Kinematics ya uhakika nyenzo: Dhana ya msingi, mambo

mada ya makala ya leo yetu itakuwa kinematics ya uhakika nyenzo. Ni nini wote kuhusu? Nini dhana kuonekana ndani yake, na kile ufafanuzi itolewe kwa muda huu? Maswali haya na mengine mengi leo na tutajaribu kujibu.

kufafanua dhana

Kinematics nyenzo uhakika si mwingine zaidi ya fizikia kifungu kidogo jina "Mekaniki". Yeye, kwa upande wake, husoma sheria ya mwendo wa miili mbalimbali. Kinematics ya uhakika nyenzo pia huchangia katika kazi hii, lakini hana katika ujumla. Kwa kweli, hii ndogo ya sehemu inachunguza njia ambazo kuelezea mwendo wa miili. Katika utafiti huu ni mzuri kwa ajili ya tu kinachojulikana mwili idealized. Hizi ni pamoja na: hatua nyenzo, mwili rigid na gesi bora. Fikiria dhana kwa undani. Sote tunajua kutoka shule hatua nyenzo iitwayo mwili, ukubwa wa ambayo kwa hali yoyote ile inaweza kupuuzwa. Kwa njia, kinematics ya translational mwendo wa hatua nyenzo huanza kuonekana kwa mara ya kwanza katika vitabu la saba katika fizikia. Hii ni tawi rahisi, hivyo kuanza marafiki na sayansi, kwa msaada wake ni rahisi zaidi. suala tofauti ni, nini ni mambo ya kinematics ya uhakika nyenzo. Wao ni mengi kabisa, na wanaweza kuwa masharti kugawanywa katika ngazi kadhaa kwa shida tofauti na kuelewa. Kama tunazungumzia, kwa mfano, Radius vector, basi, katika kanuni, katika ufafanuzi wake ni kitu prohibitively magumu. Hata hivyo, kukubaliana kwamba ni rahisi kuelewa ni kwa mwanafunzi ya mwanafunzi wastani au shule ya sekondari. Na kusema ukweli kuzungumza, hakuna haja ya kueleza sifa za mrefu wanafunzi wa shule ya sekondari.

historia fupi ya kinematics

Wengi, miaka mingi iliyopita, Aristotle kubwa kujitoa sehemu kubwa ya muda wake bure kusoma na kuelezea fizikia kama sayansi tofauti. Hasa alifanya kazi kwenye kinematics, kujaribu sasa ni kwa pointi kuu na dhana, njia moja au nyingine kutumika katika majaribio ya kutatua kazi ya vitendo na hata mundane. Aristotle alitoa wazo ya awali ya nini ni mambo ya kinematics ya uhakika nyenzo. Kazi yake na maandishi ni muhimu sana kwa ajili ya watu wote. Hata hivyo, mwaka hitimisho yake, alifanya idadi kubwa ya makosa, na mambo ni kwamba kulikuwa na hitilafu kadhaa na makosa. Kazi za Aristotle katika wakati wake alivutiwa na wanasayansi wengine - Galileo Galilei. Moja ya theses msingi kuweka mbele na Aristotle, kusoma kwamba mwili harakati hutokea tu katika kesi kama ni alifanya juu ya baadhi nguvu, kuamua na ukubwa na mwelekeo. Galileo imeonekana kuwa hili ni kosa. Nguvu yataathiri mazingira kasi, lakini hakuna zaidi. Italia ilionyesha kuwa nguvu ni chanzo cha kuongeza kasi, na inaweza kuwa pande tu na hayo. Galileo Galiley pia kulipwa tahadhari kubwa kwa utafiti wa mchakato wa kuanguka bure, kuleta sheria husika. Pengine kila mtu anakumbuka kuhusu tafiti zake maarufu, ambayo alitumia katika mnara wa Pisa. Katika matendo yake, mambo ya msingi ufumbuzi kinematic kutumika na mwanafizikia Ampere.

dhana ya awali

Kama ilivyoelezwa hapo awali, kinematics ya njia ya kuchunguza kuelezea mwendo wa vitu idealized. Katika mazoezi, taasisi zinaweza kutumika uchambuzi hisabati, algebra kawaida na jiometri. Lakini ni nini dhana (dhana hii, na hakuna ufafanuzi na maadili parametric) ni katika moyo wa kifungu kidogo cha hii ya fizikia? Kwanza, kila mtu lazima kuelewa wazi kwamba kinematics ya translational mwendo wa vifaa uhakika mwendo kuzingatia ukiondoa nguvu ya utendaji. Hiyo ni, kutatua matatizo muhimu, hatuna haja ya fomula uhusiano na nguvu. Si kuchukuliwa kinematics, bila kujali jinsi wengi wao kuna watu - moja, mbili, tatu, hata mamia ya maelfu. Hata hivyo, kuwepo kwa kuongeza kasi lakini hutoa. Katika idadi ya nyenzo uhakika harakati kinematics matatizo hupeana kuamua thamani ya kuongeza kasi. Hata hivyo, sababu ya jambo hili (yaani, nguvu na asili yao) hawachukuliwi, na yameachwa.

uainishaji

Tuligundua kwamba kinematics inahusu na inatumika mbinu kuelezea mwendo wa miili bila ya kujali nguvu kutenda kulingana nayo. Kwa bahati, kazi hii imekuwa kufanya kwa wengine ndogo mechanics, iitwayo mienendo. Tayari kuna hutumiwa sheria Newton ya, ambayo kuruhusu kwa vitendo kufafanua vigezo vya kutosha na idadi ndogo ya data kujulikana awali. dhana ya msingi ya kinematics ya uhakika nyenzo - ni nafasi na muda. Na kuhusiana na maendeleo ya sayansi kwa ujumla na katika uwanja, kulikuwa na swali kuhusu unaofaa kama mchanganyiko.

Tangu mwanzo, kulikuwa na kinematics classical. Tunaweza kusema kuwa ni pekee tu mbele ya mapungufu yote iliyozalishwa kwa mithili, lakini ni huru ya uchaguzi wa sura fulani ya kumbukumbu. Kwa njia, tutaweza majadiliano juu ya baadaye. Sasa, kueleza kile ni juu. Spatial muda katika kesi hii itakuwa kuchukuliwa kama sehemu, wakati - kipindi. Inaonekana kwamba kila kitu lazima iwe wazi. Sasa, mapungufu hayo yatazingatiwa katika kinematics classical kabisa invariant, kwa maneno mengine, huru ya mpito kutoka sura moja hadi nyingine. Kama biashara kinematics relativistic. Ni baada ya muda wakati unapobadilisha kati muafaka kumbukumbu zinaweza kutofautiana. Ni busara hata kusema kwamba hawawezi, na lazima, pengine. Kwa sababu ya iliwezesha hii ya matukio mawili random pia inakuwa jamaa na yako chini ya kuzingatia maalum. Kwa hivyo ni katika kinematics relativistic ya dhana mbili - nafasi na wakati - ni pamoja katika moja.

Kinematics vifaa kumweka: kasi, kuongeza kasi na thamani za wengine

Angalau kidogo kuelewa fizikia ya kifungu kidogo cha hii, lazima navigate dhana muhimu zaidi, kujua ufafanuzi na kuwakilisha nini maana kwa jumla moja au thamani nyingine. Hakuna ngumu kuhusu hilo kwa kweli, ni rahisi sana na rahisi. Fikiria, pengine, kwa kuanza na dhana ya msingi kutumika katika matatizo kinematics.

mwendo

Mitambo harakati, sisi kudhani mchakato ambao moja au nyingine idealized kitu mabadiliko ya msimamo wake katika nafasi. Katika hali hii, tunaweza kusema kuwa mabadiliko ni kuhusiana na hesabu za mashirika. Ni muhimu kuzingatia ukweli kwamba wakati huo huo unafanyika na uanzishwaji wa kipindi cha muda maalum kati ya matukio mawili. Kwa mfano, itakuwa inawezekana kutenga muda fulani sumu kwa wakati ilipita kati ya mwili alikuja kutoka nafasi moja hadi nyingine. Kumbuka pia kwamba mwili na hivyo unaweza kuingiliana na kila mmoja, kulingana na sheria ya jumla ya mashine. Hii ni nini hasa mara nyingi kazi kinematics ya uhakika nyenzo. mfumo wa kumbukumbu - dhana zifuatazo, ambayo ni inextricably wanaohusishwa na hayo.

viwianishi

Wanaweza kuitwa data kawaida kwamba kuruhusu sisi kujua msimamo wa mwili katika hatua yoyote kwa wakati. Viwianishi ni inextricably wanaohusishwa na dhana ya mfumo wa kumbukumbu na kuratibu gridi ya taifa. Katika hali nyingi ni mchanganyiko wa herufi na namba.

radius vector

Kutoka jina ni lazima kuwa wazi kwamba ni. Hata hivyo, hebu majadiliano zaidi kuhusu hilo. Kama hatua anakwenda nao katika njia, na tunajua mwanzo wa sura fulani ya kumbukumbu, inawezekana na cheo vector wakati wowote. Atakuwa kujiunga nafasi ya awali ya hatua kwa instantaneous au finite.

njia

Itakuwa kuitwa line kuendelea ambayo ni kuweka kwa sababu ya mwendo wa chembe katika fremu taratibu fulani.

Kasi (wote linear na angular)

Thamani hii, ambayo inaweza kuwaambia jinsi ya kufunga mwili hupitia kipindi cha umbali.

Kuongeza kasi (na angular na linear)

Inaonyesha chini ya sheria gani na jinsi intensively mabadiliko ya kasi ya kuweka mwili.

Pengine, hapa ni - vipengele kuu ya kinematics ya uhakika nyenzo. Ikumbukwe kwamba wote kasi na kuongeza kasi ni kiasi vector. Hii ina maana kwamba wao si tu kuwa na athari ya maandamano, lakini pia mwelekeo fulani. Kwa njia, wanaweza kuelekezwa katika upande mmoja na kwa kinyume. Katika kesi ya kwanza, mwili utakuwa kasi katika pili - kupunguza kasi ya.

kazi rahisi

Kinematics ya uhakika nyenzo (kasi, kuongeza kasi na umbali ambayo aghalabu dhana ya msingi) ina hata ukweli kwamba idadi kubwa ya matatizo, na wengi wao katika makundi mbalimbali. Hebu tujaribu kutatua kazi rahisi ya kutosha kuamua umbali wa safari na mwili.

Tuseme masharti kwamba tuna kwenye mkono, kama ifuatavyo. dereva wa gari anasimama kwenye mstari kuanzia. operator hutoa Visual signal bendera na gari aanze safari kwa kiwango kikubwa. Kuamua kama ni rekodi mpya katika wanunuzi ushindani utakuwa na uwezo, kama umbali sawa na mita mia moja, lilikuwa kiongozi katika sekunde 7.8. Kuongeza kasi ya gari kuchukuliwa sawa na mita 3, kugawanywa na pili mraba.

Hivyo, jinsi ya kutatua tatizo kama hiyo? Ni jambo la kuvutia sana, kama sisi zinahitajika si na "kavu" ufafanuzi wa vigezo fulani. Yeye nuru juu na kugeuka hali fulani ambayo diversifies ufumbuzi mchakato na bahati ya utafutaji. Lakini nini tunapaswa kuongozwa kabla, jinsi gani ya kazi?

1. Kinematics ya uhakika nyenzo inahusisha matumizi katika kesi ya kuongeza kasi.

2. Ni kudhani uamuzi wa kutumia umbali formula, kwa sababu inaonekana katika hali namba thamani.

Sisi kutatua tatizo kabisa rahisi. Kwa kuchukua formula umbali: S = vot + (-) AT ^ 2/2. Ni nini maana? Tunahitaji kujua ni kiasi gani wakati kupita racer mteule mbali, na kisha kulinganisha index na rekodi ya kujua angeweza kumpiga au la. Kwa kufanya hivyo, sisi kutenga muda kwa ajili yake kupata formula: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Hii ni mwingine zaidi ya equation quadratic. Lakini gari aanze safari, inamaanisha kuwa kasi ya awali ni sawa na 0. Wakati discriminant equation uamuzi itakuwa sawa 2400 lazima kuondolewa kwa mizizi ya muda ya utafutaji. Kufanya juu ya nafasi ya pili decimal: 48.98. Tunapata mizizi ya equation: 48.98 / 6 = 8.16 sekunde. Ni zinageuka kuwa dereva si kuwa na uwezo wa kuwapiga rekodi zilizopo.