Conceptes bàsics de cinemàtica i equacions

Quins són els conceptes bàsics de la cinemàtica? Quin tipus de ciència és aquesta i què estudia? Avui parlarem de quina és la cinemàtica, quins conceptes bàsics de cinemàtica tenen lloc en les tasques i el que volen dir. A més, parlem dels valors que es tracten amb més freqüència.

Cinemàtica. Conceptes i definicions bàsics

Primer, parlem de què és. Una de les seccions de física més estudiades al curs escolar és la mecànica. La física molecular, l' electricitat, l'òptica i algunes altres seccions, com per exemple la física nuclear i atòmica, segueixen un ordre indefinit. Però aprofundim en la mecànica. Aquesta secció de la física s'ocupa de l'estudi del moviment mecànic dels cossos. Estableix certes regularitats i estudia els seus mètodes.

Cinemàtica com a part de la mecànica

Aquest últim es divideix en tres parts: cinemàtica, dinàmica i estàtica. Aquestes tres sub-ciències, si es pot anomenar així, tenen algunes peculiaritats. Per exemple, la estàtica estudia les regles d'equilibri dels sistemes mecànics. Immediatament em ve a la ment l'associació amb les escales. La dinàmica estudia els patrons de moviment dels cossos, però al mateix temps crida l'atenció sobre les forces que actuen sobre ells. Però la cinemàtica es dedica a la mateixa, només en el compte de la força no s'accepten. En conseqüència, la massa dels mateixos cossos no es té en compte en problemes.

Conceptes bàsics de cinemàtica. Moviment mecànic

El tema en aquesta ciència és el punt material. Significa un cos les dimensions del qual, en comparació amb un sistema mecànic determinat, es poden descuidar. Aquest anomenat cos idealizado, semblant a un gas ideal, que es considera en la secció de física molecular. En general, el concepte de punt material, tant en mecànica en general com en cinemàtica en particular, té un paper molt important. Es considera sovint l'anomenat moviment progressiu.

Què significa això i com pot ser?

En general, els moviments es divideixen en rotacionals i translacionals. Els conceptes bàsics de la cinemàtica del moviment de translació s'associen principalment a les quantitats utilitzades en les fórmules. Sobre ells, parlarem més tard, però de moment anem a tornar al tipus de moviment. Està clar que si parlem de rotació, el cos està girant. En conseqüència, el moviment translacional es referirà a moure el cos en un pla o linealment.

Bases teòriques per resoldre problemes

La cinemàtica, els conceptes i fórmules bàsics dels quals estem considerant ara, té una gran quantitat de problemes. Això s'aconsegueix mitjançant la combinatoria habitual. Un dels mètodes de la diversitat aquí és canviar les condicions desconegudes. Un mateix i el mateix problema es pot representar en una llum diferent, simplement canviant el propòsit de la seva solució. Es requereix trobar la distància, velocitat, temps, acceleració. Com podeu veure, les opcions són tot el mar. Si connectem les condicions de caiguda lliure aquí, l'espai es converteix en inimaginable.

Valors i fórmules

En primer lloc, fem una reserva. Com se sap, les quantitats poden tenir una doble naturalesa. D'una banda, un valor determinat pot correspondre a un valor numèric determinat. Però, d'altra banda, pot tenir una adreça de distribució. Per exemple, una onada. En l'òptica ens enfrontem a aquesta noció com la longitud d'ona. Però si hi ha una font de llum coherent (el mateix làser), estem tractant amb un feix d'ones polaritzades. Així, no només el valor numèric, que indica la seva longitud, sinó també la direcció donada de propagació, correspondrà a l'ona.

Un exemple clàssic

Aquests casos són una analogia en mecànica. Suposem que tenim un carro davant nostre. Per la naturalesa del moviment, podem determinar les característiques del vector de la seva velocitat i acceleració. Per fer-ho en un moviment endavant (per exemple, en un pis pla) serà una mica més difícil, així que considerarem dos casos: quan el carro es desplaci i quan es llisca cap avall.

Per tant, imaginem que el carro puja per un petit pendent. En aquest cas, es retardarà si les forces externes no actuen sobre ell. Però en la situació inversa, és a dir, quan el carro es desplaça des de dalt, s'accelerarà. La velocitat en dos casos es dirigeix cap a on es mou l'objecte. Això s'hauria de prendre com a regla general. Però l'acceleració pot canviar el vector. Quan es desaccelera, es dirigeix al costat oposat per al vector de velocitat. Això explica la desacceleració. Es pot aplicar una cadena lògica similar a la segona situació.

Els valors restants

Acabem de parlar del fet que en cinemàtica operem no només amb quantitats escalades, sinó també amb quantitats vectorials. Ara anem a donar un pas més endavant. A més de la velocitat i l'acceleració en la resolució de problemes, s'apliquen característiques com la distància i el temps. Per cert, la velocitat es divideix en la inicial i l'instantània. El primer d'ells és un cas especial del segon. La velocitat instantània és la velocitat que es pot trobar en qualsevol moment. I amb la inicial, probablement, tot està clar.

Objectiu

Una part considerable de la teoria va ser estudiada per nosaltres abans en els paràgrafs anteriors. Ara només queda donar les fórmules bàsiques. Però ho farem encara millor: no anem a considerar fórmules, sinó que també les aplicarem per resoldre el problema per tal de consolidar finalment els coneixements adquirits. En cinemàtica, s'utilitza tot un conjunt de fórmules, combinant quines, podeu aconseguir tot el que necessiteu per resoldre. Donem el problema amb dues condicions per entendre'l completament.

El ciclista frena després de creuar la meta. Per a una parada completa, li va portar cinc segons. Esbrineu amb quina acceleració va frenar, i també la distància de frenada que va aconseguir passar. La ruta de fre se suposa que és lineal, i la velocitat final se suposa que és zero. A l'hora de creuar la línia de meta, la velocitat era de 4 metres per segon.

De fet, la tasca és bastant interessant i no tan simple com pot semblar a primera vista. Si intentem extreure la fórmula de distància en cinemàtica (S = Vot + (-) (a ^ 2/2)), no hi haurà res, ja que tindrem una equació amb dues variables. Com actuar en aquest cas? Podem anar de dues maneres: primer calculeu l'acceleració substituint les dades de la fórmula V = Vo-at o bé expressa d'aquí l'acceleració i substituïu-la per la fórmula de distància. Anem a utilitzar el primer mètode.

Per tant, la velocitat final és zero. La inicial: 4 metres per segon. En transferir les quantitats corresponents als costats esquerre i dret de l'equació, obtenim l'expressió per a l'acceleració. Aquí hi ha: a = Vo / t. D'aquesta manera, serà igual a 0,8 metres per segon en una plaça i portarà un personatge de frenada.

Anem a la fórmula de distància. En ella, simplement, substituïm les dades. Aconsegueix la resposta: la distància de frenada és de 10 metres.