Kinematikaning asosiy tushunchalari nimalardan iborat? Bu fan nima va u nimani o'rganadi? Bugun biz kinematika nima ekanligi, kinematikaning qanday asosiy tushunchalari vazifalarda joy olishi va ular nimani anglatishini muhokama qilamiz. Bundan tashqari, keling, biz tez-tez duch keladigan miqdorlar haqida gapiraylik.
Kinematika. Asosiy tushunchalar va ta'riflar
Avval bu nima haqida gapiraylik. Maktab kursida fizikaning eng ko'p o'rganiladigan bo'limlaridan biri mexanikadir. Undan noaniq tartibda molekulyar fizika, elektr, optika va boshqa ba'zi sohalar, masalan, yadro va atom fizikasi kuzatiladi. Ammo keling, mexanikani batafsil ko'rib chiqaylik. Fizikaning bu boʻlimi jismlarning mexanik harakatini oʻrganish bilan shugʻullanadi. U ba'zi naqshlarni o'rnatadi va usullarini o'rganadi.
Kinematika mexanikaning bir qismi sifatida
Oxirgi uch qismga bo'linadi: kinematika, dinamika va statika. Ushbu uchta kichik fanlar, agar siz ularni shunday deb atashingiz mumkin bo'lsa, ba'zi o'ziga xosliklarga ega. Masalan, statika mexanik tizimlarning muvozanat qoidalarini o'rganadi. Tarozi bilan assotsiatsiya darhol aqlga keladi. Dinamika jismlarning harakat qonunlarini o'rganadi, lekin ayni paytda ularga ta'sir qiluvchi kuchlarga e'tibor beradi. Ammo kinematik ham xuddi shunday qiladi, faqat kuchlar hisobga olinmaydi. Binobarin, vazifalarda o'sha jismlarning massasi hisobga olinmaydi.
Kinematikaning asosiy tushunchalari. Mexanik harakat
Bu fandagi mavzu moddiy nuqtadir. Bu ma'lum bir mexanik tizim bilan solishtirganda o'lchamlarini e'tiborsiz qoldiradigan jism sifatida tushuniladi. Bu ideallashtirilgan jism molekulyar fizika bo'limida ko'rib chiqiladigan ideal gazga o'xshaydi. Umuman olganda, moddiy nuqta tushunchasi umuman mexanikada ham, xususan kinematikada ham ancha muhim rol o'ynaydi. Tarjima harakati deb ataladigan eng keng tarqalgan harakat.
Bu nimani anglatadi va bu nima bo'lishi mumkin?
Odatda harakatlar aylanish va tarjimaga boʻlinadi. Tarjima harakati kinematikasining asosiy tushunchalari asosan formulalarda qo'llaniladigan miqdorlar bilan bog'liq. Ular haqida keyinroq gaplashamiz, ammo hozircha harakat turiga qaytaylik. Agar biz aylanish haqida gapiradigan bo'lsak, u holda tananing aylanayotgani aniq. Shunga ko'ra, tarjima harakati tananing tekislikdagi yoki chiziqli harakati deb ataladi.
Muammolarni yechishning nazariy asoslari
Kinematikaning asosiy tushunchalari va formulalari biz hozir ko'rib chiqmoqda, juda ko'p vazifalar mavjud. Bunga odatiy kombinatorika orqali erishiladi. Bu erda xilma-xillikning bir usuli noma'lum sharoitlarni o'zgartirishdir. Bitta va bir xil muammoni hal qilish maqsadini shunchaki o'zgartirish orqali boshqa nuqtai nazardan ko'rsatish mumkin. Masofa, tezlik, vaqt, tezlanishni topish talab qilinadi. Ko'rib turganingizdek, juda ko'p variantlar mavjud. Agar bu erga erkin tushish shartlarini kiritsak, bo'sh joyni tasavvur qilib bo'lmaydi.
Qiymatlar va formulalar
Avvalo, bitta band qilaylik. Ma'lumki, miqdorlar ikki tomonlama xususiyatga ega bo'lishi mumkin. Bir tomondan, ma'lum bir raqamli qiymat ma'lum bir qiymatga mos kelishi mumkin. Ammo boshqa tomondan, u tarqatish yo'nalishiga ham ega bo'lishi mumkin. Masalan, to'lqin. Optikada biz to'lqin uzunligi kabi tushunchaga duch kelamiz. Ammo agar kogerent yorug'lik manbai (xuddi shu lazer) mavjud bo'lsa, unda biz tekis polarizatsiyalangan to'lqinlar nurlari bilan ishlaymiz. Shunday qilib, to'lqin nafaqat uning uzunligini ko'rsatadigan raqamli qiymatga, balki ma'lum bir tarqalish yo'nalishiga ham mos keladi.
Klassik misol
Bunday holatlar mexanikada analogiya hisoblanadi. Aytaylik, oldimizda arava aylanib turibdi. tomonidanharakatning tabiati, biz uning tezligi va tezlanishining vektor xususiyatlarini aniqlashimiz mumkin. Oldinga harakatlanayotganda (masalan, tekis polda) buni qilish biroz qiyinroq bo'ladi, shuning uchun biz ikkita holatni ko'rib chiqamiz: arava yuqoriga aylanganda va pastga tushganda.
Keling, arava biroz qiyshayib ketayotganini tasavvur qilaylik. Bunday holda, agar unga tashqi kuchlar ta'sir qilmasa, u sekinlashadi. Ammo teskari vaziyatda, ya'ni arava pastga tushganda, u tezlashadi. Ikki holatda tezlik ob'ekt harakatlanayotgan tomonga yo'n altiriladi. Bu qoida sifatida qabul qilinishi kerak. Ammo tezlashtirish vektorni o'zgartirishi mumkin. Sekinlashayotganda u tezlik vektoriga qarama-qarshi yo'nalishda yo'n altiriladi. Bu sekinlashuvni tushuntiradi. Xuddi shunday mantiqiy zanjir ikkinchi holatga ham qo'llanilishi mumkin.
Boshqa qiymatlar
Biz hozirgina kinematikada ular nafaqat skalyar kattaliklar, balki vektor kattaliklar bilan ham ishlashlari haqida gapirdik. Endi buni bir qadam oldinga olib boraylik. Tezlik va tezlanishdan tashqari, muammolarni hal qilishda masofa va vaqt kabi xususiyatlar qo'llaniladi. Aytgancha, tezlik boshlang'ich va oniyga bo'linadi. Ulardan birinchisi ikkinchisining alohida holatidir. Bir lahzali tezlik - bu istalgan vaqtda topilishi mumkin bo'lgan tezlik. Va boshlang'ich bilan, ehtimol, hamma narsa aniq.
Vazifa
Nazariyaning katta qismi oldingi paragraflarda biz tomonidan o'rganilgan edi. Endi asosiy formulalarni berishgina qoladi. Ammo biz bundan ham yaxshiroq ish qilamiz: biz formulalarni nafaqat ko'rib chiqamiz, balki ularni muammoni hal qilishda ham qo'llaymiz.olingan bilimlarni yakunlash. Kinematika formulalarning butun majmuasidan foydalanadi, ularni birlashtirib, siz hal qilishingiz kerak bo'lgan hamma narsaga erishishingiz mumkin. Buni toʻliq tushunish uchun ikkita shart bilan bogʻliq muammo bor.
Velosipedchi marra chizigʻini kesib oʻtgandan keyin sekinlashadi. To'liq to'xtash uchun unga besh soniya kerak bo'ldi. U qanday tezlashuv bilan sekinlashganini, shuningdek, qancha tormoz masofasini bosib o'tishga muvaffaq bo'lganini bilib oling. Tormozlash masofasi chiziqli hisoblanadi, yakuniy tezlik nolga teng qabul qilinadi. Marra chizig'ini kesib o'tish vaqtida tezlik sekundiga 4 metr edi.
Aslida vazifa juda qiziq va bir qarashda koʻrinadigan darajada oddiy emas. Agar biz kinematikada masofa formulasini olishga harakat qilsak (S=Vot + (-) (da ^ 2/2)), unda hech narsa chiqmaydi, chunki biz ikkita o'zgaruvchiga ega bo'lgan tenglamaga ega bo'lamiz. Bunday holatda qanday harakat qilish kerak? Ikki yo'l bilan borishimiz mumkin: birinchi navbatda ma'lumotlarni V=Vo - at formulasiga almashtirish orqali tezlanishni hisoblang yoki u erdan tezlanishni ifodalang va uni masofa formulasiga almashtiring. Birinchi usuldan foydalanamiz.
Demak, yakuniy tezlik nolga teng. Dastlabki - soniyasiga 4 metr. Tegishli miqdorlarni tenglamaning chap va o'ng tomonlariga o'tkazish orqali biz tezlanish ifodasiga erishamiz. Mana: a=Vo/t. Shunday qilib, u sekundiga 0,8 metr kvadratga teng bo'ladi va tormozlash xususiyatiga ega bo'ladi.
Masofa formulasiga oʻting. Biz shunchaki unga ma'lumotlarni almashtiramiz. Javobni olamiz: to'xtash masofasi 10 metr.
