KINEMATIKA: TÖRTÉNELEM, ALAPELVEK, KÉPLETEK, GYAKORLATOK - FIZIKAI - 2026

A kinematika (pontosabban a klasszikus mechanika) a fizika területe, amely a testek mozgását tanulmányozza, anélkül hogy figyelembe venné annak okait. Arra összpontosít, hogy a testek trajektóriáit az idő múlásával tanulmányozzák olyan nagyságok felhasználásával, mint az elmozdulás, a sebesség és a gyorsulás.

A kinematika néhány kérdése a vonat haladásának sebessége, a busz eléréséhez szükséges idő, a gyorsulás, amelyre a repülőgépnek felszálláskor szüksége van a felszálláshoz szükséges sebesség eléréséhez, többek közt.

Ehhez a kinematika olyan koordinátarendszert használ, amely lehetővé teszi a pályák leírását. Ezt a térbeli koordináta-rendszert referenciarendszernek nevezzük. A fizika azon ága, amely a mozgások tanulmányozásával foglalkozik, figyelembe véve azok okait (erőit), a dinamika.

Történelem

Etimológiai szempontból a kinematika szó eredete a görög κινηματικος (kynēmatikos) kifejezés, amely mozgást vagy elmozdulást jelent. Nem meglepő, hogy a mozgással kapcsolatos tanulmányok első nyilvántartása megfelel a görög filozófusoknak és csillagászoknak.

Ugyanakkor csak a tizennegyedik században jelentkeztek az első kinematika-koncepciók, amelyek a formák intenzitásának vagy a számításelmélet (számítások) elméletének doktrínájába tartoznak. Ezeket a fejleményeket William Heytesbury, Richard Swineshead és Nicolas Oresme tudósok készítették.

Később, 1604 körül, Galileo Galilei tanulmányait végezte a testek és a ferde síkok gömbjeinek szabad esésekor.

Egyebek között a Galileo érdekelt volt abban, hogy megértse, hogyan mozogtak a bolygók és az ágyúgömbök.

Pierre Varignon közreműködése

A modern kinematika kezdetét úgy tekintik, amikor Pierre Varignon 1700 januárjában került bemutatásra a Párizsi Királyi Tudományos Akadémián.

Ebben a bemutatóban meghatározta a gyorsulás fogalmát, és megmutatta, hogyan lehet azt a pillanatnyi sebességből levonni, csak differenciálszámítás segítségével.

Konkrétan a kinematika kifejezést André-Marie Ampère alkotta, aki meghatározta, mi a kinematika tartalma, és a mechanika területére helyezte.

Végül, amikor Albert Einstein kifejlesztette a Speciális relativitáselmélet elméletét, egy új időszak kezdődött; Ez az úgynevezett relativista kinematika, amelyben a tér és az idő már nem rendelkezik abszolút karakterrel.

Mit tanulsz?

A kinematika a test mozgásának tanulmányozására összpontosít anélkül, hogy elemezné annak okait. Ehhez egy anyagi pont mozgását használja a mozgásban lévő test ideális ábrázolására.

Kezdet

A testek mozgását egy megfigyelő (belső vagy külső) szempontjából vizsgáljuk egy referenciarendszer keretében. Így a kinematika matematikailag kifejezi, hogy a test hogyan mozog a test helyzetének koordinátáinak időbeli változásaitól.

Ily módon az a funkció, amely lehetővé teszi a test pályájának kifejezését, nem csak az időtől, hanem a sebességtől és a gyorsulástól is függ.

A klasszikus mechanikában a teret abszolút térnek tekintik. Ezért ez egy olyan hely, amely független az anyagi testektől és azok elmozdulásától. Hasonlóképpen úgy véli, hogy az összes fizikai törvény teljesül a tér bármely régiójában.

Ugyanígy a klasszikus mechanika úgy véli, hogy az idő abszolút idő, amely ugyanúgy halad át a tér bármely régiójában, függetlenül a testek mozgásától és az esetlegesen fellépő fizikai jelenségektől.

Képletek és egyenletek

Sebesség

A sebesség az a nagyságrend, amely lehetővé teszi számunkra, hogy összekapcsoljuk a megtett helyet és az ahhoz való utazáshoz szükséges időt. A sebességet úgy lehet elérni, hogy az idő függvényében helyzetbe kerül.

v = ds / dt

Ebben a képletben s jelöli a test helyzetét, v a test sebessége és t az idő.

Gyorsulás

A gyorsulás az a nagyságrend, amely lehetővé teszi a sebességváltozás időbeli összekapcsolását. A gyorsulás úgy érhető el, hogy az időhöz viszonyítva a sebességet kiszámítjuk.

a = dv / dt

Ebben az egyenletben a mozgó test gyorsulása látható.

Egységes vonalmozgás

Amint a neve is sugallja, ez egy olyan mozgás, amelyben a mozgás egyenes vonalban történik. Mivel egyenletes, olyan mozgás, amelyben a sebesség állandó, és amelyben ezért a gyorsulás nulla. Az egyenletes egyenes vonalú egyenlet:

s = s ₀ + v / t

Ebben a képletben s ₀ képviseli a kiindulási helyzetet.

Egyenletesen gyorsított egyenes vonalú mozgás

Megint egy mozgás, amelyben a mozgás egyenes vonalban történik. Mivel egyenletesen gyorsul, egy olyan mozgás, amelyben a sebesség nem állandó, mivel a gyorsulás következtében változik. Az egyenletesen gyorsított egyenes vonalú egyenletek a következők:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0,5 ∙ ^2-nél

Ezekben v ₀ a kezdeti sebesség és a gyorsulás.

A feladat megoldódott

A test mozgási egyenletét a következő kifejezéssel fejezzük ki: s (t) = 10t + t ². Határozzuk meg:

a) A mozgás típusa.

Egyenletesen gyorsított mozgás, mivel állandó gyorsulása 2 m / s ².

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s ²

b) A helyzet 5 másodperccel a mozgás megkezdése után.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5 ² = 75 m

c) A sebesség, amikor 10 másodperc telt el a mozgás kezdete óta.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

d) A 40 m / s sebesség eléréséhez szükséges idő.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

Irodalom

1. Resnik, Halliday és Krane (2002). Fizika 1. kötet. Cecsa.
2. Thomas Wallace Wright (1896). A mechanika elemei, beleértve a kinematikát, a kinetikát és a statikát. E és FN Spon.
3. PP Teodorescu (2007). Kinematikája. Mechanikus rendszerek, klasszikus modellek: részecske-mechanika. Springer.
4. Kinematikája. (ND). A Wikipediaban. Visszakeresve: 2018. április 28-án, az es.wikipedia.org webhelyről.
5. Kinematikája. (ND). A Wikipediaban. Visszakeresve: 2018. április 28-án, az en.wikipedia.org webhelyről.