Concetti di base di cinematica ed equazioni

Quali sono i concetti di basecinematica? Che tipo di scienza è questa e cosa studia? Oggi parleremo di cos'è la cinematica, quali concetti di base della cinematica hanno luogo nei compiti e cosa significano. Inoltre, parliamo dei valori più spesso trattati.

Cinematica. Concetti e definizioni di base

Per cominciare, parliamo di com'èrappresenta. Una delle sezioni di fisica più studiate nel corso scolastico è la meccanica. La fisica molecolare, l'elettricità, l'ottica e alcune altre sezioni, come ad esempio la fisica nucleare e atomica, seguono un ordine indefinito. Ma diamo un'occhiata più da vicino ai meccanici. Questa sezione della fisica si occupa dello studio del movimento meccanico dei corpi. Stabilisce alcune regolarità e studia i suoi metodi.

Cinematica come parte della meccanica

Quest'ultimo è diviso in tre parti: cinematica, dinamica e statica. Queste tre sotto-scienze, se possono essere chiamate così, hanno alcune peculiarità. Ad esempio, la statistica studia le regole di equilibrio dei sistemi meccanici. Mi viene immediatamente in mente l'associazione con le scale. Dynamics studia i modelli di movimento dei corpi, ma allo stesso tempo richiama l'attenzione sulle forze che agiscono su di loro. Ma la cinematica è impegnata nello stesso, solo nel conto della forza non sono accettati. Di conseguenza, la massa degli stessi corpi non viene presa in considerazione nei problemi.

Concetti di base della cinematica. Movimento meccanico

L'argomento in questa scienza è il materialepunto. Significa un corpo le cui dimensioni, rispetto ad un certo sistema meccanico, possono essere trascurate. Questo cosiddetto corpo idealizzato, simile a un gas ideale, che è considerato nella sezione della fisica molecolare. In generale, il concetto di un punto materiale, sia nella meccanica in generale, sia nella cinematica in particolare, gioca un ruolo piuttosto importante. Il cosiddetto movimento progressivo è più spesso considerato.

Che cosa significa e come può essere?

Di solito i movimenti sono divisi in rotazione eprogressiva. I concetti di base della cinematica del moto traslazionale sono legati principalmente alle quantità utilizzate nelle formule. Di loro parleremo più tardi, ma per ora torniamo al tipo di movimento. È chiaro che se stiamo parlando di rotazione, allora il corpo sta girando. Di conseguenza, il movimento di traslazione verrà indicato come lo spostamento del corpo in un piano o in modo lineare.

Base teorica per risolvere i problemi

Cinematica, i concetti di base e le formule di cuiconsidera ora, ha un numero enorme di compiti. Questo è ottenuto mediante ordinaria combinatoria. Uno dei metodi di diversità qui sta cambiando le condizioni sconosciute. Uno e lo stesso problema può essere rappresentato in una luce diversa, semplicemente cambiando lo scopo della sua soluzione. È necessario trovare la distanza, la velocità, il tempo, l'accelerazione. Come puoi vedere, le opzioni sono l'intero mare. Se colleghiamo le condizioni di caduta libera qui, lo spazio diventa semplicemente inimmaginabile.

Valori e formule

Prima di tutto, facciamo una prenotazione. Come è noto, le quantità possono avere una duplice natura. Da un lato, un valore particolare può corrispondere a un particolare valore numerico. Ma d'altra parte, può avere una direzione di distribuzione. Ad esempio, un'onda. In ottica, ci imbattiamo in un concetto come la lunghezza d'onda. Ma se c'è una sorgente di luce coerente (lo stesso laser), allora abbiamo a che fare con un raggio di onde polarizzate dal piano. Pertanto, l'onda corrisponderà non solo a un valore numerico che indica la sua lunghezza, ma anche a una data direzione di propagazione.

Un classico esempio

Casi simili sono un'analogia nella meccanica. Diciamo, abbiamo un carrello di rotolamento. Per la natura del vettore di movimento, possiamo determinare le caratteristiche della sua velocità e accelerazione. Make it in traduzione (ad esempio, su un pavimento liscio) è un po 'più difficile, quindi consideriamo due casi: quando il camion arrotolato e quando rotola giù.

Quindi, immaginiamo che il carrello salgaun leggero pregiudizio In questo caso, rallenta se le forze esterne non agiscono su di esso. Ma nella situazione inversa, vale a dire, quando il carrello scivola dall'alto, accelererà. La velocità in due casi è diretta a dove si muove l'oggetto. Questo dovrebbe essere assunto di norma. Ma l'accelerazione può cambiare il vettore. Quando decelerato, è diretto al lato opposto per il vettore di velocità. Questo spiega il rallentamento. Una seconda catena logica può essere applicata alla seconda situazione.

I valori rimanenti

Abbiamo appena parlato del fatto che nella cinematicaFunzionano non solo con quantità scalari, ma anche con quantità vettoriali. Ora faremo un altro passo in avanti. Oltre alla velocità e all'accelerazione nella risoluzione dei problemi, vengono applicate caratteristiche come distanza e tempo. A proposito, la velocità è divisa in iniziale e istantaneo. Il primo di questi è un caso speciale del secondo. La velocità istantanea è la velocità che può essere trovata in qualsiasi momento. E con l'iniziale, probabilmente, tutto è chiaro.

compito

Una parte considerevole della teoria è stata studiata da noi all'inizio diparagrafi precedenti. Ora rimane solo da dare le formule di base. Ma faremo ancora meglio: non considereremo semplicemente le formule, ma le applicheremo anche nel risolvere il problema per consolidare finalmente le conoscenze acquisite. Nella cinematica, viene utilizzato un intero insieme di formule, combinando quali, si può ottenere tutto ciò che è necessario per risolvere. Diamo il problema con due condizioni per capirlo completamente.

Il ciclista frena dopo aver tagliato il traguardocaratteristiche. Per un arresto completo, ci sono voluti cinque secondi. Scopri con quale accelerazione ha frenato e anche quale distanza di frenata è riuscito a superare. Si assume che il percorso del freno sia lineare e si presume che la velocità finale sia zero. Al momento di tagliare il traguardo, la velocità era di 4 metri al secondo.

In realtà, il compito è abbastanza interessante e nonsemplice come potrebbe sembrare a prima vista. Se proviamo a prendere la formula della distanza in cinematica (S = Vot + (-) (in ^ 2/2)), non ne uscirà nulla, poiché avremo un'equazione con due variabili. Come comportarsi in questo caso? Possiamo andare in due modi: prima calcolare l'accelerazione sostituendo i dati nella formula V = Vo - at o esprimere da lì l'accelerazione e sostituirla con la formula della distanza. Usiamo il primo metodo.

Quindi, la velocità finale è zero. Il punto di partenza è 4 metri al secondo. Trasferendo le quantità corrispondenti ai lati sinistro e destro dell'equazione, otteniamo l'espressione per l'accelerazione. Eccolo: a = Vo / t. Quindi, sarà pari a 0,8 metri al secondo in un quadrato e porterà un carattere di frenata.

Andiamo alla formula della distanza. In esso semplicemente sostituiamo i dati. Otteniamo la risposta: la distanza di arresto è di 10 metri.