KINEMATIIKKA: HISTORIA, PERIAATTEET, KAAVAT, HARJOITUKSET - FYYSINEN - 2026

Kinematiikka on (tarkemmin klassisen mekaniikan) ala fysiikan viitsii tutkia liikkumisen elinten ottamatta huomioon syyt siihen. Se keskittyy kehon suuntausten tutkimiseen ajan myötä käyttämällä suuruusluokkia, kuten siirtymää, nopeutta ja kiihtyvyyttä.

Joitakin kinematiikan kattamia asioita ovat nopeus, jolla juna kulkee, aika, joka kuluu linja-autolla määränpäähänsä, kiihtyvyys, jota lentokone vaatii lentoonlähdön aikana saavuttaakseen tarvittavan nopeuden lähtöä varten, muun muassa.

Tätä varten kinematiikka käyttää koordinaattijärjestelmää, joka mahdollistaa suuntausten kuvaamisen. Tätä alueellista koordinaattijärjestelmää kutsutaan referenssijärjestelmäksi. Fysiikan haara, joka käsittelee liikkeiden tutkimusta ottaen huomioon niiden syyt (voimat), on dynamiikka.

Historia

Etyologisesti sana kinematics on peräisin kreikkalaisesta termistä κινηματικος (kynēmatikos), joka tarkoittaa liikkumista tai siirtymistä. Ei ole yllättävää, että ensimmäinen liiketutkimustieto vastaa kreikkalaisia ​​filosofeja ja tähtitieteilijöitä.

Kuitenkin vasta 1400-luvulla ilmestyivät ensimmäiset kinematiikan käsitteet, jotka kuuluvat muotojen intensiteetin tai laskelmien (laskelmien) teorian opin piiriin. Tämän kehityksen tekivät tutkijat William Heytesbury, Richard Swineshead ja Nicolas Oresme.

Myöhemmin, noin vuonna 1604, Galileo Galilei suoritti tutkimuksia ruumiiden ja kaltevien koneiden pallojen liikkumisesta vapaalla pudotuksella.

Galileo oli kiinnostunut muun muassa ymmärtämään, kuinka planeetat ja tykki ammukset liikkuivat.

Pierre Varignonin kirjoitus

Nykyaikaisen kinematiikan alkujakson katsotaan tapahtuneen Pierre Varignon -esityksen yhteydessä tammikuussa 1700 Pariisin kuninkaallisessa tiedeakatemiassa.

Tässä esityksessä hän antoi määritelmän kiihtyvyyden käsitteelle ja osoitti, kuinka se voidaan päätellä hetkellisestä nopeudesta, käyttämällä vain differentiaalista laskentaa.

Erityisesti termin kinematics loi André-Marie Ampère, joka määritteli kinematiikan sisällön ja asetti sen mekaniikan alalle.

Lopuksi, kun Albert Einstein kehitti erityissuhteellisuusteorian, aloitettiin uusi ajanjakso; Tätä kutsutaan relativistiseksi kinematiikkaksi, jossa tilassa ja ajassa ei ole enää absoluuttista luonnetta.

Mitä sinä opiskelet?

Kinematiikka keskittyy vartalojen liikkumisen tutkimukseen syventämättä sen syitä. Tätä varten hän käyttää aineellisen pisteen liikettä ihanteellisena esityksenä liikkeessä olevasta kehosta.

Alku

Kehojen liikettä tutkitaan tarkkailijan (sisäisen tai ulkoisen) näkökulmasta referenssijärjestelmän puitteissa. Siksi kinematiikka ilmaisee matemaattisesti, kuinka vartalo liikkuu kehon sijainnin koordinaattien muutoksesta ajan myötä.

Tällä tavoin ruumiin liikettä ilmaiseva toiminto ei ole vain riippuvainen ajasta, vaan myös nopeudesta ja kiihtyvyydestä.

Klassisessa mekaniikassa tilaa pidetään absoluuttisena avaruutena. Siksi se on tila, joka on riippumaton aineellisista kappaleista ja niiden siirtymästä. Samoin se katsoo, että kaikki fyysiset lait täytetään millä tahansa avaruusalueella.

Samoin klassinen mekaniikka katsoo, että aika on ehdoton aika, joka kulkee samalla tavalla millä tahansa avaruusalueella, riippumatta ruumiiden liikkeistä ja mahdollisista fyysisistä ilmiöistä.

Kaavat ja yhtälöt

Nopeus

Nopeus on suuruusluokka, jonka avulla voimme suhteuttaa kuljettua tilaa ja sen kuljettamiseen käytettyä aikaa. Nopeus voidaan saada johtamalla sijainti suhteessa aikaan.

v = ds / dt

Tässä kaavassa s edustaa kehon sijaintia, v on kehon nopeus ja t on aika.

kiihtyvyys

Kiihtyvyys on suuruusluokka, joka mahdollistaa nopeuden vaihtelun suhteen ajan. Kiihtyvyys voidaan saada johtamalla nopeus ajan suhteen.

a = dv / dt

Tässä yhtälössä a edustaa liikkuvan rungon kiihtyvyyttä.

Yhdenmukainen linjaliike

Kuten nimensä osoittaa, se on liike, jossa liike tapahtuu suorassa linjassa. Koska se on tasainen, se on liike, jossa nopeus on vakio ja jossa siis kiihtyvyys on nolla. Tasaisen suoraviivaisen liikkeen yhtälö on:

s = s ₀ + v / t

Tässä kaavassa s ₀ edustaa alkuasentoa.

Tasaisesti kiihdytetty suoraviivainen liike

Jälleen, se on liike, jossa liike tapahtuu suorassa linjassa. Koska se kiihtyy tasaisesti, se on liike, jossa nopeus ei ole vakio, koska se vaihtelee kiihtymisen seurauksena. Tasaisesti kiihdytetyn suoraviivaisen liikkeen yhtälöt ovat seuraavat:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0,5 ∙ kohdassa ²

Näissä v ₀ on lähtönopeus ja kiihtyvyys.

Harjoitus ratkaistu

Kehon liikeyhtälö ilmaistaan ​​seuraavalla lausekkeella: s (t) = 10t + t ². määrittää:

a) Liikkeen tyyppi.

Se on tasaisesti kiihdytetty liike, koska sen vakiokiihtyvyys on 2 m / s ².

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s ²

b) Asema 5 sekuntia liikkeen aloittamisen jälkeen.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5 ² = 75 m

c) Nopeus, kun 10 sekuntia on kulunut liikkeen alkamisesta.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

d) Aika, joka kuluu nopeuden 40 m / s saavuttamiseen.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

Viitteet

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysiikan osa 1. Cecsa.
2. Thomas Wallace Wright (1896). Mekaniikan elementit mukaan lukien kinematiikka, kinetiikka ja statiikka. E ja FN Spon.
3. PP Teodorescu (2007). Kinematiikka. Mekaaniset järjestelmät, klassiset mallit: hiukkasmekaniikka. Springer.
4. Kinematiikka. (Nd). Wikipediassa. Haettu 28. huhtikuuta 2018, es.wikipedia.org.
5. Kinematiikka. (Nd). Wikipediassa. Haettu 28. huhtikuuta 2018, en.wikipedia.org.