Кинематика на материална точка: основни понятия, елементи

Темата на днешната ни статия ще бъде кинематиката на материалната точка. Какво е това? Какви понятия са включени в нея и какво определение е необходимо да дадете на този термин? Ще се опитаме да отговорим на тези и на много други въпроси днес.

Определение и понятие

Кинематиката на материална точка не е нищо повече от подсекция на физиката, наречена "механика". Тя, от своя страна, изучава моделите на движение на определени тела. Кинематиката на дадена материална точка също се занимава с тази задача, но тя не прави това по общ начин. Всъщност тази подраздел изследва методи, които ни позволяват да опишем движението на телата. В този случай само така наречените идеализирани органи са подходящи за разследване. Те включват: материална точка, абсолютно солидно тяло и идеален газ. Помислете по-подробно на понятията. Всички знаем от училището, че една материална точка е тяло, чиито измерения могат да бъдат пренебрегвани в тази или тази ситуация. Между другото, кинематика транслационно движение материалната точка за първи път започва да се появява в учебниците от седмия клас по физика. Това е най-простият клон, затова е най-удобно да се започне запознаване с науката с неговата помощ. Отделен въпрос е кои са елементите на кинематиката на материалната точка. Има много от тях, и условно те могат да бъдат разделени на няколко нива, които имат различна сложност за разбиране. Ако говорим например за вектора на радиуса, по принцип в неговата дефиниция няма нищо изключително сложно. Въпреки това, вие ще се съгласите, че за ученика ще бъде много по-лесно да го разбере, отколкото за ученик в средно или средно училище. И за да бъда честен, няма нужда да обясняваме особеностите на този термин на учениците от гимназията.

Кратка история на създаването на кинематика

Преди много години великият научен Аристотел посветил лъвския дял от своето свободно време на изследването и описанието на физиката като отделна наука. По-специално, той също работи върху кинематиката, като се опитва да представи основните си идеи и понятия, използвани по един или друг начин за решаване на практически и дори обикновени задачи. Аристотел даде първоначалната представа за това какви са елементите на кинематиката на материалната точка. Неговите творби и творби са много ценни за цялото човечество. Въпреки това в заключенията си той направи значителен брой грешки и се дължи на някои грешки и грешки. Работата на Аристотел по едно време се интересувала от друг учен - "Галилео Галилей". Една от фундаменталните теза, изтъкнато от Аристотел, е, че движението на тялото се извършва само ако действа върху някаква сила, определена от интензивност и посока. Галилео доказа, че това е грешка. Силата ще повлияе на параметъра за скорост, но не повече. Италианецът показа, че силата е причина за ускоряване и може да възникне само при взаимност с нея. Също така, "Галилео" Галилео обръщаше голямо внимание на проучването на процеса свободно падане, приспадайки съответните модели. Вероятно всеки си спомня за известните си експерименти, които той прекарва в Наклонената кула в Пиза. В своите произведения основата на кинематичните разтвори се използва от физик Ампер.

Първоначални понятия

Както беше посочено по-горе, кинематиката проучва начини за описване на движението на идеализирани обекти. В този случай на практика могат да се приложат основите на математическия анализ, обикновената алгебра и геометрията. Но какви са понятията (понятия, а не дефиниции и параметрични стойности), които стоят в основата на тази подраздел на физиката? Първо, всеки трябва ясно да разбере, че кинематиката транслационно движение материалната точка разглежда движението без оглед на силовите показатели. Тоест, за да решим съответните проблеми, ние не се нуждаем от формули, свързани със сила. Тя не взема под внимание кинематиката, независимо колко от тях - един, два, три, поне няколкостотин хиляди. Независимо от това, все още съществува ускорение. В редица проблеми кинематиката на движението на дадена материална точка диктува определянето на величината на ускорението. Причините за това явление (т.е. силите и тяхната природа) обаче не се разглеждат, но се пропускат.

класификация

Разбрахме, че кинематиката изследва и прилага методи за описване на движението на телата, без да обръща внимание на силите, действащи върху тях. Между другото, тази задача вече се обработва от друга подсекция на механиката, която се нарича динамика. Тук вече се прилага Законите на Нютон, които на практика позволяват да се определят достатъчно много параметри с малък брой известни първоначални данни. Основни понятия на кинематиката материалната точка е пространство и време. И във връзка с развитието на науката като цяло и в тази област възниква въпросът за целесъобразността да се използва такава комбинация.

От самото начало имаше класическа кинематика. Може да се каже, че не само наличието на временни, така и пространствени пропуски е специфично за него, но и тяхната независимост от избора на тази или онази референтна рамка. Между другото, ще поговорим по-късно. Сега просто обяснете какво е заложено. Интервалът на интервала в този случай ще се счита за сегмент, интервалът от време е интервалът от време. Изглежда, че всичко трябва да е ясно. Така че тези интервали ще се считат за абсолютни, инвариантни в класическата кинематика, с други думи, които не зависят от прехода от една референтна рамка към друга. Дали релативистична кинематика. В него пропуските в прехода между референтните рамки могат да варират. Би било по-правилно да се каже, че те не могат, но вероятно би трябвало. Поради това едновременността на две случайни събития също става относителна и подлежи на специално внимание. Ето защо в релативистичната кинематика две понятия - пространство и време - се комбинират в едно.

Кинематика на материалната точка: скорост, ускорение и други количества

За да разберем поне малко от тази подсекция на физиката, е необходимо да се ръководим в най-основните понятия, да познаваме определенията и да представяме това, което определено количество представлява в общи линии. Нищо не е сложно в това, всъщност всичко е много лесно и просто. Да разгледаме може би за начало основните понятия, използвани в кинематиката на проблемите.

движение

Механичното движение ще разгледаме процес, по време на който един или друг идеализиран обект променя позицията си в пространството. В същото време може да се каже, че промяната е относителна към други тела. Също така е необходимо да се вземе предвид факта, че едновременно между двата случая има определен интервал от време. Например, можете да изберете определен интервал, формиран през времето, изминало между това как тялото дойде от една позиция в друга. Също така отбелязваме, че телата могат и ще взаимодействат помежду си съгласно общите закони на механика. Точно това най-често действа кинематиката на материална точка. Референтната рамка е следната концепция, която е неразривно свързана с нея.

координати

Те могат да се наричат ​​обикновени данни, които ви позволяват да определите позицията на тялото по едно или друго време. Координатите са неразривно свързани с понятието за референтна система, както и с мрежа. Най-често комбинация от букви и цифри.

Радиус вектор

От името трябва вече да е ясно какво е то. Въпреки това ще обсъдим това по-подробно. Ако една точка се движи по определена траектория и ние знаем точно произхода на една или друга референтна система, тогава можем да нарисуваме радиус вектор по всяко време. Той ще свърже началното положение на точката с моментната или крайната точка.

път

Тя ще се нарича непрекъсната линия, която се полага в резултат на движението на материална точка в определена референтна рамка.

Скоростта (както линейна, така и ъглова)

Това е стойност, която може да ви каже колко бързо тялото преминава през този или този интервал на разстояние.

Ускорение (както ъглово, така и линейно)

Показва, по какъв закон и колко бързо се променя параметърът на скоростта на тялото.

Може би тук са те - основните елементи на кинематиката на материалната точка. Трябва да се отбележи, че както скоростта, така и ускорението са векторни величини. И това означава, че те не само имат някаква индикативна стойност, но и определена посока. Между другото, те могат да бъдат насочени както в една посока, така и в обратната посока. В първия случай тялото ще се ускори, а вторият - да спира.

Най-простите задачи

Кинематиката на дадена материална точка (скорост, ускорение и разстояние, в която са практически фундаментални понятия) дори не съставлява огромен брой проблеми, а много от различните им категории. Нека се опитаме да решим сравнително прост проблем, за да определим разстоянието, изминато от тялото.

Да предположим, че условията, които имаме, са както следва. Колата на ездача стои на стартовата линия. Операторът дава сигнал с флаг и автомобилът рязко се счупва от мястото си. Определя дали ще може да зададе нов рекорд в състезанието на състезателите, ако разстоянието е равно на сто метра, следващият лидер е преминал за 7.8 секунди. Ускорете колата да достигне 3 метра, разделена на секунда на квадрат.

И така, как да се реши този проблем? Това е доста интересно, защото не изискваме "сухо" определение на определени параметри. То се проявява от завои и определена ситуация, която диверсифицира процеса на решаване и търсене на индикатори. Но какво трябва да ни ръководим, преди да се доближим до задачата?

1. Кинематиката на материалната точка включва използването в този случай на ускорение.

2. Предлага се решение, използващо формулата за разстояние, тъй като нейната цифрова стойност се появява при условията.

Проблемът се решава просто. За да направите това, използваме формулата за разстоянието: S = VoT + (-) AT ^ 2/2. Какъв е смисълът? Трябва да разберем колко време ездачът ще премине през определеното разстояние и след това да сравни резултата с рекорда, за да види дали ще го бие или не. За тази цел избираме времето, получаваме формула за него: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Това не е нищо повече от а квадратично уравнение. Но колата се прекъсва, което означава, че първоначалната скорост ще бъде 0. Когато решавате уравнението, дискриминаторът ще бъде равен на 2400. За да намерите времето, трябва да извлечете корена. Да направим до втория знак след десетичната запетая: 48,98. Нека намерим корена на уравнението: 48.98 / 6 = 8.16 секунди. Оказва се, че ездачът не може да победи съществуващия запис.