Kinematika

Vysvetľujeme, čo je kinematika, aké štúdie, jej princípy a uvádzame niekoľko príkladov

Kinematika študuje pohyb košíkovej gule. Jednoduchý model predpokladá, že je to častica predstavovaná v centre hmotnosti

Čo je kinematika?

Ten kinematika Je to odvetvie klasickej fyziky, ktorá sa zaoberá iba opisom Pohyb tela, bez ohľadu na interakcie, ktoré spôsobili tento pohyb.

Pohyb tela všeobecne sa môže rozložiť v dvoch: Prekladový pohyb a jeden z rotácie. Ale ak je objekt dostatočne malý, takmer tendenciu k bodu, potom je pohyb iba translačný, a preto je koncept častíc užitočný vo fyzike.

Vo fyzike je častica materiál, to znamená bod cesta. Opis pohybu rozsiahleho tela môže byť zložitý, ale je celkom zjednodušený, ak zvážime bod nazývaný stred hmotnosti, pretože tento bod sa správa, akoby sa v ňom koncentrovala celá hmota.

Ak je objekt symetrický a homogénny, centrum hmoty sa zhoduje s geometrickým centrom.

Napríklad translačné hnutie mesiaca vzhľadom na Zem je pohyb ústredného bodu mesiaca. Podobne, ak ste chceli opísať pohyb basketbalovej gule, stačí opísať pohyb jeho centra cesta, bod, ktorý predstavuje translačný pohyb celej gule.

Kinematika

Translačná kinematika je opis pohybu materiálneho bodu cesta m, nazývané „častice“.

Na lokalizáciu častice vyžaduje Referenčný systém, to znamená bod, z ktorého sa pozoruje častica.

Môže vám slúžiť: pluto (trpaslík planéta)

Tri vzájomne kolmé osi, nazývané karteziánske nápravy, ktoré slúžia na definovanie polohy bodu v priestore cez súradnicový systém prechádzajú referenčným systémom cez súradnicový systém.

Okrem systému alebo referenčného rámca sú definované nasledujúce kinematické veľkosti, s ktorými je opísaný pohyb:

• Pozícia častíc, v určitom okamihu pozorovania, je to vektor, ktorý začína od pôvodu referenčného systému a ide do jeho umiestnenia. Tento vektor závisí od súradníc priestoru, ktorý zase závisí od času.
• Rýchlosť Je to ďalšie množstvo záujmu, ktoré je mierou zmeny polohy na jednotku času. Uvedomuje si, ako rýchlo alebo premenný je pohyb.
• Zrýchlenie, definované ako zmena rýchlosti na jednotku času. V klasickej mechanike je zrýchlenie úmerné čistej sile na častice, ktorá je konštantnou proporcionálnou hmotnosťou.

Typy pohybu v kinematike

V kinematike sa typy pohybu klasifikujú podľa hodnoty trajektórie a zrýchlenia. Týmto spôsobom sa rozlišujú nasledujúce typy pohybu:

1. Rovnomerný priamy pohyb (MRU): Keď je trajektória priamkou a zrýchlenie je nula.
2. Rovnomerne zrýchlený priamy pohyb (MRUA): Ak častica sleduje priamku a zrýchlenie je konštantné a rovnobežné rýchlosťou.
3. Rovnomerne oneskorený rektilineárny pohyb (MRUR): Keď je trajektória čiara, ale zrýchlenie ukazuje v smere v rozpore s rýchlosťou.
4. Parabolické hnutie: Je to pohyb vo vertikálnej rovine, ktorý vedie k parabolickej trajektórii a vyskytuje sa, keď sa objekt hodí do vzduchu. Parabolický pohyb je superpozícia rovnomerného horizontálneho priameho pohybu a zrýchlený vertikálny pohyb.
5. Rovnomerný kruhový pohyb (MCU): Vyskytuje sa, keď sa častica pohybuje po kruhu a opisuje rovnaké oblúky v rovnakých časoch.
6. Rovnomerne zrýchlený kruhový pohyb (MCUA): Je to ten, ktorý sa vyskytuje, keď sa častica pohybuje v kruhu, takže cestovaný oblúk sa časom zvyšuje po kvadratickom zákone.

Môže vám slúžiť: Pozdĺžne vlny: Charakteristiky, rozdiely, príklady V rovnomernom priamom pohybe mobilné prechádza rovnakými vzdialenosťami v rovnakých časoch, ako je uvedené na obrázku

Kinematika

Rýchlosť

Rýchlosť je miera, s akou sa mení poloha objektu. V niekoľkých presných podmienkach je možné povedať, že jedno auto ide rýchlejšie ako iné, ak sa jeho pozícia v rovnakom časovom období zmení viac.

Rýchlosť je kvocientom vzdialenosti prejdenej medzi časom, ktorý sa používa na cestovanie tejto vzdialenosti.

Ako príklad idú dve športové autá, jedno žlté a druhé červené autá.

Pozorovateľ na brehu cesty meria čas, ktorý potrebuje každej z nich, aby cestoval po 500 m sekcie a zistil, že žlté auto trvalo 10 s, zatiaľ čo Red trvalo 25 s.

Takže rýchlosť žltého auta je:

500 m/10 s = 50 m/s = 180 km/h

Zatiaľ čo červené auto má rýchlosť:

500 m/25 s = 20 m/s = 72 km/h

Pozorovateľ je istý, že žlté auto ide rýchlejšie ako červené. Aby som však poznal rýchlosť automobilov, je tiež potrebné poznať smer pohybu.

Ak pozorovateľ stanoví, že zľava doprava je to kladný smer a žlté auto ide v tomto smere, jeho rýchlosť bude +180 km/h.

Ale ak červené auto prichádza v opačnom smere, jeho rýchlosť bude -72 km/h.

Okamžitá rýchlosť a priemerná rýchlosť

Keď sa objekty pohybujú, môžu mať okamžité variácie svojej rýchlosti, v skutočnosti je to najbežnejšia situácia.

Môže vám slúžiť: negatívne zrýchlenie: vzorce, výpočet a vyriešené cvičenia

Napríklad v okamihu vzhľadom na rýchlomer 50 km/h automobilu, ale jeho hodnota postupne klesá až do 0 km/h kvôli červenej semafor. Potom sa svetlo zmení na zelenú a rýchlomer sa začína zvyšovať na hodnotu 40 km/h a zostáva takto, až kým sa auto nezastaví.

V takomto prípade sa rýchlosť v každom okamihu mení.

Ak bola predchádzajúca trasa vyrobená v celkovom čase 60 minút a celková vzdialenosť bola 20 km, potom bola priemerná rýchlosť:

20 km/ 60 min = 20 km/ 1 h = 20 km/ h.

Ale okrem toho priemerná rýchlosť neinformuje o variáciách, ktoré sa medzitým vyskytli.

Zrýchlenie

Zrýchlenie je zmena rýchlosti na jednotku času. Rýchlosť sa môže zmeniť v dôsledku variácií v:

• Rýchlosť
• Smer
• Obaja súčasne

Objekty, ktoré spadajú do zrýchlenia zážitku z voľného pádu, pretože v každom okamihu sa ich rýchlosť zvyšuje. Zrýchlenie telies na zemskom povrchu je približne G = 10 m/s², čo znamená, že rýchlosť počas pádu sa zvyšuje o 10 m/s na každú sekundu uplynutú.

Napríklad objekt, ktorý sa uvoľňuje z pokoja na 2 sekundy pádu, získa rýchlosť 20 m/s, čo predstavuje zníženie vzdialenosti o 20 metrov.

Ale ak k pádu dôjde 4 sekundy, potom získa rýchlosť 40 m/s a vzdialenosť prejdená počas jeho zostupu je očividne väčšia: 80 m.