Cinemática del punto material: conceptos básicos, elementos

El tema del artículo de hoy será la cinemáticapunto material. Que es esto? ¿Qué conceptos están incluidos en él y qué definición es necesaria para dar este término? Trataremos de responder estas y muchas otras preguntas hoy.

Definición y concepto

La cinemática de un punto material esnada más que una subsección de la física llamada "mecánica". Ella, a su vez, estudia los patrones de movimiento de ciertos cuerpos. La cinemática de un punto material también se ocupa de esta tarea, pero no lo hace de forma general. De hecho, esta subsección estudia métodos que nos permiten describir el movimiento de los cuerpos. En este caso, solo los llamados cuerpos idealizados son adecuados para la investigación. Estos incluyen: un punto material, un cuerpo absolutamente sólido y un gas ideal. Considera los conceptos con más detalle. Todos sabemos desde el banco de la escuela que un punto material es un cuerpo cuyas dimensiones se pueden descuidar en esta o aquella situación. Por cierto, la cinemática del movimiento traslacional de un punto material aparece por primera vez en los libros de texto de la séptima clase en física. Esta es la rama más simple, por lo tanto, es más conveniente comenzar a conocer la ciencia con su ayuda. Un tema aparte es cuáles son los elementos de la cinemática del punto material. Hay muchos de ellos, y condicionalmente se pueden dividir en varios niveles, con diferente complejidad para la comprensión. Si hablamos, por ejemplo, sobre el vector de radio, entonces, en principio, no hay nada extraordinariamente complejo en su definición. Sin embargo, aceptará que será mucho más fácil para un alumno comprenderlo que para un alumno de una escuela media o secundaria. Y para ser honesto, no hay necesidad de explicar las peculiaridades de este término a los estudiantes de secundaria.

Una breve historia de la creación de la cinemática

Muchos, muchos años atrás, el gran científicoAristóteles dedicó la mayor parte de su tiempo libre al estudio y la descripción de la física como ciencia separada. En particular, trabajó en cinemática, tratando de presentar sus principales tesis y conceptos, de una forma u otra, para tratar de resolver tareas prácticas e incluso comunes. Aristóteles dio la idea inicial de cuáles son los elementos de la cinemática del punto material. Sus obras y obras son muy valiosas para toda la humanidad. Sin embargo, en sus conclusiones cometió un número considerable de errores, y fue debido a ciertos errores y errores de cálculo. El trabajo de Aristóteles en un momento estuvo interesado en otro científico: Galileo Galilei. Una de las tesis fundamentales planteadas por Aristóteles fue que el movimiento del cuerpo ocurre solo si actúa sobre alguna fuerza, determinada por la intensidad y la dirección. Galileo demostró que esto es un error. La fuerza tendrá un efecto en el parámetro de velocidad, pero no más. El italiano ha demostrado que la fuerza es la causa de la aceleración, y solo puede surgir en reciprocidad con ella. También Galileo Galileo prestó considerable atención al estudio del proceso de caída libre, deduciendo los patrones correspondientes. Probablemente todos recuerden sus famosos experimentos, que pasó en la Torre Inclinada de Pisa. En sus obras, la base de las soluciones cinemáticas fue utilizada por el físico Ampere.

Conceptos iniciales

Como se discutió anteriormente, la cinemática estudia los métodosdescripción del movimiento de objetos idealizados. En este caso, en la práctica, se pueden aplicar los conceptos básicos del análisis matemático, el álgebra ordinaria y la geometría. Pero, ¿cuáles son los conceptos (conceptos, no definiciones y valores paramétricos) que subyacen en esta subsección de la física? En primer lugar, todos deben comprender claramente que la cinemática del movimiento traslacional del punto material considera el movimiento sin tener en cuenta los indicadores de fuerza. Es decir, para resolver los problemas correspondientes no necesitamos fórmulas relacionadas con la fuerza. No tiene en cuenta la cinemática, no importa cuántos de ellos: uno, dos, tres, al menos varios cientos de miles. Sin embargo, la existencia de la aceleración todavía se proporciona. En una serie de problemas, la cinemática del movimiento de un punto material dicta la determinación de la magnitud de la aceleración. Sin embargo, las razones de este fenómeno (es decir, las fuerzas y su naturaleza) no se consideran, pero se omiten.

Clasificación

Descubrimos que la cinemática explora y aplicaMétodos para describir el movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las fuerzas que actúan sobre ellos. Incidentalmente, esta tarea ya está siendo manejada por otra subsección de mecánica, que se llama dinámica. Las leyes de Newton ya se aplican allí, lo que permite determinar en la práctica bastantes parámetros con un número pequeño de datos iniciales conocidos. Los conceptos básicos de la cinemática de un punto material son el espacio y el tiempo. Y en relación con el desarrollo de la ciencia en general, y en esta área, surgió la pregunta sobre la conveniencia de usar tal combinación.

Desde el principio hubo una clásicacinemática. Se puede decir que no es solo la presencia de vacíos temporales y espaciales lo que le es peculiar, sino también su independencia de la elección de este o aquel marco de referencia. Por cierto, hablaremos de esto más tarde. Ahora solo explica lo que está en juego. El intervalo de espacio en este caso se considerará un segmento, el intervalo de tiempo es el intervalo de tiempo. Parece que todo debería ser claro. Por lo tanto, estos intervalos se considerarán absolutos, invariantes en la cinemática clásica, en otras palabras, no dependiendo de la transición de un marco de referencia a otro. Si la cinemática relativista. En él, las brechas en la transición entre los marcos de referencia pueden cambiar. Sería más correcto decir que no pueden, pero deberían, probablemente. Debido a esto, la simultaneidad de dos eventos aleatorios también se vuelve relativa y está sujeta a una consideración especial. Es por eso que en la cinemática relativista, dos conceptos - espacio y tiempo - se combinan en uno.

Cinemática del punto material: velocidad, aceleración y otras cantidades

Para entender esta sección al menos un pocoFísica, es necesario guiarse en los conceptos más básicos, conocer las definiciones y representar lo que una cantidad particular representa en términos generales. Nada es complicado en esto, de hecho, todo es muy fácil y simple. Consideremos, tal vez, para el comienzo los conceptos básicos utilizados en problemas de cinemática.

Movimiento

Consideraremos el movimiento mecánico como un proceso,en el que uno u otro objeto idealizado cambia su posición en el espacio. En este caso, podemos decir que el cambio está en relación con otros cuerpos. Es necesario tener en cuenta el hecho de que al mismo tiempo se lleva a cabo y el establecimiento de un determinado intervalo de tiempo entre dos eventos. Por ejemplo, será posible asignar un cierto intervalo formado por el tiempo transcurrido entre el cuerpo vino de una posición a otra. También notamos que los cuerpos pueden y van a interactuar entre sí de acuerdo con las leyes generales de la mecánica. Esto es exactamente lo que la cinemática de un punto material opera con mayor frecuencia. El sistema de referencia - el siguiente concepto, que está indisolublemente unida a ella.

Coordenadas

Se los puede llamar datos ordinarios, quele permiten determinar la posición del cuerpo en un momento u otro. Las coordenadas están inextricablemente vinculadas con la noción de un marco de referencia, así como una cuadrícula. Más a menudo una combinación de letras y números.

Vector de radio

Del título ya debería estar claro que éles en si mismo Sin embargo, discutiremos esto con más detalle. Si un punto se mueve a lo largo de una determinada trayectoria, y sabemos exactamente el origen de uno u otro sistema de referencia, entonces podemos dibujar un vector de radio en cualquier momento. Conectará la posición inicial del punto con el punto instantáneo o final.

Trayectoria

Se llamará línea continua, que se establece como resultado del movimiento de un punto material en un marco de referencia particular.

Velocidad (lineal y angular)

Este es un valor que le puede decir qué tan rápido el cuerpo pasa este o ese intervalo de distancia.

Aceleración (tanto angular como lineal)

Muestra, por qué ley y qué tan rápido está cambiando el parámetro de velocidad del cuerpo.

Quizás, aquí están, los elementos básicos de la cinemáticapunto material. Cabe señalar que tanto la velocidad como la aceleración son cantidades de vectores. Y esto significa que no solo tienen un cierto valor indicativo, sino también una cierta dirección. Por cierto, pueden dirigirse tanto en una dirección, como en sentido opuesto. En el primer caso, el cuerpo acelerará, en el segundo - frenará.

Las tareas más simples

La cinemática del punto material (velocidad,la aceleración y la distancia en las cuales son conceptos prácticamente fundamentales) ni siquiera equivale a una gran cantidad de tareas, sino a muchas de sus diversas categorías. Tratemos de resolver un problema bastante simple para determinar la distancia recorrida por el cuerpo.

Supongamos que las condiciones que tenemos a mano,lo siguiente El auto del conductor se encuentra en la línea de salida. El operador da una señal con una bandera, y el automóvil se rompe abruptamente de su lugar. Determine si será capaz de establecer un nuevo récord en la competencia de corredores, si la distancia es igual a cien metros, el siguiente líder pasará en 7.8 segundos. Acelera el coche para que tome igual a 3 metros, dividido por un segundo en un cuadrado.

Entonces, ¿cómo resolver este problema? Es bastante interesante, porque no necesitamos una definición "seca" de ciertos parámetros. Se ilumina por turnos y una determinada situación, que diversifica el proceso de resolución y búsqueda de indicadores. Pero, ¿qué deberíamos guiarnos antes de abordar la tarea?

1. La cinemática del punto material implica el uso en este caso de aceleración.

2. Se propone una solución usando la fórmula de distancia, ya que su valor numérico aparece en las condiciones.

El problema se resuelve simplemente. Para hacer esto, tomamos la fórmula de distancia: S = VoT + (-) AT ^ 2/2. ¿Cuál es el significado? Necesitamos averiguar cuánto tiempo el ciclista atravesará la distancia designada, y luego comparar el puntaje con el récord para ver si él lo vencerá o no. Para este fin, seleccionamos la hora, obtenemos una fórmula para ella: AT ^ 2 + 2VoT - 2S. Esto no es más que una ecuación cuadrática. Pero el automóvil se rompe, lo que significa que la velocidad inicial será 0. Al resolver la ecuación, el discriminante será igual a 2400. Para encontrar el tiempo, necesita extraer la raíz. Hagamos el segundo decimal: 48,98. Vamos a encontrar la raíz de la ecuación: 48.98 / 6 = 8.16 segundos. Resulta que el piloto no puede superar el récord existente.