Cos'è la cinematica? Definizione e concetto

La descrizione del movimento del corpo è un modo per determinare la sua posizione nello spazio in qualsiasi momento. Cos'è la cinematica? . Esamina il movimento del corpo dal lato geometrico, non prendendo in considerazione le cause, cioè le forze che lo producono .

Per molto tempo tutta la cinematica si è basata sulle opere del famigerato Aristotele. Lo scienziato sosteneva che la velocità della caduta di qualsiasi corpo è direttamente proporzionale al suo peso e non può muoversi in assenza di forze. Il compito principale della cinematica è la determinazione matematica delle caratteristiche del movimento dei corpi e della loro posizione nel tempo. Per la presentazione, non richiede nuovi inizi e si riferisce agli assiomi della geometria.

La definizione di che cos'è la cinematica è: "Questa è una sottosezione di meccanica che studia movimento meccanico . corpo, ma non considera le ragioni che lo causano " .

Idealizzazione come metodo di ricerca

Allora, cos'è la cinematica? Questo è il collegamento che collega meccanica e geometria. Le proprietà dei corpi fisici, liquidi, solidi e gassosi in meccanica, di cui la cinematica è una parte, sono idealizzate. Un solido è considerato dalla cinematica come un corpo assolutamente solido. ie la distanza tra le sue due particelle non può cambiare. Il liquido antigoccia è considerato assolutamente incomprimibile, ecc. Un tale modo di idealizzare le materie di studio e c'è un modo di ricerca scientifica.

In natura, tutto si muove e ciò che possiamo osservare è relativo, ma può sempre essere assolutizzato. Il movimento di tutto il corpo è determinato se conosciamo il movimento di ciascuno dei suoi punti. Pertanto, prima di considerare il movimento di un corpo, viene considerato il movimento dei punti. . In natura, la caduta libera è un movimento naturale, uniformemente accelerato .

La traiettoria del corpo che cade liberamente dipende dal vettore di velocità iniziale. Se è stato lanciato strettamente verticalmente verso il basso, allora è un segmento verticale dritto, e il suo movimento è uniformemente variabile.

Introdurre la nozione di punto facilita la ricerca. Lo studio del movimento relativo del corpo ed è impegnato nella cinematica. La fisica del movimento in un cerchio, per esempio, dice che la velocità di una persona che va lungo il bordo di una giostra rotante è uguale alla somma vettoriale della velocità di movimento della persona stessa e alla velocità di rotazione della giostra. Questa è la cosiddetta legge sull'addizione alla velocità.

Legge del moto

La posizione del cosiddetto punto materiale è determinata da tre coordinate. Il suo movimento è un passaggio continuo e continuo attraverso i punti dello spazio, che si verificano nel tempo e sono accompagnati da un cambiamento di coordinate. . La sua traiettoria è il modo in cui si muove .

Cinematica del movimento di un punto materiale

Oltre ai corpi idealizzati, questa scienza ha introdotto il concetto di punto materiale come un oggetto che è incredibilmente piccolo e infinitamente piccolo in peso. La cinematica di un punto materiale esplora oggetti le cui dimensioni possono essere facilmente trascurate.

Poiché prima di tutto si studiano i moti composti, cioè il tratto in due sistemi di riferimento, che si muovono reciprocamente l'uno rispetto all'altro, la cinematica del punto considera le coordinate di tutti i punti, l'accelerazione e la velocità stessa uguali. E il sistema di coordinate stesso, che è associato al punto di riferimento, e l'orologio, che conta il tempo, è il sistema di riferimento, che determina la posizione dell'oggetto in movimento nel momento del tempo.

La cinematica di un punto tiene conto della distanza percorsa, della velocità, dell'accelerazione e dello spostamento. Percorso: la lunghezza della traiettoria descritta da un punto in un intervallo di tempo specificato. Lo spostamento è un vettore che collega la posizione iniziale del punto con quella finale. La direzione della velocità rimarrà invariata e il suo valore, con movimenti irregolari, potrebbe cambiare. Il movimento rettilineo viene definito come uniformemente variabile nel caso in cui la velocità di un oggetto cambia in modo uguale in qualsiasi intervallo di tempo.

Nel caso di una massa infinitamente piccola, il punto è il risultato della separazione di un oggetto in un numero infinito di particelle infinitamente piccole. Nel caso di una massa finita, un punto è il risultato di una compressione illimitata di un oggetto. Immagina una palla piena di materia, il cui raggio si riduce a una dimensione infinitamente piccola, mentre la massa viene preservata.

Quali sono le velocità?

La velocità assoluta è quella osservata rispetto agli assi fissi. Relativo è la velocità che un punto ha, se consideriamo gli assi mobili, come fermi. E il portatile è la velocità che un punto ha, se lo consideriamo fisso, e gli assi - in movimento.

Definizione del movimento

Il movimento è inteso come un cambiamento continuo della posizione del corpo nel tempo. Il movimento di un punto è noto, se è possibile per ogni momento arbitrario indicare la sua posizione nello spazio.

La geometria analitica fornisce vari modi per determinare la posizione di un punto nello spazio utilizzando quantità geometriche speciali, chiamate coordinate. Ciò significa che il movimento di un punto stesso può essere considerato come un cambiamento continuo delle sue coordinate nel tempo.

Moto dritto e dritto

Il più semplice di tutti i movimenti è quello in cui la distanza s di un punto dall'inizio lungo una linea retta varia in proporzione al tempo t. Denotando con s0 la distanza di un punto nel momento iniziale del tempo dall'inizio della distanza, otteniamo l'equazione del moto uniforme nella sua forma generale:

s = s0 +/- vt,

dove v è il coefficiente di proporzionalità. Si chiama velocità del moto uniforme e ha un significato fisico, come misura del cambiamento nel percorso col tempo.

Movimento in avanti

La cinematica del sistema deve il suo sviluppo all'ingegnere geologico Shal dalla Francia. Il movimento in avanti da lui è una linea retta presa in un corpo che si muove parallelo a se stesso. Movimento in avanti da non confondere con la semplicità. Il corpo può muoversi progressivamente e in modo curvilineo. Il movimento rettilineo è solo un caso speciale di traslazione. Ad esempio, l'asse della terra, che descrive un'ellisse, si muove progressivamente.

Qualsiasi movimento che non soddisfa la condizione di uniformità è chiamato una variabile. Tuttavia, qualsiasi movimento variabile nelle sue quantità infinitamente piccole può essere considerato uniforme. La velocità di un movimento variabile è la velocità dell'uniforme, in cui si divide il movimento nei suoi elementi.

Cinematica: formule

Ci sono un certo numero di formule fisiche di questa scienza. Spiegano cos'è la cinematica e ci permettono di scoprire il percorso, la velocità, l'accelerazione, l'altezza del corpo, che è stata lanciata verticalmente verso il basso o verso l'alto, ecc. Ad esempio, l'equazione del moto rettilineo uniforme di un punto, quando la distanza iniziale è zero, si presenta così:

s = vt

dove s è il percorso, v è la velocità e t è il tempo.

Caduta libera della velocità corporea:

v = gt

dove v è la velocità, g è accelerazione gravitazionale e t è tempo.

Storia della cinematica

Galileo Galilei condusse numerosi esperimenti sulla famosa Torre di Pisa. Ha studiato caduta libera oggetti e la loro inerzia. La sua ricerca ha dimostrato l'errore delle idee di Aristotele.

Ha dichiarato le conclusioni nel suo manoscritto: "Conversazione e prove matematiche relative a due nuovi rami della scienza legati alla meccanica e al movimento locale".

Il discorso di Pierre Varignon in un discorso davanti alla famosa Accademia delle Scienze francese, che consegnò nel gennaio del 1700, è considerato la nascita della cinematica nella forma in cui lo conosciamo. Allo stesso tempo, sono stati definiti i concetti di velocità e accelerazione in una forma differenziale.

Nel XVIII secolo, Ampère ha utilizzato il calcolo delle variazioni e ha posto le basi per lo sviluppo indipendente della cinematica.

Dopo aver sviluppato SRT (la teoria della relatività indipendente), che mostrava che lo spazio e il tempo non sono valori assoluti, ma la velocità ha un limite fondamentale, la cinematica ha ricevuto un nuovo round di sviluppo nel quadro della meccanica relativistica. Considera le leggi del movimento di particelle e corpi a velocità paragonabili alla velocità della luce.

Così, abbiamo capito che tipo di scienza è la cinematica e quali metodi di ricerca utilizza.