Кинематик гэж юу вэ? Энэ бол идеалжуулсан объектын хөдөлгөөнийг дүрслэх математик, геометрийн аргуудыг судалдаг механикийн дэд салбар юм. Тэд хэд хэдэн ангилалд хуваагддаг. Өнөөдрийн өгүүллийн сэдэв нь "цэгний кинематик" гэсэн ойлголттой ямар нэгэн байдлаар холбоотой асуудлууд байх болно. Бид олон сэдвийг хамрах болно, гэхдээ бид хамгийн үндсэн ухагдахуунууд болон тэдгээрийн хэрэглээний талаархи тайлбараас эхлэх болно.
Ямар объектуудыг авч үздэг вэ?
Хэрэв кинематик нь янз бүрийн хэмжээтэй орон зай дахь биеийн хөдөлгөөнийг хэрхэн дүрслэхийг судалдаг физикийн салбар юм бол биетэй өөрсдөө ажиллах хэрэгтэй биз дээ? Юу эрсдэлд орж байгааг хурдан ойлгохын тулд та оюутнуудад зориулсан мультимедиа хичээлийг олж болно. Хэрэв та үндсийг нь ойлгодог бол кинематик нь ерөнхийдөө ойлгоход хялбар байдаг. Тэдэнтэй танилцахдаа физикийн энэ салбар материаллаг биетүүдийн хөдөлгөөний хуулийг судалдаг гэсэн мэдээлэл онолын хувьд байдгийг анзаарах болно.оноо. Объектуудын тодорхойлолтыг хэрхэн ерөнхийд нь тэмдэглэж байгааг анхаарч үзээрэй. Нөгөөтэйгүүр, материаллаг цэгүүд нь кинематикийн үзэж буй цорын ганц объект биш юм. Физикийн энэ салбар нь туйлын хатуу бие ба хамгийн тохиромжтой шингэний хөдөлгөөний зарчмуудыг судалдаг. Ихэнхдээ эдгээр гурван ойлголтыг нэг дор нэгтгэж, "хамгийн тохиромжтой объект" гэж хэлдэг. Энэ тохиолдолд тооцооллын дүрэм, боломжит системчилсэн алдаанаас зайлсхийхийн тулд оновчтой болгох шаардлагатай. Хэрэв та материаллаг цэгийн тодорхойлолтыг харвал түүний тухай дараахь зүйлийг бичсэн байгааг анзаарах болно: энэ нь тухайн нөхцөл байдалд хэмжээсийг үл тоомсорлож болох бие юм. Үүнийг дараах байдлаар ойлгож болно: туулсан зайтай харьцуулахад объектын шугаман хэмжээсүүд маш бага байна.
Юуг тодорхойлоход ашигладаг вэ?
Өмнө дурдсанчлан кинематик нь цэгийн хөдөлгөөнийг хэрхэн дүрслэхийг судалдаг механикийн дэд хэсэг юм. Гэхдээ хэрэв тийм бол ийм үйлдлийг гүйцэтгэхийн тулд аксиоматик гэх мэт үндсэн ойлголт, зарчим хэрэгтэй гэсэн үг үү? Тиймээ. Мөн бидний тохиолдолд тэд тийм байна. Нэгдүгээрт, кинематикийн хувьд материаллаг цэг дээр ажиллаж буй хүчийг эргэж харахгүйгээр асуудлыг шийдэх дүрэм юм. Хэрэв биед тодорхой хүч нөлөөлвөл бие нь хурдасч, удааширдаг гэдгийг бид бүгд сайн мэднэ. Мөн кинематик нь хурдатгалтай ажиллах боломжийг олгодог дэд хэсэг юм. Гэсэн хэдий ч шинээр гарч ирж буй хүчний мөн чанарыг энд авч үзэхгүй. Хөдөлгөөнийг дүрслэхийн тулд математик шинжилгээний аргууд, шугаман болон орон зайн геометрийг ашигладагбас алгебр. Координатын сүлжээ болон координатууд нь өөрөө тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэхдээ бид энэ тухай жаахан дараа ярих болно.
Бүтээлийн түүх
Кинематикийн анхны бүтээлүүдийг агуу эрдэмтэн Аристотель эмхэтгэсэн. Тэр л энэ салбарын үндсэн зарчмуудыг бий болгосон хүн юм. Хэдийгээр түүний бүтээлүүд, дүгнэлтүүд нь олон тооны алдаатай үзэл бодол, эргэцүүллийг агуулсан байсан ч түүний бүтээлүүд орчин үеийн физикийн хувьд үнэ цэнэтэй хэвээр байна. Аристотелийн бүтээлүүдийг дараа нь Галилео Галилей судалжээ. Биеийн чөлөөт уналтын үйл явцын хуулиудыг судлахдаа тэрээр Пизагийн цамхагт алдартай туршилтуудыг хийжээ. Галилео бүх зүйлийг дотор болон гадна талаас нь судалсны эцэст Аристотелийн эргэцүүлэл, дүгнэлтийг хатуу шүүмжлэлд өртөв. Жишээлбэл, хэрэв сүүлийнх нь хүч бол хөдөлгөөний шалтгаан гэж бичсэн бол Галилео хүч бол хурдатгалын шалтгаан гэдгийг нотолсон боловч бие нь өргөгдөж, хөдөлж, хөдөлдөггүй. Аристотелийн хэлснээр бие нь тодорхой хүчинд автсан үед л хурдтай болдог. Гэхдээ орчуулгын жигд хөдөлгөөн байгаа тул энэ санал алдаатай гэдгийг бид мэднэ. Үүнийг кинематикийн томъёогоор дахин нотолж байна. Бид дараагийн асуулт руу шилжих болно.
Кинематик. Физик. Үндсэн ойлголт
Энэ хэсэгт хэд хэдэн үндсэн зарчим, тодорхойлолтууд бий. Голоос нь эхэлцгээе.
Механик хөдөлгөөн
Сургуулийн вандан сандал дээрээс бид юуг механик хөдөлгөөн гэж үзэж болох талаар санаа гаргахыг хичээж байгаа байх. Бид үүнийг өдөр бүр, цаг тутамд, секунд тутамд хийдэг. Бид механик хөдөлгөөнийг орон зайд цаг хугацааны явцад тохиолддог процесс, тухайлбал биеийн байрлал өөрчлөгдөхийг авч үзэх болно. Үүний зэрэгцээ харьцангуйн онолыг ихэвчлэн процесст ашигладаг, өөрөөр хэлбэл эхний биеийн байрлал хоёр дахь байрлалтай харьцуулахад өөрчлөгдсөн гэж тэд хэлдэг. Бид гарааны шугам дээр хоёр машин байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Операторын дохио эсвэл гэрэл асч, машинууд хөөрнө. Хамгийн эхэнд аль хэдийн албан тушаалын өөрчлөлт гарч байна. Түүнээс гадна та энэ талаар удаан, уйтгартай ярьж болно: өрсөлдөгчийн тухай, гарааны шугамын тухай, тогтмол үзэгчийн тухай. Гэхдээ санаа нь тодорхой байж магадгүй юм. Нэг чиглэлд эсвэл өөр чиглэлд явдаг хоёр хүний тухай мөн адил хэлж болно. Тэдний тус бүрийн байрлал цаг мөч бүрт өөрчлөгддөг.
Лавлах систем
Кинематик, физик - эдгээр бүх шинжлэх ухаан нь лавлагааны хүрээ гэх мэт үндсэн ойлголтыг ашигладаг. Үнэн хэрэгтээ энэ нь маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд бараг хаа сайгүй практик асуудлуудад ашиглагддаг. Өөр хоёр чухал бүрэлдэхүүн хэсгийг лавлагааны хүрээтэй холбож болно.
Координатын сүлжээ ба координат
Сүүлийнх нь тоо, үсгийн цуглуулгаас өөр юу ч биш. Тодорхой логик тохиргоог ашиглан бид өөрсдөө зохиож болноНэг хэмжээст эсвэл хоёр хэмжээст координатын сүлжээ бөгөөд энэ нь тодорхой хугацааны туршид материаллаг цэгийн байрлалыг өөрчлөх хамгийн энгийн асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг бидэнд олгоно. Ихэвчлэн практикт хоёр хэмжээст координатын сүлжээг X ("x") ба Y ("y") тэнхлэгүүдтэй ашигладаг. Гурван хэмжээст орон зайд Z тэнхлэгийг (“z”) нэмдэг бол нэг хэмжээст орон зайд зөвхөн X байдаг. Их буучид, скаутууд ихэвчлэн координаттай ажилладаг. Бид анх удаа бага сургуульд байхдаа тодорхой урттай сегментүүдийг зурж эхлэхэд тэдэнтэй тулгардаг. Эцсийн эцэст төгсөлт гэдэг нь эхлэл ба төгсгөлийг заах координатаас өөр зүйл биш юм.
Кинематикийн 10-р анги. Тоо хэмжээ
Материал цэгийн кинематикийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигладаг гол хэмжигдэхүүнүүд нь зай, цаг, хурд, хурдатгал юм. Сүүлийн хоёрын талаар илүү дэлгэрэнгүй ярилцъя. Энэ хоёр хэмжигдэхүүн нь вектор юм. Өөрөөр хэлбэл, тэдгээр нь зөвхөн тоон үзүүлэлт төдийгүй урьдчилан тодорхойлсон тодорхой чиглэлтэй байдаг. Биеийн хөдөлгөөн нь хурдны вектор чиглэсэн чиглэлд явагдана. Үүний зэрэгцээ, хэрэв бид жигд бус хөдөлгөөнтэй бол хурдатгалын векторын талаар мартаж болохгүй. Хурдасгалыг нэг чиглэлд эсвэл эсрэг чиглэлд чиглүүлж болно. Хэрэв тэд хамтран удирддаг бол бие нь илүү хурдан, хурдан хөдөлж эхэлнэ. Хэрэв тэдгээр нь эсрэгээрээ байвал объект зогсох хүртэл удааширна. Үүний дараа хурдатгал байгаа тохиолдолд бие нь эсрэг хурдыг олж авах болно, өөрөөр хэлбэл эсрэг чиглэлд шилжих болно. Практикт энэ бүхэн кинематикаар маш тодорхой харагдаж байна. 10-р анги бол яг л тиймфизикийн энэ хэсгийг хангалттай тодруулсан үе.
Томъёо
Кинематикийн томьёо нь гаралт болон цээжлэхэд маш энгийн. Жишээлбэл, тухайн объектын өгөгдсөн хугацаанд туулсан зайны томъёо нь дараах байдалтай байна: S=VoT + aT^2/2. Бидний харж байгаагаар зүүн талд бид ижил зайтай байна. Баруун талд та анхны хурд, цаг хугацаа, хурдатгал зэргийг олох боломжтой. Объектыг удаашруулах явцад хурдатгал нь сөрөг скаляр утгыг авч болох тул нэмэх тэмдэг нь зөвхөн нөхцөлт шинж чанартай байдаг. Ерөнхийдөө хөдөлгөөний кинематик нь нэг төрлийн хурд байдаг гэсэн үг бөгөөд бид "эхний", "эцсийн", "агшин зуурын" гэж байнга хэлдэг. Агшин зуурын хурд нь тодорхой хугацааны дараа гарч ирдэг. Эцсийн эцэст, хэрэв та тэгж бодож байгаа бол эцсийн эсвэл эхний бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь түүний тодорхой илрэлээс өөр зүйл биш юм, тийм үү? "Кинематик" сэдэв нь энгийн бөгөөд сонирхолтой учраас сургуулийн сурагчдын дуртай сэдэв байж магадгүй юм.
Асуудлын жишээ
Хамгийн энгийн кинематикийн хувьд огт өөр даалгаврын бүхэл бүтэн ангилал байдаг. Эдгээр нь бүгд ямар нэгэн байдлаар материаллаг цэгийн хөдөлгөөнтэй холбоотой байдаг. Жишээлбэл, заримд нь тодорхой хугацаанд биеийн туулсан зайг тодорхойлох шаардлагатай байдаг. Энэ тохиолдолд анхны хурд, хурдатгал зэрэг параметрүүдийг мэдэж болно. Эсвэл оюутанд бие махбодийн хурдатгалыг илэрхийлэх, тооцоолох хэрэгцээ шаардлагаас бүрдэх даалгавар өгөх болно. Нэг жишээ татъя. Машин нь хөдөлгөөнгүй байрлалаас эхэлдэг. Хэрэв түүний хурдатгал гурван метр бол тэр 5 секундын дотор ямар зайг туулах вэ?секундын квадратад хуваагдах уу?
Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд бидэнд S=VoT + at^2/2 томъёо хэрэгтэй. Бид зүгээр л түүнд байгаа өгөгдлийг орлуулдаг. Энэ бол хурдатгал ба цаг хугацаа юм. Анхны хурд нь тэг байх тул Vot гэсэн нэр томъёо тэг болно гэдгийг анхаарна уу. Тиймээс бид 75 метрийн тоон хариултыг авдаг. Ингээд л асуудал шийдэгдлээ.
Үр дүн
Тиймээс бид үндсэн зарчим, тодорхойлолтыг гаргаж, томъёоны жишээг өгч, энэ дэд хэсгийг үүсгэсэн түүхийн талаар ярилцав. Долдугаар ангид физикийн хичээлд орж ирсэн кинематикийн хичээлийг харьцангуй (сонгодог бус) хэсгийн хүрээнд байнга сайжруулсаар байна.
