КІНЕМАТИКА: ІСТОРІЯ, ПРИНЦИПИ, ФОРМУЛИ, ВПРАВИ - ФІЗИЧНІ - 2025

У кінематиці є (точніше класичної механікою) область фізики , хто піклується , щоб вивчити рух тіл без урахування причин цього. Він фокусується на вивченні траєкторій тіл у часі за допомогою використання величин, таких як зміщення, швидкість та прискорення.

Деякі проблеми, які охоплюються кінематикою, - це швидкість, з якою рухається поїзд, час, який потрібен автобусу для досягнення місця призначення, прискорення, яке вимагає літак під час зльоту, щоб досягти необхідної швидкості для зльоту, серед інших.

Для цього кінематика використовує систему координат, яка дозволяє описувати траєкторії. Ця просторова система координат називається системою відліку. Галузь фізики, яка займається вивченням рухів з урахуванням їх причин (сил), - це динаміка.

Історія

Етимологічно слово кінематика має своє походження в грецькому терміні κινηματικος (kynēmatikos), що означає рух або переміщення. Не дивно, що перший запис досліджень про рух відповідає грецьким філософам і астрономам.

Однак це було лише до чотирнадцятого століття, коли з’явились перші концепції про кінематику, які знаходяться в межах вчення про інтенсивність форм або теорії обчислень (калькуляцій). Ці розробки зробили вчені Вільям Хейтсбері, Річард Свійнсхед та Ніколя Оресме.

Пізніше, близько 1604 року, Галілео Галілей провів свої дослідження щодо руху вільного падіння тіл та сфер на похилих площинах.

Крім усього іншого, Галілей зацікавився зрозуміти, як рухаються планети та гарматні снаряди.

Вклад П'єра Варіньона

Початок сучасної кінематики вважається стався з представленням П'єра Вариньйона в січні 1700 року в Королівській академії наук в Парижі.

У цій презентації він дав визначення поняття прискорення і показав, як це можна вивести з миттєвої швидкості, використовуючи лише диференціальне числення.

Зокрема, термін кінематика був придуманий Андре-Марі Ампер, який уточнив, який вміст кінематики, і розмістив її в області механіки.

Нарешті, з розвитком Альбертом Ейнштейном «Теорії особливої ​​відносності» розпочався новий період; Це те, що відомо як релятивістська кінематика, в якій простір і час більше не мають абсолютного характеру.

Що ти вивчаєш?

Кінематика зосереджується на вивченні руху тіл, не вдаючись до аналізу його причин. Для цього він використовує рух матеріальної точки, як ідеальне зображення тіла в русі.

Початок

Рух тіл вивчається з точки зору спостерігача (внутрішнього чи зовнішнього) в рамках системи відліку. Таким чином, кінематика математично виражає, як тіло рухається від зміни координат положення тіла з часом.

Таким чином, функція, яка дозволяє виражати траєкторію тіла, не тільки залежить від часу, але також залежить від швидкості та прискорення.

У класичній механіці простір розглядається як абсолютний простір. Тому це простір, незалежний від матеріальних тіл та їх переміщення. Так само він вважає, що всі фізичні закони виконуються в будь-якій області простору.

Так само класична механіка вважає, що час - це абсолютний час, який проходить однаково в будь-якій області простору, незалежно від руху тіл і будь-якого фізичного явища, яке може статися.

Формули та рівняння

Швидкість

Швидкість - це величина, яка дозволяє нам співвідносити пройдений простір і час, використаний для його подорожі. Швидкість можна отримати, виводячи положення відносно часу.

v = ds / dt

У цій формулі s являє собою положення тіла, v - швидкість тіла і t - час.

Прискорення

Прискорення - це величина, яка дає можливість співвідносити коливання швидкості з часом. Прискорення можна отримати шляхом отримання швидкості відносно часу.

a = дв / дт

У цьому рівнянні а являє собою прискорення рухомого тіла.

Рівномірний рух лінії

Як випливає з назви, це рух, при якому рух відбувається по прямій. Оскільки вона рівномірна, це рух, при якому швидкість є постійною і в якій, отже, прискорення дорівнює нулю. Рівняння рівномірного прямолінійного руху дорівнює:

s = s ₀ + v / t

У цій формулі s ₀ являє початкове положення.

Рівномірно прискорений прямолінійний рух

Знову ж таки, це рух, при якому рух відбувається по прямій. Оскільки вона рівномірно прискорена, це рух, при якому швидкість не є постійною, оскільки вона змінюється як наслідок прискорення. Рівняння рівномірно прискореного прямолінійного руху такі:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0,5 ∙ при ²

У цих v ₀ є початкова швидкість і є прискоренням.

Вправа вирішена

Рівняння руху тіла виражається таким виразом: s (t) = 10t + t ² . Визначте:

а) Тип руху.

Це рівномірно прискорений рух, оскільки має постійне прискорення 2 м / с ² .

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 м / с ²

б) положення через 5 секунд після початку руху.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5 ² = 75 м

в) Швидкість, коли минуло 10 секунд з початку руху.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 м / с

г) час, необхідний для досягнення швидкості 40 м / с.

v = 2t

40 = 2 т

t = 40/2 = 20 с

Список літератури

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Фізика Том 1. Цесса.
2. Томас Уоллес Райт (1896). Елементи механіки, включаючи кінематику, кінетику та статику. E і FN Spon.
3. П. П. Теодореску (2007). Кінематика. Механічні системи, класичні моделі: Механіка частинок. Спрингер.
4. Кінематика. (другий). У Вікіпедії. Отримано 28 квітня 2018 року з es.wikipedia.org.
5. Кінематика. (другий). У Вікіпедії. Отримано 28 квітня 2018 року з en.wikipedia.org.