Quais são os conceitos básicos de cinemática? O que é essa ciência e o que ela estuda? Hoje falaremos sobre o que é cinemática, quais conceitos básicos de cinemática ocorrem nas tarefas e o que eles significam. Além disso, vamos falar sobre as quantidades com as quais lidamos com mais frequência.
Cinemática. Conceitos e definições básicos
Primeiro, vamos falar sobre o que é. Uma das seções de física mais estudadas no curso da escola é a mecânica. Ela é seguida em ordem indefinida pela física molecular, eletricidade, óptica e alguns outros ramos, como, por exemplo, a física nuclear e atômica. Mas vamos dar uma olhada mais de perto na mecânica. Este ramo da física lida com o estudo do movimento mecânico dos corpos. Estabelece alguns padrões e estuda seus métodos.
Cinemática como parte da mecânica
Esta última é dividida em três partes: cinemática, dinâmica e estática. Essas três subciências, se você pode chamá-las assim, têm algumas peculiaridades. Por exemplo, a estática estuda as regras para o equilíbrio de sistemas mecânicos. Uma associação com escalas vem imediatamente à mente. A dinâmica estuda as leis do movimento dos corpos, mas ao mesmo tempo presta atenção às forças que atuam sobre eles. Mas a cinemática faz o mesmo, apenas as forças não são levadas em consideração. Consequentemente, a massa desses mesmos corpos não é levada em consideração nas tarefas.
Conceitos básicos de cinemática. Movimento mecânico
O assunto nesta ciência é um ponto material. É entendido como um corpo, cujas dimensões, em comparação com um determinado sistema mecânico, podem ser desprezadas. Este chamado corpo idealizado é semelhante a um gás ideal, que é considerado na seção de física molecular. Em geral, o conceito de ponto material, tanto na mecânica em geral quanto na cinemática em particular, desempenha um papel bastante importante. O movimento de translação mais comumente considerado.
O que significa e o que poderia ser?
Geralmente os movimentos são divididos em rotacionais e translacionais. Os conceitos básicos da cinemática do movimento translacional estão relacionados principalmente às grandezas utilizadas nas fórmulas. Falaremos sobre eles mais tarde, mas por enquanto voltemos ao tipo de movimento. É claro que, se estamos falando de rotação, o corpo está girando. Assim, o movimento de translação será chamado de movimento do corpo em um plano ou linear.
Base teórica para resolução de problemas
Cinemática, cujos conceitos básicos e fórmulas estamos considerando agora, tem um grande número de tarefas. Isto é conseguido através da combinatória usual. Um método de diversidade aqui é mudar as condições desconhecidas. Um e o mesmo problema pode ser apresentado sob uma luz diferente simplesmente mudando o propósito de sua solução. É necessário encontrar distância, velocidade, tempo, aceleração. Como você pode ver, há um monte de opções. Se incluirmos as condições de queda livre aqui, o espaço se torna simplesmente inimaginável.
Valores e fórmulas
Primeiro de tudo, vamos fazer uma reserva. Como se sabe, as quantidades podem ter uma natureza dual. Por um lado, um determinado valor numérico pode corresponder a um determinado valor. Mas, por outro lado, também pode ter um sentido de distribuição. Por exemplo, uma onda. Em óptica, estamos diante de um conceito como comprimento de onda. Mas se houver uma fonte de luz coerente (o mesmo laser), estamos lidando com um feixe de ondas planas polarizadas. Assim, a onda corresponderá não apenas a um valor numérico que indica seu comprimento, mas também a uma determinada direção de propagação.
Exemplo clássico
Esses casos são uma analogia na mecânica. Digamos que um carrinho está rolando na nossa frente. Dea natureza do movimento, podemos determinar as características vetoriais de sua velocidade e aceleração. Será um pouco mais difícil fazer isso ao avançar (por exemplo, em um piso plano), então consideraremos dois casos: quando o carrinho rola para cima e quando rola para baixo.
Então vamos imaginar que o carrinho está subindo uma ligeira inclinação. Nesse caso, ele desacelerará se nenhuma força externa agir sobre ele. Mas na situação inversa, ou seja, quando o carrinho rola para baixo, ele acelera. A velocidade em dois casos é direcionada para onde o objeto está se movendo. Isso deve ser tomado como regra. Mas a aceleração pode mudar o vetor. Ao desacelerar, ele é direcionado na direção oposta ao vetor velocidade. Isso explica a desaceleração. Uma cadeia lógica semelhante pode ser aplicada à segunda situação.
Outros valores
Acabamos de falar sobre o fato de que em cinemática eles operam não apenas com grandezas escalares, mas também vetoriais. Agora vamos dar um passo adiante. Além da velocidade e da aceleração, na resolução de problemas, são utilizadas características como distância e tempo. By the way, a velocidade é dividida em inicial e instantânea. O primeiro deles é um caso especial do segundo. A velocidade instantânea é a velocidade que pode ser encontrada a qualquer momento. E com a inicial, provavelmente, tudo fica claro.
Tarefa
Grande parte da teoria foi estudada por nós anteriormente nos parágrafos anteriores. Agora resta apenas dar as fórmulas básicas. Mas faremos ainda melhor: não apenas consideraremos as fórmulas, mas também as aplicaremos ao resolver o problema parafinalizar o conhecimento adquirido. A cinemática usa todo um conjunto de fórmulas, combinando-as, você pode conseguir tudo o que precisa para resolver. Aqui está um problema com duas condições para entender isso completamente.
Um ciclista desacelera após cruzar a linha de chegada. Ele levou cinco segundos para parar completamente. Descubra com que aceleração ele desacelerou, bem como quanta distância de frenagem ele conseguiu cobrir. A distância de frenagem é considerada linear, a velocidade final é tomada igual a zero. No momento de cruzar a linha de chegada, a velocidade era de 4 metros por segundo.
Na verdade, a tarefa é bastante interessante e não tão simples quanto pode parecer à primeira vista. Se tentarmos pegar a fórmula da distância na cinemática (S=Vot + (-) (em ^ 2/2)), então nada acontecerá, pois teremos uma equação com duas variáveis. Como proceder em tal caso? Podemos seguir dois caminhos: primeiro calcular a aceleração substituindo os dados na fórmula V=Vo - at, ou expressar a aceleração a partir daí e substituí-la na fórmula da distância. Vamos usar o primeiro método.
Então, a velocidade final é zero. Inicial - 4 metros por segundo. Ao transferir as quantidades correspondentes para os lados esquerdo e direito da equação, obtemos uma expressão para aceleração. Aqui está: a=Vo/t. Assim, será igual a 0,8 metros por segundo ao quadrado e terá um caráter de frenagem.
Vá para a fórmula da distância. Nós simplesmente substituímos dados nele. Nós temos a resposta: a distância de parada é de 10 metros.
