Кинематикийн үндсэн ойлголтууд юу вэ? Энэ шинжлэх ухаан юу вэ, юуг судалдаг вэ? Өнөөдөр бид кинематик гэж юу болох, кинематикийн үндсэн ойлголтууд даалгаварт багтдаг, тэдгээр нь юу гэсэн үг болохыг ярилцах болно. Нэмж дурдахад хамгийн их тулгардаг хэмжигдэхүүнүүдийн талаар ярилцъя.
Кинематик. Үндсэн ойлголт, тодорхойлолт
Эхлээд энэ нь юу болох талаар ярилцъя. Сургуулийн хичээлийн физикийн хамгийн их судлагдсан хэсгүүдийн нэг бол механик юм. Үүнийг молекулын физик, цахилгаан, оптик болон бусад салбарууд, тухайлбал, цөмийн болон атомын физикүүд тодорхой бус дарааллаар дагаж мөрддөг. Гэхдээ механикийг илүү нарийвчлан авч үзье. Физикийн энэ салбар нь биеийн механик хөдөлгөөнийг судалдаг. Энэ нь зарим хэв маягийг тогтоож, түүний аргуудыг судалдаг.
Механикийн нэг хэсэг болох кинематик
Сүүлийнх нь кинематик, динамик, статик гэсэн гурван хэсэгт хуваагдана. Эдгээр гурван дэд шинжлэх ухаан, хэрэв та үүнийг ингэж нэрлэж болох юм бол зарим нэг онцлог шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, статик нь механик системийн тэнцвэрт байдлын дүрмийг судалдаг. Жинлүүрийн холбоо шууд санаанд орж ирдэг. Динамик нь биеийн хөдөлгөөний хуулиудыг судалдаг боловч үүнтэй зэрэгцэн тэдгээрт үйлчилж буй хүчийг анхаарч үздэг. Гэхдээ кинематик нь адилхан бөгөөд зөвхөн хүчийг тооцдоггүй. Иймээс эдгээр биетүүдийн массыг даалгаварт тооцдоггүй.
Кинематикийн үндсэн ойлголтууд. Механик хөдөлгөөн
Энэ шинжлэх ухааны сэдэв бол материаллаг цэг юм. Энэ нь тодорхой механик системтэй харьцуулахад хэмжээсийг үл тоомсорлож болох бие гэж ойлгогддог. Идеалжуулсан гэж нэрлэгддэг бие нь молекулын физикийн хэсэгт авч үздэг идеал хийтэй төстэй юм. Ерөнхийдөө механик, ялангуяа кинематикийн хувьд материаллаг цэгийн тухай ойлголт нэлээд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Орчуулгын хөдөлгөөн гэж нэрлэгддэг хамгийн түгээмэл хөдөлгөөн.
Энэ нь юу гэсэн үг вэ, юу байж болох вэ?
Хөдөлгөөнийг ихэвчлэн эргэлтийн болон орчуулгын гэж хуваадаг. Хөрвүүлэх хөдөлгөөний кинематикийн үндсэн ойлголтууд нь томъёонд ашигласан хэмжигдэхүүнтэй голчлон холбоотой байдаг. Бид тэдний тухай дараа ярих болно, гэхдээ одоо хөдөлгөөний төрөл рүү буцъя. Хэрэв бид эргэлтийн тухай ярьж байгаа бол бие нь эргэлдэж байгаа нь тодорхой байна. Үүний дагуу орчуулгын хөдөлгөөнийг биеийн хавтгай эсвэл шугаман хөдөлгөөн гэж нэрлэнэ.
Бодлого шийдвэрлэх онолын үндэс
Кинематик, бидний одоо авч үзэх үндсэн ойлголт, томьёо нь асар олон тооны даалгавартай. Энэ нь ердийн комбинаторикийн тусламжтайгаар хийгддэг. Энд байгаа олон янз байдлын нэг арга бол үл мэдэгдэх нөхцлийг өөрчлөх явдал юм. Нэг асуудлыг шийдэх зорилгыг нь өөрчилснөөр л өөр өнцгөөс харж болно. Зай, хурд, цаг хугацаа, хурдатгал зэргийг олох шаардлагатай. Таны харж байгаагаар маш олон сонголт байдаг. Хэрэв чөлөөт уналтын нөхцлийг энд оруулбал энэ орон зайг төсөөлөхийн аргагүй болно.
Утга ба томьёо
Юуны өмнө нэг захиалгаа өгье. Мэдэгдэж байгаагаар тоо хэмжээ нь хоёрдмол шинж чанартай байж болно. Нэг талаас, тодорхой тоон утга нь тодорхой утгатай тохирч болно. Гэхдээ нөгөө талаас хуваарилах чиглэлтэй байж болно. Жишээлбэл, долгион. Оптикийн хувьд бид долгионы урт гэх мэт ойлголттой тулгардаг. Гэхдээ хэрэв уялдаатай гэрлийн эх үүсвэр (ижил лазер) байгаа бол бид хавтгай туйлширсан долгионы туяатай харьцаж байна. Тиймээс долгион нь зөвхөн түүний уртыг харуулсан тоон утгатай төдийгүй тархалтын өгөгдсөн чиглэлтэй тохирно.
Сонгодог жишээ
Иймэрхүү тохиолдлууд механикийн зүйрлэл юм. Бидний өмнө тэрэг эргэлдэж байна гэж бодъё. ByХөдөлгөөний мөн чанарыг бид түүний хурд ба хурдатгалын вектор шинж чанарыг тодорхойлж чадна. Үүнийг урагшлахад (жишээлбэл, хавтгай шалан дээр) хийх нь арай илүү хэцүү байх тул бид хоёр тохиолдлыг авч үзэх болно: тэргэнцэр эргэлдэж, доош эргэлддэг.
Тэгэхээр тэрэг бага зэрэг налуу өгсөж байна гэж төсөөлье. Энэ тохиолдолд гадны ямар нэгэн хүчин нөлөө үзүүлэхгүй бол удаашрах болно. Харин урвуу нөхцөл байдалд, тухайлбал, тэрэг доошоо эргэлдэж байх үед энэ нь хурдасна. Хоёр тохиолдолд хурд нь объект хөдөлж буй зүг рүү чиглэнэ. Үүнийг дүрэм болгон авах ёстой. Гэхдээ хурдатгал нь векторыг өөрчилж чадна. Буурах үед энэ нь хурдны векторын эсрэг чиглэлд чиглэнэ. Энэ нь удаашралыг тайлбарлаж байна. Үүнтэй төстэй логик хэлхээг хоёр дахь нөхцөл байдалд хэрэглэж болно.
Бусад утгууд
Кинематикт тэдгээр нь зөвхөн скаляр хэмжигдэхүүнтэй төдийгүй вектор хэмжигдэхүүнтэй ажилладаг тухай бид сая ярилаа. Одоо үүнийг нэг алхам урагшлуулъя. Асуудлыг шийдвэрлэхдээ хурд, хурдатгалаас гадна зай, цаг хугацаа гэх мэт шинж чанаруудыг ашигладаг. Дашрамд хэлэхэд хурд нь анхны болон агшин зуурт хуваагддаг. Тэдний эхнийх нь хоёр дахь нь онцгой тохиолдол юм. Агшин зуурын хурд гэдэг нь ямар ч үед олж болох хурд юм. Анхны үгээр бол бүх зүйл тодорхой болсон байх.
Даалгавар
Бид өмнөх догол мөрүүдэд онолын нэлээд хэсгийг судалж үзсэн. Одоо зөвхөн үндсэн томъёог өгөхөд л үлдлээ. Гэхдээ бид бүр илүү сайн хийх болно: бид зөвхөн томъёог авч үзэхээс гадна асуудлыг шийдэхийн тулд тэдгээрийг ашиглах болно.олж авсан мэдлэгээ эцэслэх. Кинематик нь бүхэл бүтэн томъёог ашигладаг бөгөөд эдгээрийг нэгтгэснээр та шийдвэрлэхэд шаардлагатай бүх зүйлд хүрч чадна. Үүнийг бүрэн ойлгох хоёр нөхцөлтэй асуудал энд байна.
Унадаг дугуйчин барианы шугамыг давсны дараа хурдаа сааруулдаг. Бүрэн зогсоход таван секунд зарцуулсан. Тэр ямар хурдатгалаар удааширсан, мөн хэр их тоормосны зайг туулж чадсаныг олж мэдээрэй. Тоормосны зайг шугаман, эцсийн хурдыг тэгтэй тэнцүү гэж үзнэ. Барианы шугамыг давах мөчид хурд нь секундэд 4 метр байсан.
Үнэндээ даалгавар бол нэлээд сонирхолтой бөгөөд анх харахад тийм ч хялбар биш юм. Хэрэв бид кинематикийн зайны томъёог (S=Vot + (-) (^ 2/2)) авахыг оролдвол үүнээс юу ч гарахгүй, учир нь бид хоёр хувьсагчтай тэгшитгэлтэй болно. Ийм тохиолдолд яаж ажиллах вэ? Бид хоёр замаар явж болно: эхлээд V=Vo - at томъёонд өгөгдлийг орлуулах замаар хурдатгалыг тооцоолох, эсвэл тэндээс хурдатгалыг илэрхийлж, зайны томъёонд орлуулна. Эхний аргыг ашиглацгаая.
Тэгэхээр эцсийн хурд нь тэг байна. Эхний - секундэд 4 метр. Харгалзах хэмжигдэхүүнүүдийг тэгшитгэлийн зүүн ба баруун талд шилжүүлснээр бид хурдатгалын илэрхийлэлд хүрнэ. Энд байна: a=Vo/t. Ингэснээр энэ нь секундэд 0.8 метр квадраттай тэнцэх бөгөөд тоормослох шинж чанартай болно.
Зайны томьёо руу очно уу. Бид зүгээр л өгөгдлийг орлуулдаг. Бид хариултыг авна: зогсох зай нь 10 метр.
