Cinemática de materialo punkto: bazaj konceptoj, elementoj

La temo de nia hodiaŭa artikolo estos la kinematikon de materialo punkto. Kio estas ĉion pri? Kio konceptoj aperas en ĝi, kaj kion difino devus esti donita al ĉi tiu termino? Tiuj kaj multaj aliaj demandoj hodiaŭ kaj ni provos respondi.

Difini la koncepton

Cinemática materialo punkto estas neniu krom la fiziko subsekcio titolita "Mekaniko". Ŝi, siavice, ĝi studas la leĝoj de moviĝo de diversaj korpoj. Cinemática de materialo punkto ankaŭ estas implikita en tiu tasko, sed tio ne okazas en ĝeneralaj terminoj. Fakte, ĉi tiu sub-sekcio ekzamenas la metodoj kiuj priskribas la movado de korpoj. En ĉi tiu studo estas taŭga por nur la tiel nomata idealigita korpo. Ĉi tiuj inkluzivas: a materialo punkto, rigida korpo kaj ideala gaso. Konsideru la konceptoj detale. Ĉiuj scias de la lernejo, ke materia punkto estas nomita la korpo, la grandeco de kiuj en ajna donita situacio povas esti neglektitaj. Parenteze, la cinemática de paralela movo de punkto materialo komencas aperi por la unua fojo en sepa grado lernolibroj sur fiziko. Ĉi tiu estas la plej simpla branĉo, tiel komenci konatiĝo kun la scienco, kun lia helpo estas plej konvena. Alia demando estas, kio estas la elementoj de la cinemática de materialo punkto. Ili estas sufiĉe multe, kaj ili povas esti kondiĉe dividita en pluraj niveloj kun malsamaj malfacilaĵo kompreni. Se ni parolas, ekzemple, la radiuso vektoro do principe, en lia difino estas nenio prohibitivamente kompleksa. Tamen, konsentas ke estas multe pli facile kompreni ĝin estas la lernanto de la meza studento aŭ mezlernejo. Kaj sincere paroli, ne necesas klarigi la funkciojn de la termino gimnazianoj.

Mallonga historio de kinematiko

Multaj, multaj jaroj, la granda Aristotelo dediĉis la grandan parton de lia libera tempo studanta kaj priskribante fiziko kiel aparta scienco. Aparte li laboris sur la kinematiko, klopodante prezenti ĝin al la ĉefaj punktoj kaj konceptoj, de formo aŭ alia uzita en provoj por solvi praktikan kaj eĉ sekulara taskoj. Aristotelo donis la komencan ideon de kio estas la elementoj de la cinemática de materialo punkto. Lia laboro kaj skribaĵoj estas tre valora por la tuta homaro. Tamen, en liaj konkludoj, ĝi faris konsiderindan numeron de eraroj, kaj la afero estas ke estis iuj eraroj kaj eraroj. Verkoj de Aristotelo en lia tempo interesiĝis aliaj sciencistoj - Galileo Galilei. Unu el la fundamentaj tezoj instigite de Aristotelo, legis la korpo movado okazas nur en la kazo se oni agis sur iuj forton, difinita per la intenseco kaj direkto. Galileo pruvis, ke tio estas eraro. Forto influos la rapido opcio, sed ne pli. La itala montris ke la forto estas la kaŭzo de la akcelo, kaj ĝi povas esti nur reciproke kun ĝi. Galileo Galiley ankaŭ pagis konsiderindan atenton al la studo de la procezo de libera falo, alportante la rilataj leĝoj. Probable ĉiuj memoras pri liaj famaj eksperimentoj, kiujn li pasigis ĉe la Turo de Tretas. En liaj verkoj, la fundamentojn cinemática solvoj uzitaj kaj fizikisto Ampere.

komencajn konceptojn

Kiel menciis pli frue, la cinemática de esploras manierojn por priskribi la moviĝo de idealigita objektoj. Praktike, la fundamentoj povas esti aplikata matematika analizo, ordinara algebro kaj geometrio. Sed kio estas la konceptoj (tiu koncepto, kaj neniu difino kaj parametra valoroj) estas kerne de tiu subfako de fiziko? Unue, ĉiuj devus klare kompreni, ke la cinemática de paralela movo de la materialo punkto moviĝo konsiderante ekskludante potenco agado. Tio estas, por solvi la koncernajn problemojn, ni ne bezonas la formuloj konektita kun potenco. Ĝi ne konsideras kinematiko, ne gravas kiom da el ili estas - unu, du, tri, eĉ centmiloj. Tamen, la ekzisto de aceleración ankoraŭ provizas. En kelkaj materialoj punkto movado kinematiko problemoj preskribas determini akcelo valoro. Tamen, la kaŭzoj de tiu fenomeno (kio estas, fortoj kaj ilia naturo) ne estas konsiderita, kaj estas preterlasita.

klasado

Ni trovis ke la kinematiko esploras kaj aplikas metodojn por priskribi la moviĝo de korpoj sen konsidero al la fortoj agas sur ili. Por iu, ĉi tiu tasko estis fari por la alia sub-mekaniko, kiu estas nomata dinamika. Jam estas uzataj Neŭtonaj leĝoj, kiuj permesas al praktike difini sufiĉan parametrojn per malmulto de konataj komencajn datumojn. Bazaj konceptoj de kinematiko de materialo punkto - estas spaco kaj tempo. Kaj rilate al la evoluo de la scienco ĝenerale kaj en la kampo, estis demando pri la conveniencia de tia kombinaĵo.

De la komenco, ekzistis la klasika cinemática. Ni povas diri ke ĝi estas stranga, ne nur la ĉeeston de ambaŭ tempa kaj spaca truojn, sed ili estas sendependaj de la elekto de aparta kadro de referenco. Parenteze, ni parolos pri poste. Nun, simple klarigas kion ĝi estas proksimume. Spaca intervalo en ĉi tiu kazo estos konsiderita kiel segmento, tempo - intervalo. Ŝajnas, ke ĉio estu klara. Nun, ĉi tiuj mankoj estos konsiderita en la klasika kinematiko absoluta invarianto, alivorte, sendependa de la transiro de unu kadro al alia. Ĉu negocon relativista kinematiko. Ĝi intervaloj kiam ŝanĝas inter referencaj kadroj povas varii. Estas saĝe eĉ diras, ke ili ne povas, kaj devus, verŝajne. Pro tio samtempeco de du hazardaj okazaĵoj ankaŭ iĝas parenco kaj estas submetitaj al speciala konsidero. Estas do en la relativista kinematiko de du konceptoj - spaco kaj tempo - estas kombinitaj en unu.

Cinemática materialo punkto: rapido, aceleración kaj aliaj valoroj

Por almenaŭ iomete kompreni la fizikon de tiu subfako, vi devas navigi la plej gravaj konceptoj, scias difinoj kaj reprezenti kio konsistigas en ĝeneralaj terminoj, unu aŭ la alia valoro. Nenio komplika pri ĝi vere, ĝi estas tre facila kaj simpla. Konsideru, eble, por komenci kun la bazaj konceptoj uzataj en la kinematiko problemojn.

moviĝo

Mekanika movado, ni supozas procezo en kiu unu aŭ alia idealigita objekto ŝanĝas sian pozicion en spaco. En ĉi tiu kazo, ni povas diri ke la ŝanĝo estas en rilato al aliaj korpoj. Estas necese konsideri la fakton, ke samtempe okazas kaj la starigon de specifa tempo intervalo inter du okazaĵoj. Ekzemple, ĝi eblos asigni certan intervalo formis por la tempo pasis inter la korpo venis de unu pozicio al alia. Notu ankaŭ ke la korpo kaj tiel povas interagi kun la alia, laŭ la ĝeneralaj leĝoj de mekaniko. Tio estas precize kion ofte funkcias kinematiko de materialo punkto. La referenco sistemo - la sekvajn koncepto, kiu estas forte ligata al ĝi.

koordinatoj

Ili povas nomi ordinaran datumojn kiuj nin permesas determini la pozicion de la korpo je iu punkto en tempo. Koordinatoj estas nemalimplikeble ligita kun la koncepto de referenco sistemo kaj koordinata krado. Plejofte estas kombinaĵo de leteroj kaj nombroj.

radiuso vektoro

De la nomo devus esti klare, ke ĝi estas. Tamen, ni parolu pli pri tio. Se punkto moviĝas laŭ pado, kaj ni konas la komenco de aparta kadro de referenco, ĝi eblas teni la radiusvektoro en momento donita. Li estos kunigi la komenca loko de la punkto kun la instantáneas aŭ finia.

padon

Ĝi nomi kontinuan linion, kiu estas metita kiel rezulto de moviĝo de partiklo en antaŭfiksita kadro de referenco.

Rapido (ambaŭ lineara kaj angula)

Tiu valoro, kiu povas diri al kiom rapide la korpo iras tra periodo de distanco.

Akcelo (kaj angulares kaj lineara)

Ĝi indikas en kiaj leĝo kaj kiel intense ŝanĝas rapido fikso korpo.

Eble, tie ili estas - la ĉefaj elementoj de la cinemática de materialo punkto. Ni notu, ke kaj la rapido kaj akcelo estas grandoj vectoriales. Tio signifas, ke ili ne nur devas manifestacio efikon, sed ankaŭ certan direkton. Parenteze, ili povas esti direktitaj en unu direkto kaj en la kontraŭa. En la unua kazo, la korpo estos akcelita en la dua - por malrapidigi malsupren.

La plej simpla taskoj

Cinemática de materialo punkto (rapido, aceleración kaj distanco kiu estas preskaŭ la fundamentajn konceptojn) ĝi havas eĉ ne la fakto, ke grandega nombro da problemoj, kaj multe de ili en malsamaj kategorioj. Ni provu solvi simplan sufiĉa tasko por determini la distancon vojaĝis por la korpo.

Supozu la kondiĉoj kiujn ni havas sur mano, jene. La aŭto ŝoforo staras sur la startanta linio. La operatoro provizas vidan signalon flago kaj la aŭto demetas draste. Determini ĉu ĝi estas nova rekordo en la konkurado rajdantoj povos, se la distanco egalas al cent metroj, iam la ĉefo en 7.8 sekundoj. Akcelo de la veturilo prenis egala al 3 metroj, dividita per la kvadrata sekundo.

Do, kiel solvi similan problemon? Ĝi estas sufiĉe interesa, kiel ni estas postulataj ne al "sekigi" la difinon de certaj parametroj. Ŝi vigliĝis kaj turnas certa situacio kiu diversigas la procezo solvoj kaj serĉindeksoj. Sed kion ni devus gvidi antaŭe, kiel alproksimigi la tasko?

1. cinemática de materialo punkto implikas la uzon en la kazo de aceleración.

2. Oni supozis decidon uzi la distanco formulo, ĉar ĝi aperas en la nombra valoro kondiĉoj.

Ni solvas la problemon entute facila. Preni ĉi distanco formulo: S = vot + (-) AT ^ 2/2. Kion signifas? Ni bezonas scii kiom tempo pasos vetveturilo designado distanco, kaj poste komparu la indekso kun rekordo por ekscii li batis lin aŭ ne. Por fari tion, ni flankenmetis tempo por li por akiri la formulon: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Gxi estas nenio alia ol la kvadrata ekvacio. Sed la aŭto demetas, ĝi signifas ke la komenca rapido estas egala al 0. Kiam la diskriminanto ekvacio decido estos egala al 2400 devas esti forigita por la radiko de la serĉo tempo. Kompensi al la dua decimala loko: 48,98. Ni trovas la radiko de la ekvacio: 48.98 / 6 = 8.16 sekundoj. Montriĝas, ke la ŝoforo ne povos venki la ekzistantan rekordon.