Кинематика дегеніміз не? Бұл идеалдандырылған объектілердің қозғалысын сипаттаудың математикалық және геометриялық әдістерін зерттейтін механиканың ішкі саласы. Олар бірнеше санатқа бөлінеді. Бүгінгі мақаланың тақырыбы қандай да бір түрде «нүкте кинематикасы» ұғымымен байланысты аспектілер болмақ. Біз көптеген тақырыптарды қарастырамыз, бірақ біз ең іргелі ұғымдар мен олардың осы салада қолданылуының түсіндірмелерінен бастаймыз.
Қандай нысандар қарастырылады?
Егер кинематика әр түрлі көлемдегі кеңістіктердегі денелердің қозғалысын сипаттауды зерттейтін физиканың бір саласы болса, онда денелердің өздерімен жұмыс істеу керек емес пе? Ненің қауіпті екенін тез түсіну үшін студенттерге арналған мультимедиялық сабақты табуға болады. Егер сіз оның негіздерін түсінсеңіз, кинематиканы түсіну оңай. Олармен танысқанда, теорияда физиканың бұл саласы материалдық заттардың қозғалыс заңдылықтарын зерттейтіні туралы мәліметтер бар екенін байқайсыз.ұпай. Объектілердің анықтамасы қалай жалпыланғанына назар аударыңыз. Екінші жағынан, материалдық нүктелер кинематика қарастыратын жалғыз объектілер емес. Физиканың бұл бөлімі абсолютті қатты денелердің де, идеалды сұйықтықтардың да қозғалыс принциптерін зерттейді. Көбінесе бұл үш ұғымның барлығы бір ұғымға біріктіріліп, жай ғана «идеалдандырылған объектілер» деп айтылады. Идеализация бұл жағдайда есептеулердің конвенциялары мен мүмкін жүйелі қателерден бас тарту үшін қажет. Егер сіз материалдық нүктенің анықтамасына қарасаңыз, ол туралы келесідей жазылғанын байқайсыз: бұл сәйкес жағдайда өлшемдерін елемеуге болатын дене. Мұны келесідей түсінуге болады: жүріп өткен қашықтықпен салыстырғанда, нысанның сызықтық өлшемдері шамалы.
Сипаттау үшін не қолданылады?
Бұрын айтылғандай, кинематика - нүктенің қозғалысын сипаттауды зерттейтін механиканың бөлімі. Бірақ егер солай болса, мұндай операцияларды орындау үшін аксиоматикалық сияқты кейбір іргелі ұғымдар мен принциптер қажет дегенді білдіре ме? Иә. Ал біздің жағдайда олар солай. Біріншіден, кинематикада есептерді материалдық нүктеге әсер ететін күштерге қарамай шешу ережесі. Денеге белгілі бір күш әсер еткен жағдайда оның жылдамдығын немесе баяулауын бәріміз жақсы білеміз. Ал кинематика - үдеумен жұмыс істеуге мүмкіндік беретін бөлім. Бірақ бұл жерде пайда болған күштердің табиғаты қарастырылмаған. Қозғалысты сипаттау үшін математикалық талдау әдістері, сызықтық және кеңістіктік геометрия қолданылады, жәнесонымен қатар алгебра. Координаталық торлар мен координаттардың өздері де белгілі бір рөл атқарады. Бірақ бұл туралы сәл кейінірек айтатын боламыз.
Жаратылу тарихы
Кинематика бойынша алғашқы еңбектерді ұлы ғалым Аристотель құрастырған. Ол осы саланың кейбір іргелі қағидаларын қалыптастырды. Ал оның еңбектері мен тұжырымдарында бірқатар қате пікірлер мен толғаулар болғанымен, оның еңбектері қазіргі физика үшін әлі де үлкен құндылық болып табылады. Аристотельдің еңбектерін кейін Галилео Галилей зерттеді. Ол дененің еркін түсу процесінің заңдылықтарын зерттеген кезде Пиза мұнарасымен әйгілі эксперименттер жүргізді. Іші-сырттың бәрін зерттеген Галилео Аристотельдің ой-толғаулары мен тұжырымдарын қатаң сынға ұшыратты. Мысалы, егер соңғысы күш қозғалыстың себебі деп жазса, Галилей күштің үдеу себебі екенін, бірақ дененің көтеріліп, қозғала бастайтынын және қозғалатынын дәлелдеді. Аристотельдің пікірінше, дене белгілі бір күш әсер еткенде ғана жылдамдыққа ие бола алады. Бірақ біз бұл пікірдің қате екенін білеміз, өйткені біркелкі аударма қозғалысы бар. Бұл тағы да кинематика формулаларымен дәлелденді. Келесі сұраққа көшеміз.
Кинематика. Физика. Негізгі ұғымдар
Бұл бөлімде бірқатар негізгі принциптер мен анықтамалар бар. Бастысынан бастайық.
Механикалық қозғалыс
Мүмкін, мектеп орындығынан біз механикалық қозғалыс деп санауға болатын нәрсе туралы идеяны шығаруға тырысамыз. Біз онымен күнделікті, сағат сайын, секунд сайын айналысамыз. Біз механикалық қозғалысты кеңістікте уақыт өте келе болатын процесті, атап айтқанда дене жағдайының өзгеруін қарастырамыз. Сонымен қатар салыстырмалылық көбінесе процеске қолданылады, яғни олар, айталық, бірінші дененің екінші орнына қатысты орны өзгерді дейді. Бастапқы сызықта екі көлік бар деп елестетейік. Оператордың жүрісі немесе шамдар жанды - және көліктер көтеріледі. Ең басында қазірдің өзінде позицияның өзгеруі бар. Сонымен қатар, сіз бұл туралы ұзақ және жалықтырып айта аласыз: бәсекелес туралы, старт сызығы туралы, тұрақты көрермен туралы. Бірақ идея түсінікті шығар. Бір бағытта немесе әртүрлі бағытта жүретін екі адам туралы да солай деуге болады. Олардың әрқайсысының екіншісіне қатысты орны әр уақытта өзгереді.
Анықтамалық жүйе
Кинематика, физика - бұл ғылымдардың барлығы анықтамалық жүйе сияқты іргелі ұғымды пайдаланады. Шын мәнінде, ол өте маңызды рөл атқарады және практикалық есептер барлық жерде дерлік қолданылады. Анықтамалық жүйеге тағы екі маңызды құрамдас қосуға болады.
Координаттар торы және координаттар
Соңғылары сандар мен әріптер жиынтығынан басқа ештеңе емес. Белгілі бір логикалық параметрлерді пайдалана отырып, біз өзімізді құра аламызбір өлшемді немесе екі өлшемді координаталар торы, ол берілген уақыт аралығында материалдық нүктенің орнын өзгертудің қарапайым есептерін шешуге мүмкіндік береді. Әдетте, тәжірибеде X («x») және Y («y») осьтерімен екі өлшемді координаталық тор қолданылады. Үш өлшемді кеңістікте ол Z осін («z») қосады, ал бір өлшемді кеңістікте тек Х ғана болады. Артиллерияшылар мен барлаушылар көбінесе координаттармен жұмыс істейді. Алғаш рет біз оларды бастауыш мектепте белгілі бір ұзындықтағы кесінділерді сыза бастағанда кездестіреміз. Ақыр соңында, бітіру - бұл басы мен аяқталуын көрсету үшін координаттарды пайдаланудан басқа ештеңе емес.
Кинематика 10-сынып. Саны
Материалдық нүктенің кинематикасына есептер шығаруда қолданылатын негізгі шамалар қашықтық, уақыт, жылдамдық және үдеу болып табылады. Соңғы екеуі туралы толығырақ сөйлесейік. Бұл екі шама да векторлық шама. Басқаша айтқанда, олардың тек сандық көрсеткіші ғана емес, сонымен бірге белгілі бір алдын ала белгіленген бағыты бар. Дененің қозғалысы жылдамдық векторы бағытталған бағытта болады. Сонымен қатар, егер бізде біркелкі емес қозғалыс болса, үдеу векторы туралы ұмытпау керек. Жеделдету бір бағытта немесе қарама-қарсы бағытта болуы мүмкін. Егер олар бірлесіп бағытталса, онда дене тезірек және жылдам қозғала бастайды. Егер олар қарама-қарсы болса, онда нысан тоқтағанша баяулайды. Осыдан кейін үдеу болған жағдайда дене қарама-қарсы жылдамдыққа ие болады, яғни ол қарама-қарсы бағытта қозғалады. Мұның бәрі тәжірибеде кинематика арқылы өте, өте анық көрсетілген. 10-сынып дәл солайфизиканың осы бөлімі жеткілікті түрде ашылған кезең.
Формулалар
Кинематика формулалары шығару үшін де, есте сақтау үшін де өте қарапайым. Мысалы, белгілі бір уақытта объектінің жүріп өткен жолының формуласы келесідей: S=VoT + aT^2/2. Көріп отырғанымыздай, сол жақта бізде бірдей қашықтық бар. Оң жақта сіз бастапқы жылдамдықты, уақытты және жеделдеуді таба аласыз. Плюс таңбасы тек шартты болып табылады, өйткені жеделдету объектінің баяулау процесі кезінде теріс скалярлық мән қабылдауы мүмкін. Жалпы, қозғалыс кинематикасы жылдамдықтың бір түрінің болуын білдіреді, біз үнемі «бастапқы», «соңғы», «лезде» деп айтамыз. Лездік жылдамдық белгілі бір уақытта пайда болады. Бірақ егер сіз солай деп ойласаңыз, онда соңғы немесе бастапқы құрамдас бөліктер оның ерекше көріністерінен басқа ештеңе емес, солай емес пе? «Кинематика» тақырыбы мектеп оқушыларының сүйікті тақырыбы болуы мүмкін, себебі ол қарапайым және қызықты.
Мәселелердің мысалдары
Ең қарапайым кинематикада әр түрлі тапсырмалардың барлық санаттары бар. Олардың барлығы қандай да бір жолмен материалдық нүктенің қозғалысымен байланысты. Мысалы, кейбіреулерінде дененің белгілі бір уақыт ішінде жүріп өткен жолын анықтау талап етіледі. Бұл жағдайда бастапқы жылдамдық пен үдеу сияқты параметрлерді білуге болады. Немесе студентке дененің үдеуін өрнектеу және есептеу қажеттілігінен тұратын тапсырма берілуі мүмкін. Мысал келтірейік. Автокөлік статикалық күйден басталады. Егер оның үдеуі үш метр болса, ол 5 секундта қандай қашықтықты жүріп үлгереді?екінші квадратқа бөлу керек пе?
Бұл мәселені шешу үшін бізге S=VoT + ^2/2 формуласы қажет. Біз оған қол жетімді деректерді жай ғана ауыстырамыз. Бұл жеделдету және уақыт. Vot термині нөлге түсетінін ескеріңіз, өйткені бастапқы жылдамдық нөлге тең. Осылайша, біз 75 метрдің сандық жауабын аламыз. Міне, мәселе шешілді.
Нәтижелер
Осылайша, біз негізгі қағидалар мен анықтамаларды анықтадық, формулаға мысал келтірдік және осы бөлімшенің жасалу тарихы туралы әңгімелестік. Жетінші сыныпта физика сабағында түсінігі енгізілген кинематика релятивистік (классикалық емес) бөлім аясында үнемі жетілдірілуде.
