O que é cinemática? Este é um subcampo da mecânica que estuda os métodos matemáticos e geométricos de descrever o movimento de objetos idealizados. Eles se enquadram em várias categorias. O tema do artigo de hoje serão aspectos que estão de alguma forma relacionados ao conceito de "cinemática pontual". Abordaremos muitos tópicos, mas começaremos com os conceitos e explicações mais fundamentais de sua aplicação nesta área.
Quais objetos são considerados?
Se a cinemática é um ramo da física que estuda como descrever o movimento de corpos em espaços de diferentes tamanhos, então você precisa operar com os próprios corpos, certo? Para entender rapidamente o que está em jogo, você pode encontrar uma aula multimídia projetada para alunos. A cinemática é geralmente simples de entender, se você entender o básico. Quando você se familiarizar com eles, notará que na teoria há informações de que esse ramo da física estuda as leis do movimento dos objetos materiais.pontos. Observe como a definição de objetos é generalizada. Por outro lado, os pontos materiais não são os únicos objetos considerados pela cinemática. Este ramo da física estuda os princípios do movimento de corpos absolutamente rígidos e fluidos ideais. Muitas vezes, todos esses três conceitos são combinados em um, simplesmente dizendo "objetos idealizados". A idealização neste caso é necessária para as convenções de cálculos e o afastamento de possíveis erros sistemáticos. Se você olhar para a definição de um ponto material, você notará que o seguinte está escrito sobre ele: este é um corpo cujas dimensões podem ser desprezadas na situação correspondente. Isso pode ser entendido da seguinte forma: em comparação com a distância percorrida, as dimensões lineares do objeto são desprezíveis.
O que é usado para descrever?
Como mencionado anteriormente, a cinemática é uma subseção da mecânica que estuda como descrever o movimento de um ponto. Mas se é assim, isso significa que alguns conceitos e princípios fundamentais, como os axiomáticos, são necessários para realizar tais operações? Sim. E no nosso caso são. Primeiro, em cinemática é uma regra resolver problemas sem olhar para trás, para as forças que atuam em um ponto material. Todos nós sabemos perfeitamente que um corpo irá acelerar ou desacelerar se uma certa força agir sobre ele. E a cinemática é a subseção que permite operar com aceleração. No entanto, a natureza das forças emergentes não é considerada aqui. Para descrever o movimento, são utilizados métodos de análise matemática, geometria linear e espacial, etambém álgebra. As grades de coordenadas e as próprias coordenadas também desempenham um certo papel. Mas falaremos sobre isso um pouco mais tarde.
História da Criação
Os primeiros trabalhos sobre cinemática foram compilados pelo grande cientista Aristóteles. Foi ele quem formou alguns dos princípios fundamentais desta indústria. E mesmo que suas obras e conclusões contenham uma série de opiniões e reflexões errôneas, suas obras ainda são de grande valor para a física moderna. As obras de Aristóteles foram posteriormente estudadas por Galileu Galilei. Ele realizou os famosos experimentos com a Torre Inclinada de Pisa, quando investigou as leis do processo de queda livre de um corpo. Tendo estudado tudo por dentro e por fora, Galileu submeteu as reflexões e conclusões de Aristóteles a duras críticas. Por exemplo, se este escreveu que a força é a causa do movimento, Galileu provou que a força é a causa da aceleração, mas não que o corpo vai pegar e começar a se mover e se mover. Segundo Aristóteles, um corpo só poderia adquirir velocidade quando submetido a uma certa força. Mas sabemos que esta opinião é errônea, pois há um movimento de translação uniforme. Isso é mais uma vez provado pelas fórmulas da cinemática. E vamos para a próxima pergunta.
Cinemática. Física. Conceitos básicos
Existem vários princípios e definições fundamentais nesta seção. Vamos começar com o principal.
Movimento mecânico
Provavelmente, do banco da escola estamos tentando colocar a ideia do que pode ser considerado um movimento mecânico. Lidamos com isso diariamente, a cada hora, a cada segundo. Consideraremos o movimento mecânico um processo que ocorre no espaço ao longo do tempo, ou seja, uma mudança na posição de um corpo. Ao mesmo tempo, a relatividade é frequentemente aplicada ao processo, ou seja, eles dizem que a posição do primeiro corpo mudou em relação à posição do segundo. Vamos imaginar que temos dois carros na linha de partida. O sinal verde do operador ou as luzes acendem - e os carros decolam. No início já há uma mudança de posição. Além disso, você pode falar sobre isso por muito tempo e de forma tediosa: em relação a um competidor, em relação à linha de partida, em relação a um espectador fixo. Mas talvez a ideia seja clara. O mesmo pode ser dito sobre duas pessoas que vão em uma direção ou em direções diferentes. A posição de cada um deles em relação ao outro muda a cada momento.
Sistema de referência
Cinemática, física - todas essas ciências usam um conceito tão fundamental como quadros de referência. Na verdade, ele desempenha um papel muito importante e é usado em problemas práticos em quase todos os lugares. Dois componentes mais importantes podem ser conectados com o quadro de referência.
Grade de coordenadas e coordenadas
Estes últimos nada mais são do que uma coleção de números e letras. Usando certas configurações lógicas, podemos compor nossas própriasuma grade de coordenadas unidimensional ou bidimensional, que nos permitirá resolver os problemas mais simples de mudar a posição de um ponto material durante um determinado período de tempo. Normalmente, na prática, uma grade de coordenadas bidimensional é usada com os eixos X ("x") e Y ("y"). No espaço tridimensional, ele adiciona o eixo Z (“z”), e no espaço unidimensional, apenas o X. Artilharia e batedores geralmente trabalham com coordenadas. E pela primeira vez os encontramos na escola primária, quando começamos a desenhar segmentos de um certo comprimento. Afinal, a graduação nada mais é do que o uso de coordenadas para indicar o início e o fim.
Cinemática Grau 10. Quantidades
As principais grandezas utilizadas na resolução de problemas sobre a cinemática de um ponto material são distância, tempo, velocidade e aceleração. Vamos falar sobre os dois últimos em mais detalhes. Ambas as quantidades são vetoriais. Em outras palavras, eles não têm apenas um indicador numérico, mas também uma certa direção predeterminada. O movimento do corpo ocorrerá na direção em que o vetor velocidade é direcionado. Ao mesmo tempo, não devemos esquecer o vetor aceleração se tivermos um caso de movimento irregular. A aceleração pode ser direcionada na mesma direção ou na direção oposta. Se eles forem codirigidos, então o corpo começará a se mover cada vez mais rápido. Se forem opostos, o objeto desacelerará até parar. Depois disso, na presença de aceleração, o corpo adquirirá a velocidade oposta, ou seja, se moverá na direção oposta. Tudo isso na prática é muito, muito claramente mostrado pela cinemática. 10º ano é só issoo período em que esta seção da física é suficientemente divulgada.
Fórmulas
As fórmulas cinemáticas são bastante simples tanto para saída quanto para memorização. Por exemplo, a fórmula para a distância percorrida por um objeto em um determinado tempo é a seguinte: S=VoT + aT^2/2. Como podemos ver, no lado esquerdo temos exatamente a mesma distância. No lado direito, você pode encontrar a velocidade inicial, tempo e aceleração. O sinal de mais é apenas condicional, pois a aceleração pode assumir um valor escalar negativo durante o processo de desaceleração do objeto. Em geral, a cinemática do movimento implica a existência de um tipo de velocidade, dizemos constantemente “inicial”, “final”, “instantâneo”. A velocidade instantânea aparece em um determinado momento. Mas afinal, se você pensa assim, então os componentes finais ou iniciais nada mais são do que suas manifestações particulares, certo? O tópico "Cinemática" é provavelmente o favorito entre os alunos, porque é simples e interessante.
Exemplos de problemas
Na cinemática mais simples, existem categorias inteiras de tarefas muito diferentes. Todos eles estão conectados de uma forma ou de outra com o movimento de um ponto material. Por exemplo, em alguns é necessário determinar a distância percorrida pelo corpo em um determinado tempo. Neste caso, parâmetros como velocidade inicial e aceleração podem ser conhecidos. Ou talvez o aluno receba uma tarefa, que consistirá apenas na necessidade de expressar e calcular a aceleração do corpo. Vamos dar um exemplo. O carro parte de uma posição estática. Que distância ele terá tempo para percorrer em 5 segundos se sua aceleração for de 3 metros,dividido por um segundo ao quadrado?
Para resolver este problema, precisamos da fórmula S=VoT + at^2/2. Simplesmente substituímos os dados disponíveis nele. É aceleração e tempo. Observe que o termo Vot irá para zero, pois a velocidade inicial é zero. Assim, obtemos uma resposta numérica de 75 metros. Pronto, problema resolvido.
Resultados
Assim, descobrimos os princípios e definições fundamentais, demos um exemplo de fórmula e conversamos sobre a história da criação desta subseção. A cinemática, cujo conceito é introduzido na sétima série nas aulas de física, continua a ser constantemente aprimorada no âmbito da seção relativística (não clássica).
