Cilat janë konceptet bazë të kinematikës? Çfarë është kjo shkencë dhe çfarë studion ajo? Sot do të flasim se çfarë është kinematika, cilat koncepte themelore të kinematikës zënë vend në detyra dhe çfarë nënkuptojnë ato. Përveç kësaj, le të flasim për sasitë me të cilat merremi më shpesh.
Kinematikë. Konceptet dhe përkufizimet bazë
Së pari, le të flasim për atë që është. Një nga seksionet më të studiuara të fizikës në kursin shkollor është mekanika. Pasohet në një rend të pacaktuar nga fizika molekulare, elektriciteti, optika dhe disa degë të tjera, si p.sh., fizika bërthamore dhe atomike. Por le të hedhim një vështrim më të afërt në mekanikën. Kjo degë e fizikës merret me studimin e lëvizjes mekanike të trupave. Ai vendos disa modele dhe studion metodat e tij.
Kinematika si pjesë e mekanikës
Kjo e fundit ndahet në tre pjesë: kinematikë, dinamikë dhe statikë. Këto tre nënshkenca, nëse mund t'i quani kështu, kanë disa veçori. Për shembull, statika studion rregullat për ekuilibrin e sistemeve mekanike. Menjëherë vjen ndërmend një shoqërim me peshoren. Dinamika studion ligjet e lëvizjes së trupave, por në të njëjtën kohë i kushton vëmendje forcave që veprojnë mbi to. Por kinematika bën të njëjtën gjë, vetëm forcat nuk merren parasysh. Rrjedhimisht, masa e po atyre trupave nuk merret parasysh në detyra.
Konceptet bazë të kinematikës. Lëvizja mekanike
Lënda në këtë shkencë është një pikë materiale. Kuptohet si një trup, përmasat e të cilit, në krahasim me një sistem të caktuar mekanik, mund të neglizhohen. Ky i ashtuquajtur trup i idealizuar është i ngjashëm me një gaz ideal, i cili konsiderohet në seksionin e fizikës molekulare. Në përgjithësi, koncepti i një pike materiale, si në mekanikë në përgjithësi, ashtu edhe në kinematikë në veçanti, luan një rol mjaft të rëndësishëm. Lëvizja e ashtuquajtur përkthimore më e zakonshme.
Çfarë do të thotë dhe çfarë mund të jetë?
Zakonisht lëvizjet ndahen në rrotulluese dhe përkthimore. Konceptet bazë të kinematikës së lëvizjes përkthimore lidhen kryesisht me sasitë e përdorura në formula. Për to do të flasim më vonë, por tani për tani le t'i kthehemi llojit të lëvizjes. Është e qartë se nëse po flasim për rrotullues, atëherë trupi po rrotullohet. Prandaj, lëvizja përkthimore do të quhet lëvizja e trupit në një plan ose në mënyrë lineare.
Baza teorike për zgjidhjen e problemeve
Kinematika, konceptet dhe formulat bazë të së cilës po shqyrtojmë tani, ka një numër të madh detyrash. Kjo arrihet përmes kombinatorikës së zakonshme. Një metodë e diversitetit këtu është ndryshimi i kushteve të panjohura. Një dhe i njëjti problem mund të paraqitet në një këndvështrim tjetër thjesht duke ndryshuar qëllimin e zgjidhjes së tij. Kërkohet të gjesh distancën, shpejtësinë, kohën, nxitimin. Siç mund ta shihni, ka shumë opsione. Nëse përfshijmë këtu kushtet e rënies së lirë, hapësira bëhet thjesht e paimagjinueshme.
Vlerat dhe formula
Së pari, le të bëjmë një rezervim. Siç dihet, sasitë mund të kenë një natyrë të dyfishtë. Nga njëra anë, një vlerë e caktuar numerike mund të korrespondojë me një vlerë të caktuar. Por nga ana tjetër mund të ketë edhe drejtim shpërndarjeje. Për shembull, një valë. Në optikë, ne përballemi me një koncept të tillë si gjatësia e valës. Por nëse ekziston një burim koherent drite (i njëjti lazer), atëherë kemi të bëjmë me një rreze valësh të polarizuara në rrafsh. Kështu, vala do të korrespondojë jo vetëm me një vlerë numerike që tregon gjatësinë e saj, por edhe me një drejtim të caktuar të përhapjes.
Shembull klasik
Raste të tilla janë një analogji në mekanikë. Le të themi se një karrocë po rrotullohet para nesh. Nganatyra e lëvizjes, ne mund të përcaktojmë karakteristikat vektoriale të shpejtësisë dhe nxitimit të saj. Do të jetë pak më e vështirë për ta bërë këtë kur ecni përpara (për shembull, në një dysheme të sheshtë), kështu që ne do të shqyrtojmë dy raste: kur karroca rrotullohet dhe kur rrotullohet poshtë.
Pra, le të imagjinojmë që karroca po rritet me një pjerrësi të lehtë. Në këtë rast, ajo do të ngadalësohet nëse nuk veprojnë forca të jashtme mbi të. Por në situatën e kundërt, domethënë, kur karroca të rrokulliset, ajo do të përshpejtohet. Shpejtësia në dy raste drejtohet drejt vendit ku objekti lëviz. Kjo duhet të merret si rregull. Por nxitimi mund të ndryshojë vektorin. Kur ngadalësohet, ai drejtohet në drejtim të kundërt me vektorin e shpejtësisë. Kjo shpjegon ngadalësimin. Një zinxhir i ngjashëm logjik mund të zbatohet për situatën e dytë.
Vlerat e tjera
Sapo folëm për faktin se në kinematikë ato veprojnë jo vetëm me sasi skalare, por edhe me ato vektoriale. Tani le ta bëjmë një hap më tej. Përveç shpejtësisë dhe nxitimit, gjatë zgjidhjes së problemeve, përdoren karakteristika të tilla si distanca dhe koha. Nga rruga, shpejtësia ndahet në fillestare dhe të menjëhershme. E para prej tyre është një rast i veçantë i të dytit. Shpejtësia e menjëhershme është shpejtësia që mund të gjendet në çdo kohë të caktuar. Dhe me fillimin, me siguri, gjithçka është e qartë.
Detyra
Një pjesë e madhe e teorisë është studiuar nga ne më herët në paragrafët e mëparshëm. Tani mbetet vetëm për të dhënë formulat bazë. Por ne do të bëjmë edhe më mirë: ne nuk do të marrim vetëm formulat, por gjithashtu do t'i zbatojmë ato kur zgjidhim problemin në mënyrë që tëfinalizojnë njohuritë e marra. Kinematika përdor një grup të tërë formulash, duke i kombinuar të cilat, mund të arrini gjithçka që ju nevojitet për të zgjidhur. Këtu është një problem me dy kushte për ta kuptuar plotësisht këtë.
Një çiklist ngadalëson shpejtësinë pasi kalon vijën e finishit. Iu deshën pesë sekonda për të ndalur plotësisht. Zbuloni se me çfarë përshpejtimi ka ngadalësuar, si dhe sa distancë frenimi ka arritur të përshkojë. Distanca e frenimit konsiderohet lineare, shpejtësia përfundimtare merret e barabartë me zero. Në momentin e kalimit të vijës së finishit, shpejtësia ishte 4 metra në sekondë.
Në fakt, detyra është mjaft interesante dhe jo aq e thjeshtë sa mund të duket në shikim të parë. Nëse përpiqemi të marrim formulën e distancës në kinematikë (S=Vot + (-) (në ^ 2/2)), atëherë asgjë nuk do të vijë prej saj, pasi do të kemi një ekuacion me dy ndryshore. Si të veprohet në një rast të tillë? Mund të shkojmë në dy mënyra: së pari llogarisim nxitimin duke zëvendësuar të dhënat në formulën V=Vo - at, ose shprehim nxitimin nga atje dhe zëvendësojmë atë në formulën e distancës. Le të përdorim metodën e parë.
Pra, shpejtësia përfundimtare është zero. Fillestare - 4 metra në sekondë. Duke transferuar sasitë përkatëse në anën e majtë dhe të djathtë të ekuacionit, arrijmë një shprehje për nxitimin. Këtu është: a=Vo/t. Kështu, do të jetë e barabartë me 0.8 metra për sekondë në katror dhe do të ketë karakter frenimi.
Shko te formula e distancës. Ne thjesht zëvendësojmë të dhënat në të. Marrim përgjigjen: distanca e ndalimit është 10 metra.
