Κινηματική: έννοια και τύποι

Στον τομέα της Μηχανικής Φυσικής, η Κινηματική μελετά και περιγράφει την κίνηση των σωμάτων χωρίς να ανησυχεί για τις αιτίες του εκτοπισμού.

Μέσω της κινηματικής είναι δυνατή η ταξινόμηση και σύγκριση των κινήσεων, ενώ ο λόγος για την εμφάνιση αντιμετωπίζεται στο Dynamics.

θεμελιώδεις έννοιες

Δείτε παρακάτω μερικές σημαντικές έννοιες στη μελέτη της Κινηματικής.

• Αναφορικός: σημείο που καθορίζει εάν το αντικείμενο είναι σε κίνηση ή σε ηρεμία.
• Κίνηση: αλλαγή θέσης για προσέγγιση ή απομάκρυνση από το πλαίσιο αναφοράς.
• υπόλοιπο: όταν η θέση ενός αντικειμένου δεν αλλάζει σε σχέση με ένα πλαίσιο αναφοράς.
• Τροχιά: γραμμή που καθορίζει τις διαφορετικές θέσεις του αντικειμένου με την πάροδο του χρόνου.
• Μετατόπιση: απόσταση που διανύθηκε μεταξύ του αρχικού και του τελικού χώρου της τροχιάς.
• υλικό σημείο: σώμα του οποίου οι διαστάσεις δεν επηρεάζουν τη μελέτη της κίνησης.
• μακρύ σώμα: σώμα του οποίου οι διαστάσεις είναι σημαντικές για την κατανόηση της κίνησης.

Παράδειγμα: Ένα αγόρι μέσα σε ένα αυτοκίνητο θεωρείται Α και κινείται προς τα δεξιά προς το σημείο αναφοράς Β, το οποίο αντιστοιχεί σε ένα κορίτσι που στέκεται κοντά στη διάβαση πεζών.

Δεδομένου ότι το Β είναι το σημείο αναφοράς, λέμε ότι το Α κινείται σε σχέση με το Β, δηλαδή κάνει μια τροχιά, καθώς η απόσταση από το Β ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο. Σημειώστε ότι η κίνηση που εκτελείται από ένα σώμα εξαρτάται από το υιοθετημένο πλαίσιο αναφοράς.

Ο τύπος διαδρομής κατατάσσει την κίνηση ως ευθεία, όταν η κίνηση εκτελείται σε ευθεία γραμμή, ή καμπύλη, όταν η κίνηση εκτελείται σε καμπύλη διαδρομή.

Τύποι κινηματικής

μέση ταχύτητα

Η ταχύτητα με την οποία πραγματοποιείται η κίνηση από ένα σώμα ονομάζεται μέση ταχύτητα, που μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Οι αρχικοί και τελικοί όροι αντιστοιχούν στη χρονική μέτρηση του χρόνου, ανεξάρτητα από το αν το αυτοκίνητο σταμάτησε για κάποιο χρονικό διάστημα ή αν υπήρχε διακύμανση της ταχύτητας κατά τη διαδρομή.

Στο Διεθνές Σύστημα (SI) η μέση μονάδα ταχύτητας είναι ο μετρητής ανά δευτερόλεπτο (m / s).

Δείτε επίσης: Τύποι κινηματικής

μεσαία κλιματική επιτάχυνση

Με την πάροδο του χρόνου, η ταχύτητα ενός σώματος μπορεί να αλλάξει καθώς κινείται. Η επιτάχυνση ενός σώματος προκαλεί την αύξηση ή μείωση της μεταβολής της ταχύτητας κατά τη διάρκεια ενός ταξιδιού σε μια δεδομένη χρονική περίοδο.

Εδώ είναι ο τύπος για τον υπολογισμό της επιτάχυνσης:

Στο Διεθνές Σύστημα (SI) η μέση μονάδα επιτάχυνσης είναι το τετραγωνικό μέτρο ανά δευτερόλεπτο (m / sec²).

Δείτε επίσης: Επιτάχυνση

Ομοιόμορφη κίνηση (MU)

Εάν στο ίδιο χρονικό διάστημα ένα σώμα ταξιδεύει πάντα στην ίδια απόσταση, η κίνησή του ταξινομείται ως ομοιόμορφη. Επομένως, η ταχύτητά του είναι σταθερή και διαφορετική από το μηδέν στην πορεία.

Στο Ομοιόμορφη ορθογώνια κίνηση (MRU) η ταχύτητα δεν αλλάζει σε μια τροχιά που λαμβάνεται σε ευθεία γραμμή.

Η θέση του σώματος στην τροχιά μπορεί να υπολογιστεί με τη συνάρτηση ωριαίας θέσης:

Οπου,

S = τελική θέση, σε μέτρα (m)
μικρό₀ = αρχική θέση, σε μέτρα (m)
v = ταχύτητα, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s)
t = ώρα, σε δευτερόλεπτα

Δείτε επίσης: Ομοιόμορφη κίνηση

Ομοιόμορφη μεταβολή (MUV)

Εάν η ταχύτητα μεταβάλλεται κατά ίσες ποσότητες στο ίδιο χρονικό διάστημα, η κίνηση χαρακτηρίζεται ως ομοιόμορφα μεταβαλλόμενη. Επομένως, η επιτάχυνση είναι σταθερή και μη μηδενική.

Ο Ομοιόμορφα ορθογώνια κίνηση (MRUV) χαρακτηρίζεται από την ίδια ποσότητα επιτάχυνσης με ένα σώμα ευθείας γραμμής.

Μέσω της ωριαίας εξίσωσης ταχύτητας είναι δυνατόν να υπολογιστεί η ταχύτητα ως συνάρτηση του χρόνου.

Οπου,

V = τελική ταχύτητα, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s)
Β₀ = αρχική ταχύτητα, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s)
a = επιτάχυνση, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο (m / s²)
t = ώρα, σε δευτερόλεπτα

Η θέση του σώματος κατά τη διάρκεια της τροχιάς μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:

Οπου,

S = τελική θέση, σε μέτρα (m)
μικρό₀ = αρχική θέση, σε μέτρα (m)
Β₀ = αρχική ταχύτητα, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s)
a = επιτάχυνση, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο (m / s²)
t = ώρα, σε δευτερόλεπτα

Ο Εξίσωση Torricelli χρησιμοποιείται για τη συσχέτιση της ταχύτητας και του χώρου που διασχίζεται με ομοιόμορφη κίνηση.

Οπου,

V = τελική ταχύτητα, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s)
Β₀ = αρχική ταχύτητα, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s)
a = επιτάχυνση, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο (m / s²)
= διανυθέντος χώρος, σε μέτρα (m)

Δείτε επίσης: Ομοιόμορφη μεταβολή

Χρησιμοποιήστε τις παρακάτω λίστες ασκήσεων για να εξασκηθείτε χρησιμοποιώντας τους τύπους και να αποκτήσετε περισσότερες γνώσεις.

• Ασκήσεις κινηματικής
• Ασκήσεις μέσης ταχύτητας
• Ασκήσεις για Ομοιόμορφη Κίνηση
• Ασκήσεις σε ομοιόμορφη μεταβολή.