Kinematika nima? Bu ideallashtirilgan jismlarning harakatini tavsiflashning matematik va geometrik usullarini o'rganadigan mexanikaning kichik sohasi. Ular bir nechta toifalarga bo'linadi. Bugungi maqolamizning mavzusi qandaydir tarzda "nuqta kinematikasi" tushunchasi bilan bog'liq bo'lgan jihatlar bo'ladi. Biz ko'plab mavzularni yoritamiz, lekin biz eng asosiy tushunchalar va ularni ushbu sohada qo'llashning tushuntirishlaridan boshlaymiz.
Qaysi ob'ektlar hisobga olinadi?
Agar kinematika fizikaning turli oʻlchamdagi boʻshliqlarda jismlarning harakatini tasvirlashni oʻrganadigan boʻlimi boʻlsa, unda jismlarning oʻzlari bilan ishlash kerak, toʻgʻrimi? Nima xavf ostida ekanligini tezda tushunish uchun siz talabalar uchun mo'ljallangan multimedia darsini topishingiz mumkin. Kinematikani tushunish odatda oddiy, agar siz uning asoslarini tushunsangiz. Ular bilan tanishganingizda, nazariy jihatdan fizikaning ushbu bo'limi moddiy jismlarning harakat qonunlarini o'rganadigan ma'lumotlar mavjudligini sezasiz.ball. Ob'ektlarning ta'rifi qanday umumlashtirilganligiga e'tibor bering. Boshqa tomondan, moddiy nuqtalar kinematik tomonidan ko'rib chiqiladigan yagona ob'ektlar emas. Fizikaning bu bo'limi ham absolyut qattiq jismlarning, ham ideal suyuqliklarning harakat tamoyillarini o'rganadi. Ko'pincha bu uchta tushuncha bittaga birlashtiriladi, shunchaki "ideallashtirilgan ob'ektlar" deb aytiladi. Bu holda ideallashtirish hisob-kitoblarning konventsiyalari va mumkin bo'lgan tizimli xatolardan voz kechish uchun kerak. Agar siz moddiy nuqtaning ta'rifiga qarasangiz, u haqida quyidagilar yozilganligini sezasiz: bu mos keladigan vaziyatda o'lchamlarini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lgan jism. Buni quyidagicha tushunish mumkin: bosib o'tgan masofaga nisbatan ob'ektning chiziqli o'lchamlari ahamiyatsiz.
Tasvirlash uchun nima ishlatiladi?
Yuqorida aytib oʻtganimizdek, kinematika nuqta harakatini tasvirlashni oʻrganadigan mexanikaning kichik boʻlimidir. Ammo agar shunday bo'lsa, demak, bunday operatsiyalarni bajarish uchun aksiomatik kabi ba'zi fundamental tushunchalar va tamoyillar kerakmi? Ha. Va bizning holatlarimizda ular shunday. Birinchidan, kinematikada moddiy nuqtaga ta’sir etuvchi kuchlarga ortga qaramasdan masalalar yechish qoidasi hisoblanadi. Biz hammamiz yaxshi bilamizki, jismga ma'lum bir kuch ta'sir etsa, u tezlashadi yoki sekinlashadi. Va kinematik - bu tezlashtirish bilan ishlashga imkon beruvchi kichik bo'lim. Biroq, bu erda paydo bo'lgan kuchlarning tabiati hisobga olinmaydi. Harakatni tasvirlash uchun matematik tahlil usullari, chiziqli va fazoviy geometriya qo'llaniladi vaalgebra ham. Koordinata panjaralari va koordinatalarning o'zi ham ma'lum rol o'ynaydi. Ammo bu haqda biroz keyinroq gaplashamiz.
Yaratilish tarixi
Kinematikaga oid ilk asarlar buyuk olim Arastu tomonidan tuzilgan. Aynan u ushbu sanoatning ba'zi asosiy tamoyillarini shakllantirgan. Va uning asarlari va xulosalarida bir qancha noto'g'ri fikr va mulohazalar mavjud bo'lsa ham, uning asarlari hozirgi fizika uchun hamon katta ahamiyatga ega. Aristotel asarlarini keyinchalik Galiley Galiley o‘rgangan. U jismning erkin tushishi jarayonining qonuniyatlarini tadqiq qilganda, Piza minorasi bilan mashhur tajribalarni o'tkazdi. Galiley hamma narsani ichi va tashqarisi bilan o‘rganib, Aristotelning mulohazalari va xulosalarini qattiq tanqid ostiga oldi. Misol uchun, agar ikkinchisi kuch harakatning sababi deb yozgan bo'lsa, Galiley kuch tezlanishning sababi ekanligini isbotladi, lekin jism ko'tarilib, harakatlana boshlaydi va harakat qiladi. Aristotelning fikricha, jism faqat ma'lum bir kuch ta'siri ostida tezlikka erisha oladi. Ammo biz bu fikrning noto'g'ri ekanligini bilamiz, chunki bir xil tarjima harakati mavjud. Buni kinematika formulalari yana bir bor isbotlaydi. Keyingi savolga oʻtamiz.
Kinematika. Fizika. Asosiy tushunchalar
Ushbu bo'limda bir qator asosiy tamoyillar va ta'riflar mavjud. Asosiysidan boshlaylik.
Mexanik harakat
Ehtimol, maktab skameykasidan biz mexanik harakat deb hisoblanishi mumkin bo'lgan narsa haqida fikr yuritishga harakat qilmoqdamiz. Biz u bilan har kuni, har soatda, har soniyada ishlaymiz. Biz mexanik harakatni fazoda vaqt o'tishi bilan sodir bo'ladigan jarayonni, ya'ni tananing holatini o'zgartirishni ko'rib chiqamiz. Shu bilan birga, nisbiylik ko'pincha jarayonga nisbatan qo'llaniladi, ya'ni ular aytaylik, birinchi jismning pozitsiyasi ikkinchisining holatiga nisbatan o'zgargan deb aytishadi. Tasavvur qilaylik, boshlang'ich chiziqda ikkita mashinamiz bor. Operatorning oldiga chiqish yoki chiroqlar yondi - va mashinalar jo'naydi. Eng boshida allaqachon pozitsiya o'zgarishi mavjud. Bundan tashqari, siz bu haqda uzoq va zerikarli gapirishingiz mumkin: raqib haqida, start chizig'i haqida, doimiy tomoshabin haqida. Lekin, ehtimol, fikr aniq. Xuddi shu narsani bir yo'nalishda yoki turli yo'nalishlarda ketadigan ikki kishi haqida ham aytish mumkin. Ularning har birining bir-biriga nisbatan joylashuvi har daqiqada o‘zgaradi.
Malumot tizimi
Kinematika, fizika - bu fanlarning barchasi ma'lumot tizimi kabi fundamental tushunchadan foydalanadi. Darhaqiqat, u juda muhim rol o'ynaydi va deyarli hamma joyda amaliy masalalarda qo'llaniladi. Malumot ramkasiga yana ikkita muhim komponent ulanishi mumkin.
Koordinatalar panjarasi va koordinatalari
Oxirgilar raqamlar va harflar to'plamidan boshqa narsa emas. Muayyan mantiqiy sozlamalardan foydalanib, biz o'zimizni yaratishimiz mumkinbir o'lchovli yoki ikki o'lchovli koordinatali panjara, bu bizga ma'lum vaqt oralig'ida moddiy nuqta o'rnini o'zgartirishning eng oddiy muammolarini hal qilish imkonini beradi. Odatda, amalda X ("x") va Y ("y") o'qlari bilan ikki o'lchovli koordinatali panjara ishlatiladi. Uch oʻlchamli fazoda u Z oʻqini (“z”) qoʻshadi, bir oʻlchovli fazoda esa faqat X mavjud. Artilleriyachilar va skautlar koʻpincha koordinatalar bilan ishlaydi. Va biz ularni birinchi marta boshlang'ich maktabda, ma'lum uzunlikdagi segmentlarni chizishni boshlaganimizda uchratamiz. Axir, bitiruv boshi va oxirini ko‘rsatish uchun koordinatalardan foydalanishdan boshqa narsa emas.
Kinematika 10-sinf. Miqdorlar
Moddiy nuqtaning kinematikasiga oid masalalarni yechishda foydalaniladigan asosiy miqdorlar masofa, vaqt, tezlik va tezlanishdir. Keling, oxirgi ikkitasi haqida batafsilroq gaplashaylik. Bu miqdorlarning ikkalasi ham vektordir. Boshqacha qilib aytganda, ular nafaqat raqamli ko'rsatkichga, balki ma'lum bir oldindan belgilangan yo'nalishga ham ega. Tananing harakati tezlik vektori yo'n altirilgan yo'nalishda sodir bo'ladi. Shu bilan birga, agar bizda notekis harakat bo'lsa, tezlashtirish vektori haqida unutmaslik kerak. Tezlashtirish bir yo'nalishda yoki teskari yo'nalishda yo'n altirilishi mumkin. Agar ular birgalikda boshqarilsa, u holda tana tezroq va tezroq harakat qila boshlaydi. Agar ular qarama-qarshi bo'lsa, u holda ob'ekt to'xtaguncha sekinlashadi. Shundan so'ng, tezlashuv mavjud bo'lganda, tana teskari tezlikka ega bo'ladi, ya'ni u teskari yo'nalishda harakat qiladi. Bularning barchasi amalda kinematika tomonidan juda aniq ko'rsatilgan. 10-sinf aynan shundayfizikaning ushbu bo'limi yetarli darajada ochib berilgan davr.
Formulalar
Kinematik formulalar chiqish uchun ham, yodlash uchun ham juda oddiy. Masalan, ob'ektning ma'lum vaqt ichida bosib o'tgan masofasining formulasi quyidagicha: S=VoT + aT^2/2. Ko'rib turganimizdek, chap tomonda biz bir xil masofaga egamiz. O'ng tomonda siz dastlabki tezlikni, vaqtni va tezlanishni topishingiz mumkin. Plyus belgisi faqat shartli, chunki ob'ektni sekinlashtirish jarayonida tezlashuv salbiy skalyar qiymat olishi mumkin. Umuman olganda, harakatning kinematikasi bir turdagi tezlik mavjudligini nazarda tutadi, biz doimo "boshlang'ich", "yakuniy", "lahzali" deb aytamiz. Bir lahzali tezlik ma'lum bir vaqtning o'zida paydo bo'ladi. Ammo, agar siz shunday deb o'ylayotgan bo'lsangiz, unda yakuniy yoki boshlang'ich komponentlar uning o'ziga xos ko'rinishlaridan boshqa narsa emas, shunday emasmi? “Kinematika” mavzusi maktab o‘quvchilari orasida eng sevimli mavzudir, chunki u oddiy va qiziqarli.
Muammolarga misollar
Eng oddiy kinematikada juda xilma-xil vazifalarning butun toifalari mavjud. Ularning barchasi moddiy nuqtaning harakati bilan u yoki bu tarzda bog'langan. Masalan, ba'zilarida tananing ma'lum bir vaqt ichida bosib o'tgan masofasini aniqlash talab qilinadi. Bunday holda, dastlabki tezlik va tezlanish kabi parametrlarni bilish mumkin. Yoki, ehtimol, talabaga faqat tananing tezlashishini ifodalash va hisoblash zaruratidan iborat bo'lgan vazifa beriladi. Keling, bir misol keltiraylik. Avtomobil statik holatdan boshlanadi. Agar uning tezlashuvi uch metr bo'lsa, u 5 soniyada qancha masofani bosib o'tishga ulguradi?ikkinchi kvadratga bo'linganmi?
Bu muammoni hal qilish uchun bizga S=VoT + da ^ 2/2 formulasi kerak. Biz shunchaki mavjud ma'lumotlarni unga almashtiramiz. Bu tezlashuv va vaqt. E'tibor bering, Vot atamasi nolga aylanadi, chunki dastlabki tezlik nolga teng. Shunday qilib, biz 75 metrlik raqamli javobni olamiz. Mana, muammo hal qilindi.
Natijalar
Shunday qilib, biz asosiy tamoyillar va ta'riflarni aniqladik, formulaga misol keltirdik va ushbu kichik bo'limning yaratilish tarixi haqida gaplashdik. Fizika darslarida 7-sinfda tushunchasi kiritilgan kinematika relativistik (klassik bo'lmagan) bo'lim doirasida doimiy ravishda takomillashtirilmoqda.
