Історія кінематики, принципи, формули, вправи



The кінематика це область фізики (точніше класичної механіки), яка займається вивченням руху тіл без урахування причин її. Вона зосереджена на вивченні траєкторій тіл у часі шляхом використання величин, таких як переміщення, швидкість і прискорення.

Деякі з питань, що охоплюються кінематикою, - це швидкість, з якою рухається поїзд, час, протягом якого автобус повинен дістатися до місця призначення, прискорення, необхідне літаку в момент зльоту, щоб досягти швидкості, необхідної для зльоту, серед інших.

Для цього кінематика вдається до системи координат, що дозволяють описати траєкторії. Ця система просторових координат називається опорною системою. Галузь фізики, яка займається вивченням рухів з урахуванням їх причин (сил), є динамічною.

Індекс

  • 1 Історія
    • 1.1 Внесок П'єра Варіньона
  • 2 Що він вивчає??
  • 3 Принципи
  • 4 Формули та рівняння
    • 4.1 Швидкість
    • 4.2 Прискорення
    • 4.3 Рівномірний прямолінійний рух
    • 4.4 Рівномірне прискорення прямолінійного руху
  • 5 Вправа вирішена
  • 6 Посилання

Історія

Етимологічно, слово кінематика походить від грецького терміну κινηματικος (kynēmatikos), що означає рух або переміщення. Не даремно, перші записи досліджень про рух відповідають грецьким філософам і астрономам.

Проте лише в чотирнадцятому столітті з'явилися перші концепції кінематики, які знаходяться в доктрині інтенсивності форм або теорії обчислень (розрахунків). Ці події були зроблені вченими Вільям Хейтсбері, Річардом Свєнсхедом і Ніколасом Ореме.

Згодом, близько 1604 року, Галілей Галілей провів свої дослідження про рух у вільному падіні тіл, а сфери на похилих площинах..

Серед іншого, Галілей зацікавився розумінням того, як рухалися планети і гармати..

Вклад П'єра Варіньона

Вважається, що початок сучасної кінематики відбувся з презентацією П'єра Варріона в січні 1700 року в Королівській академії наук у Парижі..

У цій презентації він дав визначення поняття прискорення і показав, як його можна вивести з миттєвої швидкості, використовуючи тільки диференціальний розрахунок..

Зокрема, термін кінематограф був придуманий Андре-Марі Ампер, який уточнив, який зміст кінематики міститься в області механіки.

Нарешті, з розвитком Альберта Ейнштейна теорії спеціальної відносності почався новий період; є те, що відомо як релятивістська кінематика, в якій простір і час більше не мають абсолютного характеру.

Що він вивчає?

Кінематика фокусується на вивченні руху тіл без аналізу їх причин. Для цього він використовує рух матеріальної точки, як ідеальне уявлення про тіло в русі.

Принципи

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

Таким чином, функція, що дозволяє виразити траєкторію тіла, залежить не тільки від часу, а й від швидкості і прискорення..

У класичній механіці простір розглядається як абсолютний простір. Тому він є простором, незалежним від матеріальних тіл і їх зміщенням. Також врахуйте, що всі фізичні закони зустрічаються в будь-якій області простору.

Таким же чином класична механіка вважає, що час - це абсолютний час, який відбувається таким же чином в будь-якій області простору, незалежно від руху тіл і будь-яких фізичних явищ, які можуть виникнути..

Формули та рівняння

Швидкість

Швидкість - це величина, що дозволяє співвідносити проїзний простір і час, витрачений на його подорож. Швидкість може бути отримана шляхом виведення позиції по відношенню до часу.

v = ds / dt

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

Прискорення

Прискорення - це величина, що дозволяє зв'язати зміну швидкості з часом. Прискорення може бути отримано шляхом отримання швидкості по часу.

a = dv / dt

У цьому рівнянні a являє собою прискорення тіла в русі.

Рівномірний прямолінійний рух

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

s = s0 + v / t

У цій формулі s0 являє собою початкове положення.

Рівномірне прискорення прямолінійного руху

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

v = v0 + a ∙ t

s = s0 + v0 + T + 0,5 t a t2

У цих v0 - початкова швидкість і a - прискорення.

Визначено вправу

Рівняння руху тіла виражається наступним виразом: s (t) = 10t + t2. Визначити:

a) Тип руху.

Це рівномірно прискорене рух, оскільки має постійне прискорення 2 м / с2.

v = ds / dt = 2т

a = dv / dt = 2 м / с2

b) Положення 5 секунд після початку руху.

s (5) = 10 + 5 + 52= 75 м

c) Швидкість, що минула 10 секунд з моменту початку руху.

v = ds / dt = 2т

v (10) = 20 м / с

d) 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. Cecsa.
  2. Томас Уоллес Райт (1896). Елементи механіки, включаючи кінематику, кінетику і статику. E і FN Spon.
  3. П. П. Теодореску (2007). "Кінематика". Механічні системи, класичні моделі: механіка частинок. Springer.
  4. Кінематика (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 28 квітня 2018 року з es.wikipedia.org.
  5. Кінематика. (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 28 квітня 2018 року з en.wikipedia.org.