История на кинематиката, принципи, формули, упражнения

на кинематика е областта на физиката (по-конкретно на класическата механика), която се занимава с изучаването на движението на тела, без да се вземат предвид причините за него. Тя се фокусира върху изучаването на траекториите на телата с течение на времето чрез използването на величини като изместване, скорост и ускорение.

Някои от проблемите, обхванати от кинематиката, са скоростта, с която се движи влакът, времето, през което автобусът трябва да достигне своята цел, ускорението, изисквано от самолета в момента на излитането, за да се достигне необходимата скорост за излитане между другото.

За тази цел кинематиката прибягва до система от координати, които позволяват да се опишат траекториите. Тази система от пространствени координати се нарича референтна система. Клонът на физиката, който се занимава с изучаването на движенията, вземайки предвид техните причини (сили), е динамиката.

индекс

• 1 История
  • 1.1 Принос на Пиер Варнион
• 2 Какво учи той??
• 3 Принципи
• 4 Формули и уравнения
  • 4.1 Скорост
  • 4.2 Ускорение
  • 4.3 Равномерно праволинейно движение
  • 4.4 Еднородно ускорено праволинейно движение
• 5 Упражнението е решено
• 6 Препратки

история

Етимологично, думата кинематика произхожда от гръцкия термин κινηματικος (kynēmatikos), което означава движение или изместване. Не напразно, първото изследване на движението съответства на гръцките философи и астрономи.

Но едва през четиринадесети век се появяват първите понятия за кинематиката, които са в доктрината за интензивността на формите или теорията на изчисленията (calculationes). Тези разработки са направени от учените Уилям Хейтсбъри, Ричард Суинесхед и Николас Ореме.

Впоследствие, около 1604 г., Галилео Галилей извършва проучвания за движението в свободното падане на телата, а сферите на наклонени равнини.

Наред с други неща, „Галилео“ се интересуваше от начина, по който се движеха планетите и оръдията..

Принос на Пиер Вариньон

Смята се, че началото на съвременната кинематика се е случило с представянето на Пиер Вариньон през януари 1700 г. в Кралската академия на науките в Париж..

В тази презентация той даде определение на понятието ускорение и показа как може да се изведе от моментната скорост, използвайки само диференциалното изчисление..

По-специално, терминът кино е измислен от Андре-Мари Ампер, който уточнява какво е съдържанието на кинематиката и го поставя в областта на механиката..

Накрая, с развитието на Алберт Айнщайн от теорията на специалната относителност, започва нов период; е така наречената релативистична кинематика, в която пространството и времето вече нямат абсолютен характер.

Какво учи той?

Кинематиката се фокусира върху изучаването на движението на тела, без да анализира причините за тях. За това той използва движението на материална точка, като идеално представяне на тялото в движение.

начало

Движението на тела се изучава от гледна точка на наблюдател (вътрешен или външен) в рамките на референтна система. По този начин, кинематиката изразява математически как тялото се движи от изменението на координатите на позицията на тялото с времето.

По този начин функцията, която позволява да се изрази траекторията на тялото, зависи не само от времето, но и от скоростта и ускорението..

В класическата механика пространството се разглежда като абсолютно пространство. Следователно това е пространство, независимо от материалните тела и тяхното изместване. Също така помислете, че всички физически закони са изпълнени във всеки регион на пространството.

По същия начин класическата механика смята, че времето е абсолютно време, което се случва по същия начин във всеки регион на пространството, независимо от движението на тела и всяко физическо явление, което може да се случи..

Формули и уравнения

скорост

Скоростта е величината, която позволява да се свърже изминатото пространство и времето, прекарано в него. Скоростта може да се получи чрез извеждане на позицията по отношение на времето.

v = ds / dt

В тази формула s представлява позицията на тялото, v е скоростта на тялото и t е времето.

ускорение

Ускорението е величината, която позволява да се свърже изменението на скоростта с времето. Ускорението може да се постигне чрез извеждане на скоростта по отношение на времето.

a = dv / dt

В това уравнение a представлява ускорението на тялото в движение.

Равномерно праволинейно движение

Както подсказва името му, това е движение, при което изместването става по права линия. Тъй като е еднакво, то е движение, при което скоростта е постоянна и в която, следователно, ускорението е нула. Уравнението на равномерното праволинейно движение е:

s = s₀ + v / t

В тази формула s₀ представлява началната позиция.

Равномерно ускорено праволинейно движение

Отново, това е движение, при което изместването се извършва по права линия. Тъй като е равномерно ускорено, то е движение, при което скоростта не е постоянна, тъй като тя се променя като следствие от ускорението. Уравненията на равномерно ускореното праволинейно движение са следните:

v = v₀ + a ∙ t

s = s₀ + V₀ + T + 0.5 t a t²

В тези v₀ е началната скорост и a е ускорението.

Определено упражнение

Уравнението на движението на тялото се изразява със следния израз: s (t) = 10t + t². определяне на:

а) Вид на движението.

Това е равномерно ускорено движение, тъй като има постоянно ускорение от 2 m / s².

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s²

b) Позицията 5 секунди след започване на движението.

s (5) = 10 + 5 + 5²= 75 m

c) Скоростта, когато са изминали 10 секунди от началото на движението.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

г) времето, необходимо за достигане на скорост от 40 m / s.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

препратки

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Физика том 1. Cecsa.
2. Томас Уолас Райт (1896). Елементи на механиката, включително кинематика, кинетика и статика. E и FN Спон.
3. P. P. Teodorescu (2007). "Механика". Механични системи, класически модели: механика на частиците. дребна порода ловджийско куче.
4. Кинематичен. (Н.О.). В Уикипедия. Възстановен на 28 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
5. Кинематика. (Н.О.). В Уикипедия. Възстановен на 28 април 2018 г. от en.wikipedia.org.