КИНЕМАТИКА: ИСТОРИЯ, ПРИНЦИПИ, ФОРМУЛИ, УПРАЖНЕНИЯ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

В кинематиката е (по-специално на класическата механика) област на физиката, който се грижи за изучаване на движението на телата, без да отчита причините за това. Тя се фокусира върху изучаването на траекториите на телата във времето чрез използване на величини като изместване, скорост и ускорение.

Някои от проблемите, обхванати от кинематиката, са скоростта, с която влакът пътува, времето, необходимо за автобус, за да достигне дестинацията си, ускорението, което самолетът изисква в момента на излитане, за да достигне необходимата скорост за излитане, сред други.

За да направите това, кинематиката използва координатна система, която позволява да се опишат траекториите. Тази пространствена координатна система се нарича референтна система. Клонът на физиката, който се занимава с изучаване на движенията, като се вземат предвид техните причини (сили), е динамиката.

история

Етимологично думата кинематика има своя произход от гръцкия термин κινηματικος (kynēmatikos), което означава движение или изместване. Не е изненадващо, че първият запис на изследвания върху движението съответства на гръцките философи и астрономи.

Но едва през четиринадесети век се появяват първите концепции за кинематиката, които са в рамките на учението за интензивността на формите или теорията на изчисленията (калкулации). Тези разработки са направени от учени Уилям Хейтсбъри, Ричард Суисхед и Никола Оресме.

По-късно, около 1604 г., Галилео Галилей провежда изследванията си върху движението при свободно падане на тела и сфери върху наклонени равнини.

Освен всичко друго, Галилео се интересуваше да разбере как се движат планети и оръдие.

Принос на Пиер Вариньон

Счита се, че началото на съвременната кинематика е станало с представянето на Пиер Вариньон през януари 1700 г. в Кралската академия на науките в Париж.

В тази презентация той даде определение на понятието ускорение и показа как може да се изведе от моменталната скорост, използвайки само диференциално смятане.

По-конкретно, терминът кинематика е въведен от Андре-Мари Ампер, който уточни какво е съдържанието на кинематиката и го постави в областта на механиката.

Накрая, с развитието на Алберт Айнщайн от „Теория на специалната относителност“, започва нов период; Това е това, което е известно като релативистка кинематика, в която пространството и времето вече нямат абсолютен характер.

Какво учиш?

Кинематиката се фокусира върху изследването на движението на телата, без да навлиза в анализа на причините за него. За това той използва движението на материална точка, като идеално представяне на тялото в движение.

начало

Движението на телата се изучава от гледна точка на наблюдател (вътрешен или външен) в рамките на референтна система. Така кинематиката математически изразява как тялото се движи от изменението на координатите на положението на тялото с времето.

По този начин функцията, която позволява да се изрази траекторията на тялото, зависи не само от времето, но и зависи от скоростта и ускорението.

В класическата механика пространството се разглежда като абсолютно пространство. Следователно това е пространство, независимо от материалните тела и тяхното изместване. По същия начин той счита, че всички физически закони са изпълнени във всеки регион на космоса.

По същия начин класическата механика счита, че времето е абсолютно време, което минава по същия начин във всеки регион на пространството, независимо от движението на телата и всяко физическо явление, което може да се случи.

Формули и уравнения

скорост

Скоростта е величината, която ни позволява да свържем пътуваното пространство и времето, използвано за пътуването му. Скоростта може да бъде получена чрез извеждане на позиция спрямо времето.

v = ds / dt

В тази формула s представлява положението на тялото, v е скоростта на тялото и t е време.

ускорение

Ускорението е величината, която позволява да се свърже изменението на скоростта с времето. Ускорението може да бъде получено чрез определяне на скоростта по отношение на времето.

a = dv / dt

В това уравнение a представлява ускорението на движещото се тяло.

Еднакво движение на линията

Както подсказва името му, това е движение, при което движението се извършва по права линия. Тъй като е равномерен, това е движение, при което скоростта е постоянна и в което, следователно, ускорението е нула. Уравнението на равномерно праволинейно движение е:

s = s ₀ + v / t

В тази формула s ₀ представлява началната позиция.

Равномерно ускорено праволинейно движение

Отново това е движение, при което движението се случва по права линия. Тъй като е равномерно ускорен, това е движение, при което скоростта не е постоянна, тъй като тя варира като следствие от ускорението. Уравненията на равномерно ускореното праволинейно движение са, както следва:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0,5 ∙ при ²

В тези v ₀ е началната скорост и е ускорението.

Упражнението е разрешено

Уравнението на движение на тяло се изразява със следния израз: s (t) = 10t + t ². Определи:

а) Видът на движението.

Това е равномерно ускорено движение, тъй като има постоянно ускорение 2 m / s ².

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s ²

б) Позицията 5 секунди след започване на движението.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5 ² = 75 m

в) Скоростта, когато изтекат 10 секунди от началото на движението.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

г) Времето, необходимо за достигане на скорост от 40 m / s.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

Препратки

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Физика том 1. Cecsa.
2. Томас Уолъс Райт (1896). Елементи на механиката, включително кинематиката, кинетиката и статиката. E и FN Spon.
3. П. П. Теодореску (2007). Кинематика. Механични системи, класически модели: механика на частиците. Springer.
4. Кинематика. (Ро). В Уикипедия. Произведено на 28 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
5. Кинематика. (Ро). В Уикипедия. Произведено на 28 април 2018 г. от en.wikipedia.org.