Kinematikos istorija, principai, formulės, pratimai



The kinematika yra fizikos sritis (ypač klasikinė mechanika), susijusi su kūno judėjimo tyrimu neatsižvelgiant į jos priežastis. Jame pagrindinis dėmesys skiriamas kūnų trajektorijų laikui bėgant, naudojant tokius dydžius kaip poslinkis, greitis ir pagreitis.

Kai kurie klausimai, kuriems taikoma kinematika, yra greitis, kuriuo traukinys važiuoja, laikas, per kurį autobusas pasieks tikslą, greitis, kurio reikalauja lėktuvas pakilimo metu, kad būtų pasiektas greitis, reikalingas kilimui, be kita ko.

Tam kinematika susideda iš koordinačių sistemos, leidžiančios aprašyti trajektorijas. Ši erdvinių koordinačių sistema vadinama atskaitos sistema. Fizikos filialas, nagrinėjantis judesių tyrimą, atsižvelgiant į jų priežastis (jėgas), yra dinamiškas.

Indeksas

  • 1 Istorija
    • 1.1 Pierre Varignon indėlis
  • 2 Ką jis studijuoja??
  • 3 Principai
  • 4 Formulės ir lygtys
    • 4.1 Greitis
    • 4.2 Pagreitis
    • 4.3 Vienodas tiesinis judėjimas
    • 4.4 Vienodai pagreitintas tiesinis judėjimas
  • 5 Išspręstas pratimas
  • 6 Nuorodos

Istorija

Etimologiškai žodis kinematika yra kilęs iš graikų kalbos κινηματικος (kynēmatikos), kuris reiškia judėjimą ar poslinkį. Ne veltui pirmasis judėjimo tyrimų tyrimas atitinka graikų filosofus ir astronomus.

Tačiau tik keturioliktajame amžiuje atsirado pirmosios kinematikos sąvokos, kurios priklauso skaičiavimo formų ar teorijos intensyvumui (skaičiavimus). Šiuos pokyčius padarė mokslininkai William Heytesbury, Richard Swineshead ir Nicolás Oresme.

Vėliau, maždaug 1604 m., „Galileo Galilei“ atliko tyrimus dėl laisvų kūnų kritimo ir rutulių, esančių ant plokščių plokštumų, judėjimo..

Be kitų dalykų, „Galileo“ buvo suinteresuota suprasti, kaip judėjo planetos ir patrankos..

Pierre Varignon indėlis

Manoma, kad šiuolaikinės kinematikos pradžia prasidėjo 1700 m. Sausio mėn. Pierre Varignon pristatyme Karališkojoje mokslų akademijoje Paryžiuje..

Šiame pristatyme jis pateikė pagreičio sąvokos apibrėžimą ir parodė, kaip jį galima nustatyti iš momentinio greičio, naudojant tik diferencinį skaičiavimą..

Konkrečiai kalbant, terminą „kinematika“ sukūrė André-Marie Ampère, kuris nurodė, kokie yra kinematikos turiniai ir įdėjo jį į mechanikos sritį.

Galiausiai, pradėdamas Albert Einstein iš specialiosios reliatyvumo teorijos, prasidėjo naujas laikotarpis; tai, kas vadinama reliatyvistine kinematika, kurioje erdvė ir laikas nebėra absoliučios.

Ką jis studijuoja?

Kinematika sutelkta į kūnų judėjimo tyrimą, nenagrinėjant jų priežastys. Tam jis naudoja materialaus taško judėjimą, kaip idealų judėjimo kūną.

Principai

Įstaigų judėjimas yra tiriamas stebėtojo (vidaus ar išorės) požiūriu pagal referencinę sistemą. Taigi, kinematika matematiškai išreiškia, kaip kūnas juda nuo kūno padėties koordinatės variacijos laiko atžvilgiu.

Tokiu būdu funkcija, leidžianti išreikšti kūno trajektoriją, priklauso ne tik nuo laiko, bet taip pat priklauso nuo greičio ir pagreičio..

Klasikinėje mechanikoje erdvė laikoma absoliučia erdve. Todėl tai yra erdvė, nepriklausoma nuo materialinių kūnų ir jų poslinkio. Taip pat manau, kad visi fiziniai įstatymai yra įvykdyti bet kuriame erdvės regione.

Panašiai, klasikinė mechanika mano, kad laikas yra absoliutus laikas, kuris vyksta vienodai bet kuriame erdvės regione, nepriklausomai nuo kūno judėjimo ir bet kokio fizinio reiškinio, kuris gali atsirasti..

Formulės ir lygtys

Greitis

Greitis - tai dydis, leidžiantis susieti kelionę ir praleistą laiką. Greitis gali būti gaunamas nustatant padėtį laiko atžvilgiu.

v = ds / dt

Šioje formulėje s reiškia kūno padėtį, v yra kūno greitis ir t yra laikas.

Pagreitis

Pagreitis yra dydis, kuris leidžia susieti greičio variaciją su laiku. Pagreitis gali būti gaunamas nustatant greitį laiko atžvilgiu.

a = dv / dt

Šioje lygtyje a nurodomas judėjimo kūno pagreitis.

Vienodas tiesinis judėjimas

Kaip rodo jo pavadinimas, tai judėjimas, kuriame poslinkis vyksta tiesia linija. Kadangi ji yra vienoda, tai judėjimas, kuriame greitis yra pastovus ir todėl greitėjimas yra nulis. Vienodo tiesaus judėjimo lygtis yra:

s = s0 + v / t

Šioje formulėje s0 reiškia pradinę padėtį.

Vienodai pagreitintas tiesinis judėjimas

Vėlgi, tai judėjimas, kuriame poslinkis vyksta tiesia linija. Kadangi ji yra vienodai pagreitinta, tai judėjimas, kuriame greitis nėra pastovus, nes jis kinta dėl pagreičio. Vienodos spartos tiesinio judesio lygtys yra tokios:

v = v0 + a ∙ t

s = s0 + v0 ∙ t + 0,5 ∙ a t2

Šiuose v0 yra pradinis greitis ir a yra pagreitis.

Nustatytas pratimas

Kūno judėjimo lygtis išreiškiama tokia išraiška: s (t) = 10t + t2. Nustatykite:

a) Judėjimo rūšis.

Tai vienodai pagreitintas judėjimas, nes jo pastovus pagreitis yra 2 m / s2.

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s2

b) 5 sekundės po judėjimo pradžios.

s (5) = 10 ∙ 5 + 52= 75 m

c) greitis, kai praėjo 10 sekundžių nuo judėjimo pradžios.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

d) Laikas, per kurį reikia pasiekti 40 m / s greitį.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

Nuorodos

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fizikos tomas 1. Cecsa.
  2. Thomas Wallace Wright (1896). Mechanikos elementai, įskaitant kinematiką, kinetiką ir statiką. E ir FN Spon.
  3. P. P. Teodorescu (2007). „Kinematika“. Mechaninės sistemos, klasikiniai modeliai: dalelių mechanika. Springer.
  4. Kinematika (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 28 d. Iš es.wikipedia.org.
  5. Kinematika. (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 28 d., Iš en.wikipedia.org.