Какво е кинематика? Определение и концепция

Описанието на движението на тялото е начин да се определи неговото положение в пространството по всяко време. Какво е кинематика? . Тя изследва движението на тялото от геометричната страна, без да взема предвид причините, т.е. силите, които я произвеждат .

Дълго време цялата кинематика се основаваше на творбите на известния Аристотел. Ученият твърди, че скоростта на падане на всяко тяло е пряко пропорционална на теглото му и не може да се движи в отсъствието на сили. Основната задача на кинематиката е математическото определяне на характеристиките на движението на телата и тяхното положение във времето. За представяне, тя не изисква нови начала и се отнася до аксиомите на геометрията.

Определението за това какво е кинематиката е: „Това е подраздел на механиката, която изучава механично движение . тялото, но не взема предвид причините, които го причиняват . "

Идеализацията като изследователски метод

И така, какво е кинематиката? Това е връзката, която свързва механиката и геометрията. Идеализират се свойствата на физичните тела, течни, твърди и газообразни в механиката, от които кинематиката е част. Кинематиката се счита за твърдо тяло като абсолютно твърдо тяло. Т.е. разстоянието между неговите две частици не може да се промени. Течността за капене се счита за абсолютно некомпресирана и т.н. Такъв начин за идеализиране на предметите на обучение и начин на научно изследване.

В природата всичко се движи и това, което можем да наблюдаваме, е относително, но винаги може да бъде абсолютизирано. Движението на цялото тяло се определя, ако знаем движението на всяка от нейните точки. Следователно, преди да се разгледа движението на тялото, се разглежда движението на точките. . В природата свободното падане е естествено, равномерно ускорено движение .

Траекторията на падане на тялото свободно зависи от началния вектор на скоростта. Ако беше хвърлен строго вертикално надолу, тогава той е прав вертикален сегмент и неговото движение е равномерно променливо.

Въвеждането на понятието за точка улеснява изследванията. Изследването на относителното движение на тялото и се занимава с кинематика. Физиката на движение в кръг например казва, че скоростта на човек, който върви по ръба на въртящия се въртележ, е равна на векторната сума на скоростта на движение на самия човек и скоростта на въртене на въртележката. Това е т.нар. Закон за добавяне на скорост.

Закон за движение

Положението на така наречената материална точка се определя от три координати. Движението му е непрекъснато и непрекъснато преминаване през точки на пространството, които се случват във времето и се придружават от промяна в координатите. . Неговата траектория е начинът, по който се движи .

Кинематика на движението на материална точка

В допълнение към идеализираните органи, тази наука въведе концепцията за материална точка като обект, който е изчезващо малък и безкрайно малък по тегло. Кинематиката на материалната точка изследва обекти, чиито размери могат лесно да бъдат пренебрегнати.

Тъй като най-напред се изследват съставни движения, т.е. ходът в две референтни системи, взаимно движещи се един спрямо друг, кинематиката на точката разглежда координатите на всички точки, ускорението и самата скорост са равни. А самата координатна система, която е свързана с референтната точка, и часовникът, който брои времето, е референтната система, която определя позицията на движещия се обект в момента на времето.

Кинематиката на една точка взема предвид изминатото разстояние, скоростта, ускорението и изместването. Път - дължината на траекторията, описана от точка на определен интервал от време. Преместването е вектор, който свързва началната позиция на точката с последната. Посоката на скоростта ще остане непроменена и нейната стойност с неравномерно движение може да се промени. Праволинейното движение се нарича равномерно променлива в случаите, когато скоростта на даден обект се променя еднакво във всеки интервал от време.

В случай на безкрайно малка маса, точката е резултат от отделянето на даден обект в безкрайно много безкрайно малки частици. В случая на крайна маса, точка е резултат от неограничено компресиране на обект. Представете си топка, пълна с материя, радиусът на която е сведена до безкрайно малък размер, докато масата е запазена.

Какви са скоростите?

Абсолютната скорост е тази, която се наблюдава спрямо фиксираните оси. Относителната е скоростта, която точка има, ако разглеждаме движещите се оси, като стационарни. И преносимата е скоростта, която една точка има, ако го смятаме за фиксирана, а осите - движещи се.

Определение на движението

Движението се разбира като непрекъсната промяна на позицията на тялото във времето. Движението на дадена точка е известно, ако е възможно за всеки произволен момент да се посочи неговото положение в пространството.

Аналитичната геометрия осигурява различни начини за определяне на позицията на точка в пространството, използвайки специални геометрични величини, наречени координати. Това означава, че движението на дадена точка може да се разглежда като непрекъсната промяна в координатите му във времето.

Прави и прави движения

Най-простото от всички движения е това, при което разстоянието s на точка от началото по права линия варира пропорционално на времето t. Обозначавайки с s0 разстоянието на точка в началния момент от началото на разстоянието, получаваме уравнението на равномерното движение в неговия общ вид:

s = s0 +/- vt,

където v е коефициентът на пропорционалност. Нарича се скоростта на равномерното движение и има физически смисъл, като мярка за промяната в пътя с времето.

Движение напред

Кинематиката на системата дължи своето развитие на геоложки инженер Шал от Франция. Движението напред от него е права линия, взета в тяло, което се движи успоредно на себе си. Движение напред да не се бърка с ясен. Тялото може да се движи прогресивно и криволинейно. Праволинейното движение е само специален случай на транслация. Например, оста на Земята, която описва елипса, се движи прогресивно.

Всяко движение, което не отговаря на условието за еднаквост, се нарича променлива. Въпреки това, всяко променливо движение в неговите безкрайно малки количества може да се счита за еднакво. Скоростта на променливото движение е скоростта на униформата, в която се разделя движението в нейните елементи.

Кинематика: Формули

Има редица физически формули на тази наука. Те обясняват каква е кинематиката и ни позволяват да открием пътя, скоростта, ускорението, височината на тялото, която е била хвърлена вертикално надолу или нагоре и т.н. Например уравнението на равномерното праволинейно движение на точка, когато първоначалното разстояние е нула, изглежда така:

s = vt

където s е пътят, v е скоростта, а t е времето.

Свободна падаща скорост на тялото:

v = gt

където v е скоростта, g е гравитационно ускорение и t е време.

История на кинематиката

Галилео Галилей проведе многобройни експерименти в известната Наклонена кула в Пиза. Учи свободно падане обекти и тяхната инерция. Неговите изследвания просто доказаха заблудата на идеите на Аристотел.

Той излага заключенията в ръкописа си: "Разговор и математически доказателства, свързани с две нови клона на науката, свързани с механиката и местното движение".

Речта на Пиер Вариньон в реч пред известната Френска академия на науките, която той изнесе през януари 1700 г., се счита за раждането на кинематиката във формата, в която го познаваме. В същото време бяха дефинирани понятията за скорост и ускорение в диференциална форма.

През 18-ти век Ампер използва първоначално смятане на вариациите и положи основите за самостоятелното развитие на кинематиката.

След разработването на SRT (независимата теория на относителността), която показа, че пространството и времето не са абсолютни стойности, а скоростта има фундаментално ограничение, кинематиката получи нов цикъл на развитие в рамките на релативистката механика. Тя разглежда законите на движение на частици и тела при скорости, сравними със скоростта на светлината.

Така разбрахме каква наука е кинематиката и какви изследователски методи тя използва.