Mada ya makala yetu ya leo itakuwa kinematics ya nyenzo. Yote yanahusu nini? Ni dhana gani zinazoonekana ndani yake na ni ufafanuzi gani unapaswa kutolewa kwa neno hili? Tutajaribu kujibu maswali haya na mengine mengi leo.
Ufafanuzi na dhana
Kinematics ya nyenzo ya uhakika si chochote zaidi ya sehemu ndogo ya fizikia inayoitwa "mechanics". Yeye, kwa upande wake, anasoma mifumo ya mwendo wa miili fulani. Kinematics ya hatua ya nyenzo pia inahusika na tatizo hili, lakini haifanyi kwa njia ya jumla. Kwa kweli, kifungu hiki kinasoma njia zinazokuruhusu kuelezea harakati za miili. Katika kesi hii, miili tu inayoitwa bora inafaa kwa utafiti. Hizi ni pamoja na: hatua ya nyenzo, mwili mgumu kabisa na gesi bora. Hebu fikiria dhana kwa undani zaidi. Sisi sote tunajua kutoka kwa benchi ya shule kwamba ni desturi kuita hatua ya nyenzo mwili, vipimo ambavyo katika hali fulani vinaweza kupuuzwa. Kwa njia, kinematics ya mwendo wa kutafsiri wa hatua ya nyenzo kwa mara ya kwanza huanzakuonekana katika vitabu vya fizikia vya darasa la saba. Hii ndio tawi rahisi zaidi, kwa hivyo ni rahisi zaidi kuanza kufahamiana na sayansi kwa msaada wake. Swali tofauti ni nini vipengele vya kinematics ya hatua ya nyenzo. Kuna mengi yao, na kwa masharti yanaweza kugawanywa katika viwango kadhaa na ugumu tofauti wa kuelewa. Ikiwa tunazungumza, kwa mfano, juu ya vector ya radius, basi, kwa kanuni, hakuna chochote ngumu katika ufafanuzi wake. Hata hivyo, utakubali kwamba itakuwa rahisi zaidi kwa mwanafunzi kuielewa kuliko kwa mwanafunzi wa shule ya kati au ya upili. Na kusema ukweli, hakuna haja ya kueleza sifa za muhula huu kwa wanafunzi wa shule ya upili.
Historia fupi ya uundaji wa kinematiki
Miaka mingi iliyopita, mwanasayansi mashuhuri Aristotle alitumia sehemu kubwa ya muda wake wa bure katika utafiti na maelezo ya fizikia kama sayansi tofauti. Pia alifanya kazi kwenye kinematics, akijaribu kuwasilisha nadharia zake kuu na dhana, kwa njia moja au nyingine inayotumiwa katika majaribio ya kutatua shida za vitendo na hata za kila siku. Aristotle alitoa mawazo ya awali kuhusu vipengele vya kinematics ya nyenzo ni nini. Kazi na kazi Zake ni za thamani sana kwa wanadamu wote. Walakini, katika hitimisho lake alifanya idadi kubwa ya makosa, na sababu ya hii ilikuwa maoni potofu na makosa fulani. Wakati fulani, mwanasayansi mwingine, Galileo Galilei, alipendezwa na kazi za Aristotle. Moja ya nadharia za kimsingi zilizotolewa na Aristotle ni kwamba harakati za mwilihutokea tu ikiwa inatekelezwa kwa nguvu fulani, iliyoamuliwa na ukubwa na mwelekeo. Galileo alithibitisha kwamba hilo lilikuwa kosa. Nguvu itaathiri parameter ya kasi ya harakati, lakini hakuna zaidi. Kiitaliano alionyesha kuwa nguvu ndio sababu ya kuongeza kasi, na inaweza kutokea tu kwa pamoja. Pia, Galileo Galilei alitilia maanani sana uchunguzi wa mchakato wa kuanguka bure, akipata mifumo inayofaa. Labda kila mtu anakumbuka majaribio yake maarufu, ambayo alifanya kwenye Mnara wa Leaning wa Pisa. Mwanafizikia Ampère pia alitumia misingi ya suluhu za kinematic katika kazi zake.
Dhana za awali
Kama ilivyotajwa awali, kinematiki ni utafiti wa njia za kuelezea mwendo wa vitu vilivyoboreshwa. Katika kesi hii, misingi ya uchambuzi wa hisabati, algebra ya kawaida na jiometri inaweza kutumika katika mazoezi. Lakini ni dhana gani (dhana haswa, na sio ufafanuzi wa idadi ya parametric) zina msingi wa kifungu hiki cha fizikia? Kwanza, kila mtu anapaswa kuelewa wazi kwamba kinematics ya mwendo wa kutafsiri wa nukta ya nyenzo huzingatia mwendo bila kuzingatia viashiria vya nguvu. Hiyo ni, kutatua shida zinazolingana, hatuitaji fomula zinazohusiana na nguvu. Haizingatiwi na kinematics, haijalishi ni ngapi kati yao - moja, mbili, tatu, angalau mia kadhaa elfu. Walakini, uwepo wa kuongeza kasi bado hutolewa. Katika idadi ya matatizo, kinematics ya harakati ya hatua ya nyenzo inaelezea kuamua ukubwa wa kuongeza kasi. Walakini, sababu za jambo hili (ambayo ni, nguvu naasili yao) hazizingatiwi lakini zimeachwa.
Ainisho
Tuligundua kwamba kinematics huchunguza na kutumia mbinu za kuelezea msogeo wa miili bila kuzingatia nguvu zinazoikabili. Kwa njia, sehemu nyingine ya mechanics, inayoitwa mienendo, inahusika na kazi hiyo. Tayari huko, sheria za Newton zinatumika, ambayo inaruhusu katika mazoezi kuamua vigezo vingi na kiasi kidogo cha data inayojulikana ya awali. Dhana za kimsingi za kinematics za hatua ya nyenzo ni nafasi na wakati. Na kuhusiana na maendeleo ya sayansi kwa ujumla na katika eneo hili, swali liliibuka kuhusu kufaa kwa kutumia mchanganyiko huo.
Tangu mwanzo kulikuwa na mchezo wa kinematiki wa kitambo. Tunaweza kusema kwamba inajulikana sio tu kwa kuwepo kwa mapungufu ya muda na ya anga, lakini pia uhuru wao kutoka kwa uchaguzi wa sura moja au nyingine ya kumbukumbu. Kwa njia, tutazungumza juu ya hii baadaye kidogo. Sasa hebu tueleze kile tunachozungumzia. Katika kesi hii, sehemu itazingatiwa kuwa muda wa anga, na muda wa muda utazingatiwa kuwa muda wa muda. Kila kitu kinaonekana kuwa wazi. Kwa hivyo, mapengo haya yatazingatiwa katika kinematiki za kitamaduni kama kamili, isiyobadilika, kwa maneno mengine, huru ya mpito kutoka kwa sura moja ya kumbukumbu hadi nyingine. Kama biashara relativistic kinematics. Ndani yake, mapungufu wakati wa mpito kati ya mifumo ya kumbukumbu inaweza kubadilika. Itakuwa sahihi zaidi kusema kwamba hawawezi, lakini lazima, pengine. Kwa sababu hii, samtidiga ya mbilimatukio random pia inakuwa jamaa na chini ya kuzingatia maalum. Ndiyo maana katika kinematics relativitiki dhana mbili - nafasi na wakati - zimeunganishwa kuwa moja.
Kinematics ya uhakika wa nyenzo: kasi, kuongeza kasi na kiasi kingine
Ili kuelewa angalau kifungu hiki kidogo cha fizikia, unahitaji kuvinjari dhana muhimu zaidi, kujua ufafanuzi na kufikiria hii au idadi hiyo ni nini kwa maneno ya jumla. Hakuna chochote ngumu katika hili, kwa kweli, kila kitu ni rahisi sana na rahisi. Fikiria, pengine, kwa kuanzia, dhana za kimsingi zinazotumika katika matatizo ya kinematiki.
Harakati
Usogeo wa kimitambo tutazingatia mchakato ambapo kitu kimoja au kingine kilichoboreshwa hubadilisha mkao wake angani. Katika kesi hii, tunaweza kusema kwamba mabadiliko hutokea kuhusiana na miili mingine. Pia ni lazima kuzingatia ukweli kwamba uanzishwaji wa muda fulani wa muda kati ya matukio mawili hutokea wakati huo huo. Kwa mfano, itawezekana kutenganisha muda fulani ulioundwa wakati uliopita kati ya mwili unaofika kutoka nafasi moja hadi nyingine. Pia tunaona kwamba miili katika kesi hii inaweza na itaingiliana na kila mmoja, kulingana na sheria za jumla za mechanics. Hivi ndivyo kinematics ya sehemu ya nyenzo mara nyingi hufanya kazi nayo. Mfumo wa marejeleo ni dhana inayofuata ambayo imeunganishwa nayo kwa njia isiyoweza kutenganishwa.
Kuratibu
Zinaweza kuitwa data ya kawaida inayokuruhusu kubainisha nafasi ya mwili kwa wakati mmoja. Kuratibu zimeunganishwa kwa njia isiyoweza kutenganishwa na dhana ya mfumo wa kumbukumbu, pamoja na gridi ya kuratibu. Mara nyingi huwa ni mchanganyiko wa herufi na nambari.
Vekta ya radius
Kutoka kwa jina inapaswa kuwa wazi ni nini. Walakini, wacha tuzungumze juu ya hii kwa undani zaidi. Ikiwa hatua inasonga kwenye trajectory fulani, na tunajua hasa mwanzo wa mfumo fulani wa kumbukumbu, basi tunaweza kuchora vector ya radius wakati wowote. Itaunganisha nafasi ya mwanzo ya nukta na nafasi ya papo hapo au ya mwisho.
Trajectory
Itaitwa mstari unaoendelea, ambao umewekwa kama matokeo ya kusogezwa kwa nyenzo katika mfumo fulani wa marejeleo.
Kasi (zote za mstari na za angular)
Hii ni thamani inayoweza kujua kasi ya mwili kupita katika kipindi fulani cha umbali.
Kuongeza kasi (zote za angular na za mstari)
Inaonyesha kwa sheria gani na jinsi kigezo cha kasi cha mwili kinabadilika.
Labda, hizi hapa - vipengele vikuu vya kinematics ya uhakika wa nyenzo. Ikumbukwe kwamba kasi na kuongeza kasi ni wingi wa vector. Na hii ina maana kwamba hawana tu thamani fulani ya dalili, lakini pia mwelekeo fulani. Kwa njia, wanaweza kuelekezwa kwa mwelekeo mmoja na kwa mwelekeo tofauti. Katika kesi ya kwanza, mwili utaongeza kasi, katika pili utapungua.
Kazi rahisi
Kinematics ya sehemu ya nyenzo (kasi, kasi, kasi na umbali ambamo kuna dhana za kimsingi) inajumuisha sio tu idadi kubwa ya majukumu, lakini mengi ya kategoria zao tofauti. Hebu tujaribu kutatua tatizo rahisi kwa kubainisha umbali unaosafirishwa na mwili.
Tuseme masharti tuliyo nayo ni kama ifuatavyo. Gari la dereva liko kwenye mstari wa kuanzia. Opereta anatoa idhini kwa bendera, na gari linapaa kwa ghafla. Amua ikiwa anaweza kuweka rekodi mpya katika mashindano ya wanariadha, ikiwa kiongozi anayefuata alifunika umbali wa mita mia moja kwa sekunde 7.8. Chukua mwendo wa kasi wa gari sawa na mita 3 kugawanywa na mraba wa pili.
Kwa hivyo, jinsi ya kutatua tatizo hili? Inafurahisha sana, kwani tunatakiwa sio "kukausha" kuamua vigezo fulani. Inaangaziwa na mabadiliko na hali fulani, ambayo inatofautisha mchakato wa kutatua na kutafuta viashiria. Lakini tunapaswa kuongozwa na nini kabla ya kukaribia kazi?
1. Kinematics ya nukta nyenzo hutoa matumizi ya kuongeza kasi katika kesi hii.
2. Suluhisho linachukuliwa kwa kutumia fomula ya umbali, kwa kuwa thamani yake ya nambari inaonekana katika masharti.
Tatizo limetatuliwa kwa urahisi kabisa. Ili kufanya hivyo, tunachukua formula ya umbali: S=VoT + (-) AT ^ 2/2. Ni nini uhakika? Tunahitaji kujua ni muda gani mpanda farasi atafunika umbali uliowekwa, na kisha kulinganisha takwimu na rekodi ili kujua ikiwa anaipiga au la. Ili kufanya hivyo, tenga wakati, tunapata formulakwa ajili yake: AT^2 + 2VoT - 2S. Hili si lolote zaidi ya mlinganyo wa quadratic. Lakini gari inachukua, ambayo ina maana kwamba kasi ya awali itakuwa 0. Wakati wa kutatua equation, kibaguzi kitakuwa sawa na 2400. Ili kupata muda, unahitaji kuchukua mizizi. Hebu tuifanye kwa nafasi ya pili ya decimal: 48.98. Tafuta mzizi wa equation: 48.98/6=8.16 sekunde. Inabadilika kuwa dereva hataweza kushinda rekodi iliyopo.
