Co je to kinematika? Sekce mechaniky, studium matematického popisu pohybu idealizovaných orgánů

Co je to kinematika? Svojí definicí se poprvé seznamují žáci středních škol ve fyzických hodinách. Mechanika (kinematika je jedna z jejích sekcí) sama o sobě představuje větší část této vědy. Obvykle je studentům nejprve prezentován v učebnicích. Jak jsme říkali, kinematika je podsekcí mechaniky. Ale protože je o ní, hovoříme o tom podrobněji.

Mechanika jako součást fyziky

Samotné slovo "mechanika" je řeckého původu a je doslovně překládáno jako umění stavebních strojů. Ve fyzice se pokládá za úsek, který studuje pohyb takzvaných hmotných těles v různých rozměrných prostorech (to znamená, že pohyb může nastat v jedné rovině, na konvenční souřadnicové síti nebo v trojrozměrný prostor). Studie interakce mezi částicemi - jedním z úkolů prováděných mechaniky (kinematiky - výjimku z tohoto pravidla, neboť se zabývá modelováním a analýzou alternativních situací, aniž by byl brán v úvahu vliv nastavení napájení). S tímto je třeba poznamenat, že odpovídající část fyziky implikuje pod pohybem změnu postavení těla ve vesmíru v průběhu času. Tato definice platí nejen pro hmotné body nebo orgány obecně, ale také pro jejich části.

Koncept kinematiky

Jméno tohoto úsek fyziky má také řecký původ a je doslovně překládán jako "pohyb". Tak získáme počáteční, ještě neformovanou, opravdovou odpověď na otázku, co je kinematika. V tomto případě můžeme říci, že sekce studuje matematické metody popisu jednoho nebo druhého typy provozu přímo idealizovaných subjektů. Mluvíme o takzvaných absolutně pevných tělech, o ideálních tekutinách a samozřejmě o materiálních bodech. Je velmi důležité si uvědomit, že při použití popisu nejsou důvody pro pohyb vzaty v úvahu. Takové parametry jako hmotnost těla nebo síly, která ovlivňuje charakter svého pohybu, nejsou předmětem úvah.

Základy kinematiky

Zahrnují pojmy jako čas a prostor. Jedním z nejjednodušších příkladů je situace, kdy se například materiálový bod pohybuje podél kruhu určitého poloměru. V tomto případě kinematika připisuje povinnou existenci takové veličiny, jako je centrietální zrychlení, které je podél vektoru směrováno od samotného těla k centru kruhu. To znamená, že akcelerační vektor v kterémkoli okamžiku se bude shodovat s poloměrem kruhu. Ale i v tomto případě (v přítomnosti centrietačního zrychlení) kinematika neukazuje povahu síly, která ji způsobila. Toto je již akce, která rozebírá dynamiku.

Jaký druh kinematiky?

Takže ve skutečnosti jsme odpověděli na to, co je kinematika. Jedná se o část mechaniky, která studuje způsoby popisu pohybu idealizovaných objektů bez studování parametrů síly. Nyní mluvíme o tom, jaká kinematika může být. Jeho první typ je klasický. Je obvyklé zvážit absolutní prostorové a časové charakteristiky určitého druhu pohybu. V roli prvního se délky segmentů objevují v roli druhých, časové intervaly. Jinými slovy, můžeme říci, že tyto parametry zůstávají nezávislé na volbě referenčního rámce.

Relativistická

Druhý typ kinematiky je relativistický. V tom, mezi dvěma odpovídajícími událostmi, se časové a prostorové charakteristiky mohou měnit, pokud se přechod uskuteční z jednoho referenčního rámce na druhý. Současnost původu obou událostí v tomto případě také předpokládá výhradně relativní povahu. V této podobě kinematiky splynou do dvou samostatné pojmy (a mluvíme o prostoru a čase). V tom množství, které se obvykle nazývá interval, se stává invariantním v Lorentzových transformacích.

Dějiny tvorby kinematiky

Podařilo se nám pochopit koncept a odpovědět na otázku, co je kinematika. Ale jaká byla historie jejího vzniku jako podsekce mechaniky? O tom bychom měli hovořit právě teď. Po dlouhou dobu byly všechny pojmy tohoto pododdílu založeny na dílech, které napsal sám Aristoteles. V nich existovaly odpovídající tvrzení, že rychlost těla na podzim je přímo úměrná číselnému indexu hmotnosti určitého těla. Bylo také zmíněno, že příčina hnutí je přímou silou a při jeho nepřítomnosti nemůže být žádný pohyb a řeč.

Zkušenosti programu Galileo

Práce Aristotle na konci šestnáctého století se zajímala o slavného vědce Galilea Galileiho. Začal studovat proces volného pádu těla. Můžeme zmínit jeho experimenty, které vedl u Šikmé věže v Pise. Také vědec studoval proces setrvačnosti těl. Nakonec se Galileovi podařilo dokázat, že se Aristotle v jeho díle špatně a on učinil řadu chybných závěrů. V příslušné knize Galileo načrtl výsledky práce provedené s důkazem o klamavosti závěrů Aristotle.

Moderní kinematika, jak se dnes uvažuje, se narodila v lednu 1700. roku. Pak Pierre Varignon vystoupil před francouzskou akademií věd. Udělal také první pojmy zrychlení a rychlosti, psaní a vysvětlení v diferenciální podobě. O něco později Ampere vzal na vědomí některé kinematické reprezentace. V osmnáctém století použil takzvaný počet změn kinematiky. Zvláštní teorie relativity, vytvořená i později, ukázala, že prostor, stejně jako čas, není absolutní. Současně bylo poukázáno na to, že rychlost může být zásadně omezena. Právě takové důvody posunuly kinematiku do rámce a koncepcí tzv. Relativistické mechaniky.

Koncepce a množství použité v sekci

Základy kinematiky zahrnují několik veličin, které se používají nejen teoreticky, ale také v praktických vzorcích používaných při modelování a řešení určitého rozsahu problémů. Seznamte se s těmito veličinami a koncepcemi podrobněji. Začneme s ní možná.

1) Mechanický pohyb. Je definována jako změna prostorové polohy určitého idealizovaného těla vzhledem k jinému (materiálovým bodům) během změny časového intervalu. V tomto případě mají zmíněné těla odpovídající síly interakce.

2) Referenční systém. Kinematika, jejíž definice jsme dali dříve, vychází z použití souřadnicového systému. Přítomnost jeho změn je jednou z nezbytných podmínek (druhou podmínkou je použití nástrojů nebo prostředků pro měření času). Referenční systém je obecně nezbytný pro úspěšný popis konkrétního druhu pohybu.

3) Souřadnice. Jako konvenční imaginární indikátor neoddělitelně spojený s předchozím pojmem (referenčním rámcem), souřadnice nejsou nic jiného než způsob, jakým se určuje pozice idealizovaného těla ve vesmíru. V tomto případě lze pro popis použít číslice a speciální symboly. Souřadnice často používají skauti a dělostřelec.

4) Radiový vektor. Jedná se o fyzické množství, která se v praxi používá k nastavení polohy idealizovaného těla s oko do původní polohy (a nejen). Jednoduše řečeno, určitý bod je přijat a stanoven pro konvenci. Nejčastěji se jedná o původ souřadnic. Takže po tomto, řekněme, idealizované tělo od tohoto bodu začíná pohybovat po volné libovolné trajektorii. Kdykoliv můžeme připojit polohu těla k původu a výsledná přímka nebude nic víc než poloměr vektoru.

5) Část kinematiky používá pojem trajektorie. Je to obyčejná spojitá linka, která vzniká během pohybu idealizovaného těla s libovolným volným pohybem v prostoru s různou velikostí. Trajektorie proto může být přímočará, kruhová a zlomená.

6) Kinematika těla je neoddělitelně spojena s takovou fyzickou veličinou, jako je rychlost. Ve skutečnosti tohle vektorová hodnota (je velmi důležité si uvědomit, že pojem skalární veličiny se na ně vztahuje pouze ve výjimečných situacích), což bude charakterizovat rychlou změnu postavení idealizovaného těla. Jeho vektor je obvykle považován za způsobený tím, že rychlost určuje směr aktuálního pohybu. Pro použití konceptu je nutné použít referenční rámec, jak bylo zmíněno výše.

7) Kinematika, jejíž definice říká, že nezohledňuje příčiny, které v určitých situacích způsobují pohyb a zrychlení. Je to také vektorová veličina, která ukazuje, jak intenzivně se mění vektor rychlosti idealizovaného těla při alternativní (paralelní) změně v jednotce času. Vědouc současně, ve kterém směru jsou oba vektory nasměrovány - rychlosti a zrychlení - lze říci o povaze pohybu těla. Může být buď jednotně zrychlena (vektory se shodují), nebo stejně pomalé (vektory jsou různě nasměrovány).

8) Úhlová rychlost. Další vektorová veličina. V zásadě se jeho definice shoduje s definicí, kterou jsme dali dříve. Ve skutečnosti rozdíl spočívá pouze ve skutečnosti, že dříve zvažovaný případ nastala při pohybu v přímočaré trajektorii. Pak máme kruhový pohyb. Může to být čistý kruh, stejně jako elipsa. Podobný koncept je uveden pro úhlové zrychlení.

Fyzika. Kinematika. Vzorce

K vyřešení praktických problémů souvisejících s kinematikou idealizovaných orgánů existuje celá řada velmi odlišných vzorců. Umožňují určit ujetou vzdálenost, okamžitou, počáteční konečnou rychlost, dobu, po kterou tělo prošlo touto nebo touto vzdáleností, a mnohem více. Zvláštní případ aplikace (soukromá) je situace s modelovaným volným pádem těla. V nich se zrychlení (označené písmenem a) nahrazuje zrychlení gravitace (písmeno g se číselně rovná 9,8 m / s ^ 2).

Tak co jsme zjistili? Fyzika - kinematika (vzorce, které jsou odvozeny od sebe navzájem), - tato část se používá k popisu pohybu idealizovaných těles bez síly parametry, které se stanou příčiny odpovídajícím pohybu. Čtenář se vždy může dozvědět více o tomto tématu. Fyzika (téma „kinematika“), je velmi důležité, protože to dává základní znalosti z mechaniky, jak globální části příslušného vědy.