Κινηματική Ιστορία, Αρχές, Φόρμουλες, Ασκήσεις

Το κινηματική είναι ο τομέας της φυσικής (ειδικότερα της κλασικής μηχανικής) που ασχολείται με τη μελέτη της κίνησης των σωμάτων χωρίς να λαμβάνει υπόψη τις αιτίες της. Επικεντρώνεται στη μελέτη των τροχιών των σωμάτων με την πάροδο του χρόνου μέσω της χρήσης μεγεθών όπως η μετατόπιση, η ταχύτητα και η επιτάχυνση.

Μερικά από τα θέματα που καλύπτονται από την κινηματική είναι η ταχύτητα με την οποία ένα τρένο κινείται, το χρόνο που χρειάζεται για να πάρετε το λεωφορείο προς τον προορισμό σας, επιτάχυνση απαιτούν αεροπλάνο κατά την απογείωση για να επιτευχθεί η ταχύτητα που απαιτείται για την απογείωση, μεταξύ άλλων.

Για το σκοπό αυτό, η κινηματική καταφεύγει σε ένα σύστημα συντεταγμένων που επιτρέπει την περιγραφή των τροχιών. Αυτό το σύστημα χωρικών συντεταγμένων ονομάζεται σύστημα αναφοράς. Ο κλάδος της φυσικής που ασχολείται με τη μελέτη των κινημάτων λαμβάνοντας υπόψη τις αιτίες τους (δυνάμεις), είναι η δυναμική.

Ευρετήριο

• 1 Ιστορία
  • 1.1 Συμβολή του Pierre Varignon
• 2 Τι μαθαίνει;?
• 3 Αρχές
• 4 Τύποι και εξισώσεις
  • 4.1 Ταχύτητα
  • 4.2 Επιτάχυνση
  • 4.3 Ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση
  • 4.4 Ομοιόμορφα επιταχυνόμενη ευθύγραμμη κίνηση
• 5 Η άσκηση λύνεται
• 6 Αναφορές

Ιστορία

Ετυμολογικά, η λέξη κινηματική έχει την προέλευσή της στον ελληνικό όρο κινηματικος (kynēmatikos), που σημαίνει κίνηση ή μετατόπιση. Όχι μάταια, το πρώτο αρχείο μελετών σχετικά με το κίνημα αντιστοιχεί στους Έλληνες φιλόσοφους και αστρονόμους.

Ωστόσο, δεν ήταν μέχρι το δέκατο τέταρτο αιώνα, όταν οι πρώτες έννοιες της κινηματικής, που είναι μέσα στο δόγμα της έντασης των μορφών ή υπολογισμούς θεωρία (υπολογισμούς). Αυτές οι εξελίξεις έγιναν από τους επιστήμονες William Heytesbury, Richard Swineshead και Nicolás Oresme.

Αργότερα, γύρω στο 1604, το Galileo Galilei που πραγματοποιούνται μελέτες του κινήματος στην ελεύθερη πτώση των σωμάτων και των σφαιρών σε κεκλιμένα επίπεδα.

Μεταξύ άλλων, το Galileo ενδιαφέρθηκε να καταλάβει πώς κινήθηκαν οι πλανήτες και τα πυροβόλα όπλα..

Συνεισφορά του Pierre Varignon

Θεωρείται ότι η αρχή της σύγχρονης κινηματικής έλαβε χώρα με την παρουσίαση του Pierre Varignon τον Ιανουάριο του 1700 στη Βασιλική Ακαδημία Επιστημών στο Παρίσι.

Στην παρουσίαση αυτή έδωσε έναν ορισμό της έννοιας της επιτάχυνσης και έδειξε πώς μπορεί να συναχθεί από την στιγμιαία ταχύτητα, χρησιμοποιώντας μόνο τον υπολογισμό του διαφορικού.

Συγκεκριμένα, η κινηματική όρος επινοήθηκε από τον Andre-Marie Ampere, ο οποίος διευκρινίζεται τι η περιεκτικότητα των κινηματικής ήταν και τοποθετήθηκαν μέσα στο πεδίο της μηχανικής.

Τέλος, με την ανάπτυξη από τον Albert Einstein της Θεωρίας της Ειδικής Σχετικότητας, ξεκίνησε μια νέα περίοδος. είναι αυτό που είναι γνωστό ως η σχετικιστική κινηματική, στην οποία ο χώρος και ο χρόνος δεν έχουν πλέον απόλυτο χαρακτήρα.

Τι μελετάει?

Η κινηματική επικεντρώνεται στη μελέτη της κίνησης των σωμάτων χωρίς να αναλύσει τις αιτίες τους. Γι 'αυτό χρησιμοποιεί την κίνηση ενός σημείου υλικού, σαν μια ιδανική αναπαράσταση του σώματος σε κίνηση.

Αρχές

Η κίνηση των σωμάτων μελετάται από την άποψη ενός παρατηρητή (εσωτερικού ή εξωτερικού) στο πλαίσιο ενός συστήματος αναφοράς. Έτσι, η κινηματική εξηγεί μαθηματικά πώς κινείται το σώμα από τη μεταβολή των συντεταγμένων της θέσης του σώματος με το χρόνο.

Με αυτό τον τρόπο, η λειτουργία που επιτρέπει την έκφραση της τροχιάς του σώματος όχι μόνο εξαρτάται από το χρόνο, αλλά εξαρτάται επίσης από την ταχύτητα και την επιτάχυνση.

Στην κλασική μηχανική, ο χώρος θεωρείται ως απόλυτος χώρος. Ως εκ τούτου, είναι ένας χώρος ανεξάρτητος από τα σωματικά σώματα και την εκτόπισή τους. Επίσης, θεωρήστε ότι όλοι οι φυσικοί νόμοι πληρούνται σε οποιαδήποτε περιοχή του χώρου.

Ομοίως, η κλασική μηχανική θεωρεί ότι ο χρόνος είναι ένα απόλυτο χρόνο που έχει παρέλθει κατά τον ίδιο τρόπο σε οποιαδήποτε περιοχή του χώρου, ανεξάρτητα από την κίνηση των φορέων και κάθε φυσικής φαινόμενο που μπορεί να συμβεί.

Τύποι και εξισώσεις

Ταχύτητα

Η ταχύτητα είναι το μέγεθος που επιτρέπει να συσχετιστεί ο χώρος που διανύθηκε και ο χρόνος που ξοδεύεται. Η ταχύτητα μπορεί να επιτευχθεί με τη λήψη της θέσης σε σχέση με το χρόνο.

v = ds / dt

Σε αυτόν τον τύπο s αντιπροσωπεύει τη θέση του σώματος, v είναι η ταχύτητα του σώματος και t είναι ο χρόνος.

Επιτάχυνση

Η επιτάχυνση είναι το μέγεθος που επιτρέπει τη συσχέτιση της μεταβολής της ταχύτητας με το χρόνο. Η επιτάχυνση μπορεί να επιτευχθεί εξάγοντας την ταχύτητα σε σχέση με το χρόνο.

a = dv / dt

Σε αυτή την εξίσωση a αντιπροσωπεύει την επιτάχυνση του σώματος σε κίνηση.

Ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση

Όπως υποδηλώνει το όνομά του, είναι μια κίνηση στην οποία η μετατόπιση γίνεται σε ευθεία γραμμή. Δεδομένου ότι είναι ομοιόμορφη, είναι μια κίνηση στην οποία η ταχύτητα είναι σταθερή και στην οποία, κατά συνέπεια, η επιτάχυνση είναι μηδέν. Η εξίσωση της ομοιόμορφης ευθύγραμμης κίνησης είναι:

s = s₀ + v / t

Σε αυτόν τον τύπο s₀ αντιπροσωπεύει την αρχική θέση.

Ομοιόμορφα επιταχυνόμενη ευθύγραμμη κίνηση

Και πάλι, είναι μια κίνηση στην οποία η μετατόπιση συμβαίνει σε ευθεία γραμμή. Δεδομένου ότι επιταχύνεται ομοιόμορφα, είναι μια κίνηση στην οποία η ταχύτητα δεν είναι σταθερή, καθώς ποικίλει ως συνέπεια επιτάχυνσης. Οι εξισώσεις της ομοιόμορφα επιταχυνόμενης ευθύγραμμης κίνησης είναι οι εξής:

v = v₀ + a ∙ t

s = s₀ + v₀ ∙ t + 0,5 ∙ a t²

Σε αυτά τα v₀ είναι η αρχική ταχύτητα και η είναι η επιτάχυνση.

Αποφασισμένη άσκηση

Η εξίσωση της κίνησης ενός σώματος εκφράζεται με την ακόλουθη έκφραση: s (t) = 10t + t². Προσδιορίστε:

α) Ο τύπος της κίνησης.

Πρόκειται για μια ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση, καθώς έχει σταθερή επιτάχυνση 2 m / s².

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s²

β) Η θέση 5 δευτερόλεπτα μετά την έναρξη της κίνησης.

s (5) = 10,5 + 5²= 75 μ

γ) Την ταχύτητα που έχουν περάσει 10 δευτερόλεπτα από την έναρξη της κίνησης.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

δ) Ο χρόνος που απαιτείται για την επίτευξη ταχύτητας 40 m / s.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

Αναφορές

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Φυσική Τόμος 1. Cecsa.
2. Θωμάς Γουάλας Ράιτ (1896). Στοιχεία Μηχανικής, Συμπεριλαμβανομένης της Κινηματικής, Κινητικής και Στατικής. E και FN Spon.
3. P. P. Teodorescu (2007). "Κινηματική". Μηχανικά Συστήματα, Κλασικά Μοντέλα: Μηχανική Σωματιδίων. Springer.
4. Κινηματική (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 28 Απριλίου 2018, από το es.wikipedia.org.
5. Κινηματική. (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 28 Απριλίου 2018, από το en.wikipedia.org.