) ay kinabibilangan ng hindi lamang isang malaking bilang ng mga gawain, ngunit marami sa kanilang iba't ibang kategorya. Subukan nating lutasin ang isang medyo simpleng problema sa pamamagitan ng pagtukoy sa distansyang nilakbay ng katawan.
Ipagpalagay na ang mga kondisyon na mayroon tayo ay ang mga sumusunod. Nasa starting line ang sasakyan ng driver. Ang operator ay nagbibigay ng go-ahead sa bandila, at ang sasakyan ay biglang umaalis. Tukuyin kung makakapagtakda siya ng bagong rekord sa kumpetisyon ng mga racer, kung ang susunod na pinuno ay sumasaklaw sa layo na isang daang metro sa loob ng 7.8 segundo. Kunin ang acceleration ng kotse na katumbas ng 3 metro na hinati sa pangalawang squared.
Kaya, paano lutasin ang problemang ito? Ito ay medyo kawili-wili, dahil kinakailangan na huwag "tuyo" matukoy ang ilang mga parameter. Ito ay pinaliwanagan ng mga turnover at isang tiyak na sitwasyon, na nagpapaiba sa proseso ng paglutas at paghahanap ng mga tagapagpahiwatig. Ngunit ano ang dapat nating gabayan bago lumapit sa gawain?
1. Ang kinematics ng isang materyal na punto ay nagbibigay para sa paggamit ng acceleration sa kasong ito.
2. Ang solusyon ay ipinapalagay gamit ang formula ng distansya, dahil lumalabas ang numerical value nito sa mga kundisyon.
Ang problema ay talagang nalutas nang simple. Upang gawin ito, kinuha namin ang formula ng distansya: S=VoT + (-) AT ^ 2/2. Ano ang punto? Kailangan nating malaman kung gaano katagal sasaklawin ng rider ang itinalagang distansya, at pagkatapos ay ikumpara ang figure sa record upang malaman kung matalo niya ito o hindi. Upang gawin ito, maglaan ng oras, makuha namin ang formulapara sa kanya: AT^2 + 2VoT - 2S. Ito ay walang iba kundi isang quadratic equation. Ngunit ang kotse ay umaalis, na nangangahulugan na ang paunang bilis ay magiging 0. Kapag nilutas ang equation, ang discriminant ay magiging katumbas ng 2400. Upang mahanap ang oras, kailangan mong kunin ang ugat. Gawin natin ito sa pangalawang decimal place: 48.98. Hanapin ang ugat ng equation: 48.98/6=8.16 segundo. Lumalabas na hindi kayang talunin ng driver ang kasalukuyang record.
