Kinematik: Konzept und Formeln

Im Bereich der Physik-Mechanik erforscht und beschreibt die Kinematik die Bewegung von Körpern, ohne sich um die Ursachen von Verschiebungen zu kümmern.

Durch Kinematik ist es möglich, die Bewegungen zu klassifizieren und zu vergleichen, während der Grund für das Auftreten in der Dynamik angesprochen wird.

grundsätzliche Konzepte

Siehe unten einige wichtige Konzepte im Studium der Kinematik.

Referenziell: Punkt, der bestimmt, ob sich das Objekt in Bewegung oder Ruhe befindet.
Bewegung: Positionsänderung zum Anfahren oder Verlassen des Referenzrahmens.
sich ausruhen: wenn sich die Position eines Objekts in Bezug auf einen Bezugsrahmen nicht ändert.
Flugbahn: Linie, die die verschiedenen Positionen des Objekts im Laufe der Zeit bestimmt.
Verschiebung: zurückgelegte Distanz zwischen dem Anfangs- und Endraum der Trajektorie.
materieller Punkt: Körper, dessen Abmessungen das Bewegungsstudium nicht beeinträchtigen.
langer Körper: Körper, dessen Abmessungen für das Verständnis von Bewegung wichtig sind.

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Beispiel: Ein Junge in einem Auto wird als A betrachtet und bewegt sich nach rechts in Richtung Referenz B, was einem Mädchen entspricht, das in der Nähe des Zebrastreifens steht.

Da B die Referenz ist, sagen wir, dass A in Bezug auf B in Bewegung ist, das heißt, es macht eine Trajektorie, da der Abstand, den es von B hat, mit der Zeit variiert. Beachten Sie, dass die von einem Körper ausgeführte Bewegung vom angenommenen Bezugssystem abhängt.

Der Pfadtyp klassifiziert die Bewegung als gerade, wenn die Bewegung auf einer geraden Linie ausgeführt wird, oder als krummlinig, wenn die Bewegung auf einer gekrümmten Bahn ausgeführt wird.

Kinematikformeln

Durchschnittsgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit, mit der die Bewegung von einem Körper ausgeführt wird, heißt Durchschnittsgeschwindigkeit, die mit folgender Formel berechnet werden kann:

gerades V mit geradem m tiefgestellter Raum gleich dem Raum Zähler ΔS über dem Nenner Raum Δt Ende des Bruches gleich dem Zähler Position Raum Endraum weniger Raum Position Anfangsraum über Nenner Zeitraum Endraum weniger Raum Zeit Anfangsraum Ende von Fraktion

Die Anfangs- und Endbedingungen entsprechen der Zeitzählung, unabhängig davon, ob das Auto für längere Zeit angehalten wurde oder ob sich die Geschwindigkeit entlang der Strecke änderte.

Im Internationalen System (SI) ist die Einheit der Durchschnittsgeschwindigkeit Meter pro Sekunde (m/s).

Auch sehen: Kinematikformeln

mittlere skalare Beschleunigung

Im Laufe der Zeit kann sich die Geschwindigkeit eines Körpers ändern, während er sich bewegt. Die Beschleunigung eines Körpers bewirkt, dass die Geschwindigkeitsänderung während einer Fahrt über einen bestimmten Zeitraum zu- oder abnimmt.

Hier ist die Formel zur Berechnung der Beschleunigung:

gerade a mit geradem m Indexraum gleich Raum Zähler Δv über Nennerraum Δt Bruchende gleich Zähler Geschwindigkeitsraum Endraum minus Raumgeschwindigkeit Anfangsraum über Nenner Zeitraum Endraum weniger Raumzeit Anfangsraum Ende von Fraktion

Im Internationalen System (SI) ist die durchschnittliche Beschleunigungseinheit Meter pro Sekunde zum Quadrat (m/sec²).

Auch sehen: Beschleunigung

Gleichmäßige Bewegung (BE)

Wenn ein Körper im gleichen Zeitintervall immer die gleiche Strecke zurücklegt, wird seine Bewegung als gleichförmig eingestuft. Daher ist seine Geschwindigkeit auf dem Weg konstant und von Null verschieden.

Bei der Gleichmäßige geradlinige Bewegung (MRU) ändert sich die Geschwindigkeit auf einer geraden Bahn nicht.

Die Position des Körpers auf der Flugbahn kann mit der stündlichen Positionsfunktion berechnet werden:

gerader S-Raum gleich dem geraden Raum S mit 0 tiefgestelltem Raum plus geradem Raum v. gerade zu

Wo,

S = Endposition, in Metern (m)
so₀ = Ausgangsposition, in Metern (m)
v = Geschwindigkeit, in Metern pro Sekunde (m/s)
t = Zeit, in Sekunden (s)

Auch sehen: Gleichmäßige Bewegung

Gleichmäßig abwechslungsreiche Bewegung (MUV)

Wenn sich die Geschwindigkeit im gleichen Zeitintervall um gleiche Beträge ändert, wird die Bewegung als gleichförmig variiert bezeichnet. Daher ist die Beschleunigung konstant und nicht Null.

Ö Gleichmäßig variierte geradlinige Bewegung (MRUV) ist durch die gleiche Beschleunigung wie ein geradliniger Körper gekennzeichnet.

Durch die stündliche Geschwindigkeitsgleichung ist es möglich, die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit zu berechnen.

gerader V-Raum gleich dem geraden Raum V mit 0 tiefgestelltem Raum plus geradem Raum a. gerade zu

Wo,

V = Endgeschwindigkeit, in Metern pro Sekunde (m/s)
V₀ = Anfangsgeschwindigkeit, in Metern pro Sekunde (m/s)
a = Beschleunigung, in Metern pro Sekunde zum Quadrat (m/s²)
t = Zeit, in Sekunden (s)

Die Position des Körpers während der Flugbahn kann mit folgender Gleichung berechnet werden:

gerader S-Raum gleich dem geraden Raum S mit 0 tiefgestelltem Raum plus geradem Raum v mit 0 geradem tiefgestelltem t-Raum plus geradem Raum a. gerade t im Quadrat

Wo,

S = Endposition, in Metern (m)
so₀ = Ausgangsposition, in Metern (m)
V₀ = Anfangsgeschwindigkeit, in Metern pro Sekunde (m/s)
a = Beschleunigung, in Metern pro Sekunde zum Quadrat (m/s²)
t = Zeit, in Sekunden (s)

DAS Torricelli-Gleichung wird verwendet, um Geschwindigkeit und Raum in Beziehung zu setzen, die in einer gleichförmig variierten Bewegung durchlaufen werden.

gerade v quadriertes Leerzeichen gleich Leerzeichen gerade v mit 0 tiefgestellt mit 2 hochgestellt Leerzeichen plus Leerzeichen 2 gerade mit geradem Inkrement S

Wo,

V = Endgeschwindigkeit, in Metern pro Sekunde (m/s)
V₀ = Anfangsgeschwindigkeit, in Metern pro Sekunde (m/s)
a = Beschleunigung, in Metern pro Sekunde zum Quadrat (m/s²)
gerade Schrittweite S = zurückgelegte Strecke, in Metern (m)

Auch sehen: Gleichmäßig abwechslungsreiche Bewegung

Verwenden Sie die folgenden Übungslisten, um die Verwendung der Formeln zu üben und mehr Wissen zu erlangen.

Kinematik-Übungen
Durchschnittliche Geschwindigkeitsübungen
Übungen zur gleichmäßigen Bewegung
Übungen zu gleichmäßig abwechslungsreicher Bewegung.