Maddi nöqtənin kinematikası: əsas anlayışlar, elementlər

Bugünkü məqaləmizin mövzusu maddi baxımdan kinematikdir. Bu nədir? Hansı konsepsiyalar daxildir və bu müddət üçün hansı tərif müəyyən olunur? Bu gün və bir çox digər suallara cavab verməyə çalışacağıq.

Təsvir və konsepsiya

Maddi nöqtənin kinematikası "mexanika" adlanan fizikanın bir hissəsidir. Öz növbəsində, müəyyən orqanların hərəkət nümunələrini öyrənir. Maddi baxımdan kinematik bu məsələ ilə də məşğul olur, amma bunu ümumi bir şəkildə etməz. Əslində, bu bölmə bədənin hərəkətini təsvir etməyə imkan verən üsulları öyrənir. Bu halda araşdırma üçün yalnız ideallaşmış orqanlar deyilir. Bunlar arasında bir maddi nöqtə, tamamilə sağlam bədən və ideal bir qaz var. Anlayışları daha ətraflı nəzərdən keçirin. Hamımız bilirik ki, maddi nöqtə bu və ya digər vəziyyətdə ölçüləri laqeyd oluna biləcək bir orqandır. Yeri gəlmişkən, maddi nöqtənin translational hərəkətinin kinematikası ilk növbədə fizika sahəsində yeddinci sinif dərsliklərində görünür. Bu ən sadə şəffaflıqdır, buna görə elmi ilə tanış olmaq üçün ən faydalıdır. Ayrı bir mövzu maddi nöqtənin kinematik elementləri nədir. Onların çoxu var və şərti olaraq bir neçə səviyyəyə bölünür, anlayış üçün müxtəlif mürəkkəbliyi var. Məsələn radius vektoru haqqında danışırıqsa, prinsipcə, tərifində qeyri-adi kompleks bir şey yoxdur. Ancaq bir orta məktəbdə və ya orta məktəbdə oxuduğunuz tələbə görə bir tələbənin daha asan başa düşəcəyi daha asan olacaq. Dürüst olmaq üçün, bu müddətin orta məktəb tələbələri üçün xüsusiyyətlərini izah etməyə ehtiyac yoxdur.

Kinematika yaradıcılığının qısa tarixi

Bir çox illər əvvəl böyük alim Aristotel fizioloji tədqiqat və ayrı-ayrı elm kimi təsvir etmək üçün azad vaxtdakı aslan payını həsr etmişdir. Xüsusilə kinematik üzərində işləmiş, praktik və hətta adi tapşırıqları həll etmək üçün istifadə edilən əsas üsul və konsepsiyaları bir şəkildə və ya digər şəkildə təqdim etməyə çalışırdı. Aristotel maddi nöqtənin kinematik elementlərinin nə olduğu haqqında ilk fikir verdi. Onun əsərləri və əsərləri bütün bəşəriyyət üçün çox qiymətlidir. Buna baxmayaraq, nəticələrində o, çox sayda səhvlər etdi və bunun üçün günahı müəyyən səhvlər və yanlış hesablamalar idi. Aristotelin işi başqa bir alim Galileo Galilei ilə maraqlandı. Aristotelin irəli sürdüyü fundamental tezislərdən biri bədən hərəkətinin yalnız bir qüvvə intensivliyi və istiqaməti ilə təyin olunduqda baş verir. Galileo bunun bir səhv olduğunu sübut etdi. Qüvvət sürət parametrinə təsir edəcək, lakin daha çox. İtalyanlar, gücün sürətlənməyə səbəb olduğunu göstərdi və yalnız qarşılıqlı olaraq ortaya çıxa bilər. Galileo Galileo, eyni zamanda nümunələri əldə edərək , azad düşmə prosesinin öyrənilməsinə böyük diqqət yetirdi. Yəqin ki, hər kəs öz məşhur təcrübələri haqqında xatırlayır, o, Pisa Qalası Qalasına sərf etmişdir. Əsərlərində kinematik həllərin əsası fizik Ampere tərəfindən istifadə edilmişdir.

İlkin anlayışlar

Daha əvvəl ifadə edildiyi kimi, kinematik ideallaşmış obyektlərin hərəkətini təsvir etmə yollarını öyrənir. Bu halda praktikada riyazi analiz, adi cəbr və geometriyanın əsasları tətbiq oluna bilər. Lakin fizikanın bu hissəsinin əsasını təşkil edən anlayışlar (anlayışlar, anlayışlar və parametrik dəyərlər) nədir? Birincisi, hər kəs maddi nöqtənin translational hərəkatının kinematikası hərəkəti qüvvə göstəricilərinə baxmayaraq hərəkəti nəzərdən keçirir. Yəni, qarşılaşdığımız problemləri həll etmək üçün qüvvəyə aid formullara ehtiyacımız yoxdur. Kinematik nəzərə alınmır, nə qədərdir - bir, iki, üç, ən azı bir neçə yüz min. Buna baxmayaraq, sürətlənmənin mövcudluğu hələ də təmin edilir. Bir sıra problemlərdə maddi nöqtənin hərəkət kinematiği sürətlənmənin böyüklüyünü müəyyənləşdirir. Lakin, bu fenomenin səbəbləri (yəni qüvvələr və onların təbiəti) nəzərə alınmır, amma istisna olunur.

Təsnifat

Kinematika, orqanların hərəkətlərini təsbit edən qüvvələrə baxmayaraq təsvir üsullarını araşdırdığını və tətbiq etdiyini öyrənirik. Yeri gəlmişkən, mexanika digər bir filialı dinamikası adlanan bu problemlə məşğul olur. Newton Qanunları artıq orada tətbiq olunur ki , bu da təcrübədə kifayət qədər çox parametrləri müəyyən etmək üçün imkan verir. Maddi nöqtənin kinematikasının əsas anlayışları yer və vaxtdır. Və ümumi və bu sahədə elmin inkişafı ilə əlaqədar olaraq, belə bir birləşmənin istifadəsinin məqsədəuyğunluğu məsələsi ortaya çıxdı.

Ən başından bəri klassik kinematik var idi. Deyə bilərəm ki, bu, həm özünəməxsus olan temporal və məkan boşluqlarının olması, həm də bu və ya istinad mənbəyinin seçimindən müstəqilliyidir. Yeri gəlmişkən, bir az sonra bu barədə danışacağıq. İndi sadəcə nə olduğunu izah edin. Bu halda kosmik aralıq bir seqment hesab ediləcək, zaman aralığı isə vaxt intervalıdır. Görünür, hər şey aydın olmalıdır. Beləliklə, bu fasilələr klassik kinematika, yəni bir istinad çərçivəsindən digərinə keçiddən asılı olmayaraq mütləq, qeyri-invaziv hesab ediləcək. Riyalistik kinematika olsun. Burada istinad kvadratları arasında keçid boşluqları dəyişə bilər. Yəqin ki, ola bilməyəcəklərini söyləmək daha düzgün olardı. Buna görə, iki təsadüfi hadisənin eyni vaxtda keçirilməsi eyni zamanda nisbi hala gəlir və xüsusi nəzərə alınır. Buna görə nisbi kinematikdə, iki anlayış - məkan və zaman - birinə birləşdirilir.

Maddi nöqtənin kinematikası: sürət, sürətlənmə və digər miqdarda

Fizikanın bu hissəsini ən azı başa düşmək üçün ən əsas şərtlərlə getmək, tərifləri bilmək və müəyyən bir məbləğin ümumi baxımdan nə olduğunu təsəvvür etmək lazımdır. Bunda heç bir şey çətin deyil, əslində hər şey çox asan və sadədir. Gəlin, kinematik problemlərində istifadə edilən əsas anlayışların başlanğıcını nəzərdən keçirək.

Hərəkət

Mexanik hərəkətlə, idealizasiya edilmiş bir obyektin kosmosdakı mövqeyini dəyişdiyi bir prosesi nəzərdən keçirəcəyik. Eyni zamanda, dəyişikliyin digər orqanlarla müqayisədə olduğu deyilə bilər. İki hadisə arasında müəyyən vaxt intervalı eyni vaxtda meydana gəldiyi də nəzərə alınmalıdır. Məsələn, bədənin bir vəziyyətdən digərinə necə gəldiyi arasında keçən müddət ərzində yaranan müəyyən bir aralıq seçə bilərsiniz. Bundan əlavə, mexanizmlərin ümumi qanunlarına görə orqanların bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqəsi ola biləcəyini də qeyd edək. Maddi nöqtənin kinematikası ən çox işlədilir. Referans çərçivəsi aşağıdakı konkretdir ki, bu da onunla sıx bağlıdır.

Koordinatlar

Onlar adi məlumatlar adlandırmaq olar ki, bu da bir və ya bir zamanda bədən mövqeyini müəyyən etməyə imkan verir. Koordinatlar bir istinad çərçivəsinin, eləcə də bir şəffaflıq anlayışı ilə bağlıdır. Ən çox məktublar və rəqəmlər birləşməsi.

Radius vektoru

Adından artıq nə olduğu aydın olmalıdır. Buna baxmayaraq, bunu daha ətraflı müzakirə edəcəyik. Bir nöqtə müəyyən bir trajectory boyunca hərəkət edərsə və biz bir və ya bir başqa istinad çərçivəsinin tam olaraq biliriksə, istənilən vaxt radius vektorunu çəkə bilərik. Bu nöqtənin başlanğıc mövqeyini ani və ya son nöqtəyə bağlayacaqdır.

Trajectory

Müəyyən bir istinad çərçivəsində bir maddənin hərəkətinin nəticəsi olaraq qoyulan davamlı bir xəta adlanır.

Sürət (həm xətti, həm də açısal)

Bu cəsəd bu və ya bu məsafə aralığının nə qədər tez keçdiyini söyləyə bilən bir dəyərdir.

Sürətləndirilməsi (həm açılı, həm də xətti)

Bədənin sürət parametrinin hansı qanunauyğunluq və sürətlə dəyişdiyini göstərir.

Yəqin ki, burada - maddi nöqtənin kinematikasının əsas elementləri. Qeyd edək ki, həm sürət, həm də sürətlənmə vektor miqdarıdır. Və bu demək olar ki, bəzi göstəricilərə malik deyil, həm də müəyyən bir istiqamətə malikdirlər. Yeri gəlmişkən, onlar həm bir istiqamətdə, həm də əksinə yönəldilə bilər. Birinci halda, bədən sürətləndirəcək, ikincisi - əyləcdir.

Sadə vəzifələr

Maddi nöqtənin kinematikası (sürət, sürətlənmə və praktiki əsaslı anlayışlar olan məsafə) hətta çox sayda problemin həcminə deyil, onların müxtəlif kateqoriyalarının bir çoxunu təşkil edir. Bədən tərəfindən gedən məsafəni müəyyən etmək üçün kifayət qədər sadə bir problemi həll etməyə çalışaq.

Əlimizdə olan şərtlər belədir. Atlı avtomobili başlanğıc xəttində dayanır. Operator bir bayraqla bir siqnal verir və avtomobil birdən yerindən ayrılır. Mərtəbə yüz metrə bərabər olsaydı, növbəti lider 7,8 saniyə keçibsə, yarışda yeni bir rekord təyin edə biləcəkmi? Avtomobilin sürətini 3 metrə bərabər tutmaq, ikinci bir meydanda bölmək.

Beləliklə, bu problemi necə həll etmək olar? Çox maraqlıdır, çünki müəyyən parametrlərin "quru" tərifini tələb etmirik. Bu növbələr və göstəricilərin həlli və axtarış prosesini diversifikasiya edən müəyyən bir vəziyyətlə aydınlanır. Ancaq vəzifəyə yaxınlaşmadan əvvəl nə istiqamətləndirilməlidir?

1. Maddi nöqtənin kinematikası bu halda sürətlənmənin istifadəsini nəzərdə tutur.

2. Məsafə formulunu istifadə edərək həll təklif olunur, çünki onun ədədi dəyəri şəraitdə görünür.

Vəzifə ümumiyyətlə sadədir. Bunu etmək üçün məsafə formulunu alırıq: S = VoT + (-) AT ^ 2/2. Mənası nədir? Atlıcının təyin edilmiş məsafədən nə qədər vaxt keçəcəyini və daha sonra hesabı məğlub edə biləcəyini görmək üçün hesabla müqayisə etməliyik. Bunun üçün biz vaxt seçirik, bunun üçün bir formula əldə edirik: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Bu, kvadratik bir tənlikdən başqa bir şey deyil . Lakin avtomobili pozur, beləliklə, ilkin sürət 0 olacaq. Tənqidi həll edərkən diskriminant 2400-ə bərabər olacaq. Vaxt tapmaq üçün kökdən çıxarmaq lazımdır. İkinci basamağın yerini təşkil edək: 48,98. Dəyişənin kökünü tapaq: 48.98 / 6 = 8.16 saniyə. Çıxar ki, atıcı mövcud rekordunu məğlub edə bilməz.