Kinematiikka: käsite ja kaavat

Fysiikan mekaniikan alalla kinematiikka tutkii ja kuvaa kehojen liikettä huolimatta siirtymän syistä.

Kinematicsin avulla on mahdollista luokitella ja verrata liikkeitä, kun taas tapahtuman syy on käsitelty Dynamicsissa.

peruskäsitteet

Katso alla joitain tärkeitä käsitteitä Kinematiikan tutkimuksessa.

• Viite: piste, joka määrittää, onko esine liikkeessä vai levossa.
• Liike: sijainnin muutos lähestymiskehykseen tai siirtymiseen pois viitekehyksestä.
• levätä: kun kohteen sijainti ei muutu suhteessa viitekehykseen.
• Liikerata: rivi, joka määrittää kohteen eri sijainnit ajan myötä.
• Siirtymä: lentoradan alku- ja lopputilan välinen etäisyys.
• aineellinen kohta: runko, jonka mitat eivät häiritse liikkeen tutkimista.
• pitkä runko: runko, jonka mitat ovat tärkeitä liikkeen ymmärtämiseksi.

Esimerkki: Autossa olevaa poikaa pidetään A: na ja hän liikkuu oikealle kohti viittausta B, joka vastaa tyttöä, joka seisoo lähellä jalkakäytävää.

Koska B on referenssi, sanomme, että A on liikkeessä suhteessa B: hen, eli se tekee liikeradan, koska etäisyys B: stä vaihtelee ajan myötä. Huomaa, että kehon suorittama liike riippuu hyväksytystä referenssistä.

Polutyyppi luokittelee liikkeen suoraksi, kun liike suoritetaan suoralla, tai kaarevalla, kun liike suoritetaan kaarevalla polulla.

Kinematiikan kaavat

keskinopeus

Nopeutta, jolla keho suorittaa liikkeen, kutsutaan keskinopeus, joka voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

Alku- ja loppusehdot vastaavat ajanlaskentajaksoa riippumatta siitä, pysäytettiinkö auto jonkin aikaa vai oliko nopeuden vaihtelu reitin varrella.

Kansainvälisessä järjestelmässä (SI) keskinopeusyksikkö on metri sekunnissa (m / s).

Katso myös: Kinematiikan kaavat

keskimääräinen skalaarikiihtyvyys

Ajan myötä kehon nopeus voi muuttua liikkuessaan. Rungon kiihtyvyys saa matkanopeuden vaihtelun kasvamaan tai laskemaan tietyn ajanjakson aikana.

Alla on kaava kiihtyvyyden laskemiseksi:

Kansainvälisessä järjestelmässä (SI) keskimääräinen kiihtyvyysyksikkö on metri sekunnissa (m / s²).

Katso myös: Kiihtyvyys

Yhtenäinen liike (MU)

Jos runko kulkee samalla aikavälillä aina saman matkan, sen liike luokitellaan tasaiseksi. Siksi sen nopeus on vakio ja ei-nolla matkan varrella.

Kohteessa Yhtenäinen suoraviivainen liike (MRU) nopeus ei muutu suoralla linjalla otetulla liikeradalla.

Rungon sijainti liikeradalla voidaan laskea tunneittaisen sijaintitoiminnon avulla:

Missä,

S = lopullinen sijainti, metreinä (m)
s₀ = alkuasento metreinä (m)
v = nopeus, metreinä sekunnissa (m / s)
t = aika sekunteina

Katso myös: Yhtenäinen liike

Tasaisesti vaihteleva liike (MUV)

Jos nopeus vaihtelee yhtä suurilla määrillä samalla aikavälillä, liikettä luonnehditaan tasaisesti vaihtelevaksi. Siksi kiihtyvyys on vakio ja nollasta poikkeava.

O Tasaisesti vaihteleva suoraviivainen liike (MRUV) on ominaista yhtä suurella kiihtyvyydellä kuin suoraviivainen runko.

Tunnin nopeusyhtälön avulla on mahdollista laskea nopeus ajan funktiona.

Missä,

V = lopullinen nopeus metreinä sekunnissa (m / s)
V₀ = alkunopeus metreinä sekunnissa (m / s)
a = kiihtyvyys metreinä sekunnissa neliö (m / s²)
t = aika sekunteina

Rungon sijainti liikeradan aikana voidaan laskea seuraavalla yhtälöllä:

Missä,

S = lopullinen sijainti, metreinä (m)
s₀ = alkuasento metreinä (m)
V₀ = alkunopeus metreinä sekunnissa (m / s)
a = kiihtyvyys metreinä sekunnissa neliö (m / s²)
t = aika sekunteina

THE Torricellin yhtälö käytetään vertailemaan nopeutta ja tilaa, joka kulkee tasaisesti vaihtelevassa liikkeessä.

Missä,

V = lopullinen nopeus metreinä sekunnissa (m / s)
V₀ = alkunopeus metreinä sekunnissa (m / s)
a = kiihtyvyys metreinä sekunnissa neliö (m / s²)
= kuljettu tila metreinä (m)

Katso myös: Tasaisesti vaihteleva liike

Käytä alla olevia harjoitusluetteloita harjoitellaksesi kaavoja ja saadaksesi lisää tietoa.

• Kinemaattiset harjoitukset
• Keskinopeusharjoitukset
• Harjoitukset yhtenäisestä liikkumisesta
• Harjoitukset tasaisesti vaihtelevasta liikkeestä.