Kinematics là ... Kinematics: định nghĩa, công thức, nhiệm vụ

Động học là gì? Đây là một phần của cơ học, nghiên cứu các phương pháp toán học và hình học mô tả chuyển động của các đối tượng lý tưởng. Họ thuộc nhiều loại. Chủ đề của bài báo ngày hôm nay sẽ là những khía cạnh liên quan đến khái niệm "động học điểm". Chúng tôi sẽ giải quyết nhiều vấn đề, nhưng chúng tôi sẽ bắt đầu với những khái niệm và giải thích cơ bản nhất cho ứng dụng của họ trong lĩnh vực này.

Đối tượng nào được xem xét?

Nếu động học là một chi nhánh của vật lý nghiên cứu cách mô tả sự chuyển động của cơ thể trong không gian khác nhau, thì bạn cần hoạt động trên cơ thể mình, phải không? Để nhanh chóng hiểu được những gì đang bị đe dọa, bạn có thể tìm thấy một bài học đa phương tiện cho học sinh. Kinematics để hiểu biết nói chung là đơn giản, nếu bạn hiểu các nguyên tắc cơ bản của nó. Khi bạn làm quen với chúng, bạn sẽ nhận thấy rằng trên lý thuyết có thông tin rằng phần này của vật lý đang nghiên cứu các luật chuyển động của các điểm vật chất. Chú ý cách định nghĩa các đối tượng. Mặt khác, các điểm vật chất không phải là các đối tượng duy nhất được xem là động học. Phần vật lý này nghiên cứu các nguyên tắc chuyển động của các cơ thể hoàn toàn cứng nhắc và chất lỏng lý tưởng. Rất thường xuyên tất cả ba khái niệm được kết hợp thành một, đơn giản là "các đối tượng lý tưởng hoá". Lý tưởng hóa trong trường hợp này là cần thiết cho các công ước tính toán và một sự khởi đầu từ các lỗi hệ thống có thể xảy ra. Nếu bạn nhìn vào định nghĩa của một điểm vật chất, bạn sẽ nhận thấy rằng sau đây được viết về nó: cơ thể này, có kích thước có thể được bỏ rơi trong tình huống thích hợp. Điều này có thể được hiểu như sau: so với khoảng cách di chuyển, kích thước tuyến tính của vật thể là không đáng kể.

Những gì được sử dụng để mô tả?

Như đã nói, động học học là một phần của cơ học, nghiên cứu cách mô tả chuyển động của một điểm. Nhưng nếu điều này là như vậy, sau đó cho các hoạt động như vậy, một số khái niệm cơ bản và nguyên tắc là cần thiết, như những tiên đề? Vâng. Và trong trường hợp của chúng tôi là như vậy. Thứ nhất, trong động học, thường là quy tắc để giải quyết vấn đề mà không nhìn lại lực tác dụng lên điểm vật chất. Chúng ta đều biết rõ rằng cơ thể sẽ được tăng tốc hoặc làm chậm nếu một lực nào đó tác động lên nó. Và thuật động học - đây là tiểu mục cho phép bạn vận hành với gia tốc. Tuy nhiên, bản chất của các lực phát sinh không được xem xét ở đây. Để mô tả chuyển động, các phương pháp phân tích toán học, hình học tuyến tính và không gian cũng như đại số được sử dụng. Vai trò nhất định được thực hiện bởi các lưới kết hợp và tọa độ. Nhưng chúng ta sẽ nói về điều này một chút sau đó.

Lịch sử sáng tạo

Các tác phẩm đầu tiên về động học được biên soạn bởi nhà học giả vĩ đại Aristotle. Chính ông là người đã tạo ra một số nguyên tắc cơ bản của ngành công nghiệp này. Và mặc dù các tác phẩm và kết luận của ông chứa đựng một số ý kiến và phản hồi sai lầm, các tác phẩm của ông vẫn có giá trị lớn đối với nền vật lí hiện đại. Công trình của Aristotle sau đó đã nghiên cứu Galileo Galilei. Ông đã tiến hành các thí nghiệm nổi tiếng với Tháp nghiêng Pisa, khi ông nghiên cứu các quy luật của quá trình rơi tự do. Sau khi nghiên cứu tất cả chiều dài và chiều rộng, Galileo đã phản ánh phản ứng của Aristotle và kết luận với những lời chỉ trích khắc nghiệt. Ví dụ, nếu sau này đã viết rằng lực là nguyên nhân của phong trào, Galileo đã chứng minh rằng lực lượng là nguyên nhân gia tốc, nhưng không phải là cơ thể sẽ mất và sẽ di chuyển và sẽ di chuyển. Theo Aristotle, cơ thể có thể đạt tốc độ chỉ dưới ảnh hưởng của một lực nào đó. Nhưng chúng ta biết rằng ý kiến này là sai lầm, bởi vì có một phong trào tiến bộ thống nhất . Điều này một lần nữa chứng minh các công thức chuyển động. Và chúng tôi sẽ tiếp tục câu hỏi tiếp theo.

Kinematics. Vật lý. Khái niệm cơ bản

Trong phần này, có một số nguyên tắc cơ bản và định nghĩa. Hãy bắt đầu, có lẽ, với cái chính.

Động cơ

Có lẽ, từ băng ghế trường học chúng tôi đang cố gắng đặt ra ý tưởng về những gì có thể được coi là một phong trào cơ khí. Chúng ta đối mặt với nó mỗi ngày, mỗi giờ, mỗi giây. Bằng cử động cơ học chúng ta sẽ xem xét quá trình diễn ra trong không gian theo thời gian, cụ thể là sự thay đổi vị trí của một cơ thể cụ thể. Trong thuyết tương đối thường xuyên này được áp dụng cho quá trình, có nghĩa là, vị trí của cơ thể đầu tiên đã thay đổi đối với vị trí thứ hai. Hãy tưởng tượng rằng chúng tôi có hai chiếc xe trên đường khởi đầu. Tín hiệu của nhà khai thác hoặc đèn chiếu sáng - và những chiếc xe nổ. Ngay từ đầu, tình hình đang thay đổi. Và bạn có thể nói về điều này dài và tẻ nhạt: đối với đối thủ cạnh tranh, đối với dòng đầu, đối với người xem cố định. Nhưng, có thể, ý tưởng là rõ ràng. Cũng có thể nói về hai người đi theo một trong hai cách hoặc khác nhau. Vị trí của mỗi người trong số họ tương đối so với những thay đổi khác tại từng thời điểm.

Hệ thống tham chiếu

Kinematics, vật lý - tất cả các khoa học này sử dụng một khái niệm cơ bản như các khung tham khảo. Trên thực tế, nó có một vai trò rất quan trọng và thực tế được áp dụng trong các nhiệm vụ thực tế hầu như ở khắp mọi nơi. Hai thành phần quan trọng hơn có thể được liên kết với khung tham chiếu.

Phối toạ độ và tọa độ

Loại thứ hai không chỉ là một bộ số và chữ cái. Sử dụng các cài đặt hợp lý nhất định, chúng ta có thể tạo ra lưới một hoặc hai chiều, cho phép chúng ta giải quyết các nhiệm vụ đơn giản nhất để thay đổi vị trí của một điểm vật chất trong một khoảng thời gian cụ thể. Thông thường trong thực tế, lưới hai chiều được sử dụng với các trục X ("x") và Y ("yerk"). Trong không gian ba chiều cho biết thêm Z-axis ("ZET") và chỉ có X trong không gian một chiều . Artillerymen và Scout thường làm việc với các tọa độ. Và lần đầu tiên chúng tôi gặp họ ở trường tiểu học, khi chúng tôi bắt đầu vẽ các phân đoạn có chiều dài nhất định. Sau khi tất cả, tốt nghiệp là gì khác hơn là sử dụng các tọa độ để chỉ ra sự bắt đầu và kết thúc.

Kinematics 10 lớp. Các giá trị

Số lượng chính được sử dụng để giải quyết các vấn đề trong động học của một điểm vật chất là khoảng cách, thời gian, tốc độ và gia tốc. Hãy nói về hai điều cuối cùng chi tiết hơn. Cả hai số lượng này là vector. Nói cách khác, chúng không chỉ là một chỉ số, mà còn là một hướng nhất định. Sự chuyển động của cơ thể sẽ xảy ra theo hướng mà vector vận tốc được định hướng. Trong trường hợp này, chúng ta không nên quên về vector gia tốc, nếu chúng ta có một trường hợp chuyển động không đồng đều. Tăng tốc có thể được hướng theo cùng một hướng, hoặc theo chiều ngược lại. Nếu chúng đồng hướng, cơ thể sẽ di chuyển nhanh hơn và nhanh hơn. Nếu hướng khác nhau, vật sẽ chậm lại cho đến khi nó dừng lại. Sau đó, khi có gia tốc, cơ thể sẽ đạt được tốc độ ngược lại, nghĩa là nó sẽ di chuyển theo hướng ngược lại. Tất cả điều này trong thực tế rất rõ ràng cho thấy các động lực học. Lớp 10 chỉ là giai đoạn khi phần vật lý này được tiết lộ đến mức độ đủ.

Công thức

Các công thức kinematics khá đơn giản cho đầu ra và để ghi nhớ. Ví dụ, công thức của khoảng cách đi cho một thời gian cụ thể có dạng sau: S = VoT + aT ^ 2/2. Như chúng ta thấy, ở phía bên trái chúng ta chỉ có khoảng cách. Ở phía bên phải, bạn có thể tìm thấy tốc độ ban đầu, thời gian và gia tốc. Dấu cộng là hoàn toàn tùy ý, vì gia tốc có thể lấy một giá trị vô hướng âm khi vật phanh. Nói chung, động học chuyển động đề cập đến sự tồn tại của một loại tốc độ, chúng ta thường nói "ban đầu", "cuối cùng", "tức thời". Tốc độ tức thời xuất hiện tại một thời điểm nhất định. Nhưng nếu bạn nghĩ về nó, các thành phần cuối cùng hoặc ban đầu không gì khác hơn những biểu hiện cụ thể của nó, phải không? Chủ đề "Kinematics" là, có lẽ, là một yêu thích trong số các học sinh, vì nó là đơn giản và thú vị.

Ví dụ về nhiệm vụ

Trong phương pháp động học đơn giản nhất, có rất nhiều loại nhiệm vụ rất khác nhau. Tất cả chúng đều liên quan đến chuyển động của một điểm vật chất bằng cách nào đó. Ví dụ, trong một số người, nó là cần thiết để xác định khoảng cách đi của cơ thể trong một thời gian nhất định. Trong trường hợp này, các thông số như tốc độ ban đầu và tăng tốc có thể được biết. Và có thể, trước khi học sinh, họ sẽ thiết lập một nhiệm vụ, như trước đây sẽ bao gồm nhu cầu diễn đạt và tính toán sự gia tốc của cơ thể. Hãy để chúng tôi kiểm tra một ví dụ. Xe bắt đầu từ một vị trí tĩnh. Theo cách nào nó sẽ vượt qua trong 5 giây nếu tăng tốc của nó bằng ba mét chia cho một giây trong một hình vuông?

Để giải quyết vấn đề này chúng ta cần công thức S = VoT + tại ^ 2/2. Trong đó, chúng ta chỉ cần thay thế dữ liệu có sẵn. Gia tốc và thời gian này. Cần lưu ý đến thực tế là thuật ngữ Vot đi đến số không, vì vận tốc ban đầu bằng không. Như vậy, chúng ta nhận được một phản ứng số là 75 mét. Đó là tất cả, vấn đề được giải quyết.

Kết quả

Như vậy, chúng ta hiểu các nguyên tắc cơ bản và các định nghĩa, đưa ra một ví dụ về một công thức, và nói về lịch sử của việc tạo ra tiểu mục này. Kinematics, khái niệm đã được giới thiệu ở lớp thứ bảy tại các bài học của vật lý, tiếp tục được cải tiến liên tục trong khuôn khổ của phân chia tương đối (nonclassical).