KINEMATIK: HISTORIE, PRINCIPPER, FORMLER, ØVELSER - FYSISK - 2025

De kinematik er (mere specifikt af klassisk mekanik) område af fysikken, der bekymrer sig for at studere bevægelsen af organer uden at tage hensyn til de årsager det. Det fokuserer på at studere kropsbaner over tid gennem brug af størrelser som forskydning, hastighed og acceleration.

Nogle af de spørgsmål, der er omfattet af kinematik, er den hastighed, hvorpå et tog kører, den tid det tager for en bus at nå sin destination, den acceleration, som et fly kræver ved start, for at nå den nødvendige hastighed for at starte, blandt andet.

For at gøre dette bruger kinematik et koordinatsystem, der gør det muligt at beskrive banerne. Dette rumlige koordinatsystem kaldes referencesystemet. Den gren af ​​fysik, der beskæftiger sig med studiet af bevægelser under hensyntagen til deres årsager (kræfter), er dynamik.

Historie

Etymologisk set har ordet kinematik sin oprindelse i det græske udtryk κινηματικος (kynēmatikos), hvilket betyder bevægelse eller forskydning. Ikke overraskende svarer den første registrering af bevægelsesundersøgelser til de græske filosoffer og astronomer.

Imidlertid var det først i det fjortende århundrede, hvor de første begreber om kinematik dukkede op, som ligger inden for læren om intensiteten af ​​former eller beregningsteori (beregninger). Denne udvikling blev foretaget af forskerne William Heytesbury, Richard Swineshead og Nicolas Oresme.

Senere, omkring året 1604, gennemførte Galileo Galilei sine undersøgelser om bevægelse i frit fald af kroppe og af sfærer på skråplan.

Galileo var blandt andet interesseret i at forstå, hvordan planeter og kanonprojektiler bevægede sig.

Bidrag fra Pierre Varignon

Begyndelsen på moderne kinematik anses for at have fundet sted med præsentationen af ​​Pierre Varignon i januar 1700 på Royal Academy of Sciences i Paris.

I denne præsentation gav han en definition af begrebet acceleration og viste, hvordan det kan udledes fra den øjeblikkelige hastighed ved kun at anvende en differentieret beregning.

Konkret blev udtrykket kinematik opfundet af André-Marie Ampère, der specificerede, hvad indholdet af kinematik var, og placerede det inden for mekanikområdet.

Til sidst, med Albert Einsteins udvikling af teorien om særlig relativitet, begyndte en ny periode; Det er det, der kaldes relativistisk kinematik, hvor rum og tid ikke længere har en absolut karakter.

Hvad læser du?

Kinematikken fokuserer på studiet af kroppens bevægelse uden at undersøge dens årsager. Til dette bruger han bevægelsen af ​​et materielt punkt som en ideel repræsentation af kroppen i bevægelse.

Starten

Organers bevægelse studeres ud fra en observatørs synspunkt (intern eller ekstern) inden for rammerne af et referencesystem. Kinematik udtrykker således matematisk, hvordan kroppen bevæger sig fra variationen i koordinaterne for kroppens position med tiden.

På denne måde afhænger funktionen, der tillader at udtrykke kroppens bane ikke kun af tiden, men afhænger også af hastighed og acceleration.

I klassisk mekanik betragtes rum som et absolut rum. Derfor er det et rum uafhængigt af materielle kropper og deres forskydning. Ligeledes finder den, at alle fysiske love er opfyldt i ethvert rumområde.

På samme måde betragter klassisk mekanik, at tid er en absolut tid, der går på samme måde i ethvert område i rummet, uanset bevægelse af kroppe og ethvert fysisk fænomen, der kan forekomme.

Formler og ligninger

Hastighed

Hastighed er den størrelsesorden, der giver os mulighed for at sammenligne det tilbagelagte rum og den brugte tid på at rejse det. Hastighed kan opnås ved at udlede position i forhold til tid.

v = ds / dt

I denne formel repræsenterer s kroppens position, v er kroppens hastighed og t er tid.

Acceleration

Acceleration er den størrelse, der gør det muligt at relatere variationen i hastighed med tiden. Acceleration kan opnås ved at opnå hastighed i forhold til tid.

a = dv / dt

I denne ligning repræsenterer a accelerationen af ​​det bevægende legeme.

Ensartet liniebevægelse

Som navnet antyder, er det en bevægelse, hvor bevægelsen sker i en lige linje. Da det er ensartet, er det en bevægelse, hvor hastigheden er konstant, og hvor accelerationen derfor er nul. Ligningen af ​​ensartet retlinet bevægelse er:

s = s ₀ + v / t

I denne formel repræsenterer s ₀ den oprindelige position.

Ensartet accelereret rektilinær bevægelse

Igen er det en bevægelse, hvor bevægelsen sker i en lige linje. Da den er ensartet accelereret, er det en bevægelse, hvor hastigheden ikke er konstant, da den varierer som en konsekvens af accelerationen. Ligningerne af den ensartede accelererede, retlinjede bevægelse er som følger:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0,5 ∙ ved ²

I disse er ₀ den oprindelige hastighed og er accelerationen.

Træning løst

Bevægelsesligningen af et legeme udtrykkes ved følgende udtryk: s (t) = 10t + t ². Bestemme:

a) Typen af ​​bevægelse.

Det er en ensartet accelereret bevægelse, da den har en konstant acceleration på 2 m / s ².

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s ²

b) Positionen 5 sekunder efter start af bevægelsen.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5 ² = 75 m

c) Hastigheden, når der er gået 10 sekunder, siden bevægelsen startede.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

d) Den tid det tager at nå en hastighed på 40 m / s.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

Referencer

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysik bind 1. Cecsa.
2. Thomas Wallace Wright (1896). Elementer i mekanik, herunder kinematik, kinetik og statik. E og FN Spon.
3. PP Teodorescu (2007). Kinematik. Mekaniske systemer, klassiske modeller: Partikelmekanik. Springer.
4. Kinematik. (Nd). På Wikipedia. Hentet den 28. april 2018 fra es.wikipedia.org.
5. Kinematik. (Nd). På Wikipedia. Hentet den 28. april 2018 fra en.wikipedia.org.