קינמטיקה: מושג ונוסחאות

בתחום מכניקת הפיזיקה, הקינמטיקה לומדת ומתארת ​​את תנועת הגופים מבלי לדאוג לגורמי העקירה.

באמצעות קינמטיקה ניתן לסווג ולהשוות את התנועות, בעוד שהסיבה להתרחשות מטופלת בדינמיקה.

מושגי יסוד

ראה להלן כמה מושגים חשובים במחקר קינמטיקה.

• הפניה: נקודה שקובעת אם האובייקט נמצא בתנועה או במנוחה.
• תְנוּעָה: שינוי עמדה להתקרב או להתרחק ממסגרת הייחוס.
• מנוחה: כאשר מיקום האובייקט אינו משתנה ביחס למסגרת התייחסות.
• מַסלוּל: קו הקובע את המיקומים השונים של האובייקט לאורך זמן.
• תְזוּזָה: המרחק שעבר בין המרחב הראשוני והאחרון של המסלול.
• נקודה חומרית: גוף שממדיו אינם מפריעים לחקר התנועה.
• גוף ארוך: גוף שממדיו חשובים להבנת התנועה.

דוגמא: נער בתוך מכונית נחשב כ- A ועובר ימינה לכיוון התייחסות B, המתאים לילדה שעומדת ליד מעבר החצייה.

מכיוון ש- B הוא ההתייחסות, אנו אומרים ש- A נמצא בתנועה ביחס ל- B, כלומר הוא עושה מסלול, מכיוון שהמרחק שהוא מ- B משתנה עם הזמן. שימו לב שהתנועה שמבצעת גוף תלויה במסגרת ההתייחסות המאומצת.

סוג נתיב מסווג את התנועה כאל ישרה, כאשר התנועה מתבצעת על קו ישר, או כעקמומיות, כאשר התנועה מתבצעת בדרך מעוקלת.

נוסחאות קינמטיקה

מהירות ממוצעת

המהירות בה מבוצעת התנועה על ידי גוף נקראת מהירות ממוצעת, שניתן לחשב באמצעות הנוסחה הבאה:

התנאים הראשוניים והאחרונים תואמים את פרק זמן הספירה, לא משנה אם המכונית נעצרה למשך זמן מה או אם קיימת שונות מהירה לאורך המסלול.

במערכת הבינלאומית (SI) יחידת המהירות הממוצעת היא המטר לשנייה (m / s).

ראה גם: נוסחאות קינמטיקה

האצה סקלרית בינונית

עם הזמן מהירות הגוף יכולה להשתנות תוך כדי תנועה. תאוצה של גוף גורמת לשינוי המהירות במהלך המסע לגדול או לירידה בפרק זמן נתון.

הנה הנוסחה לחישוב האצה:

במערכת הבינלאומית (SI) יחידת התאוצה הממוצעת היא מטר לשנייה בריבוע (m / sec²).

ראה גם: תְאוּצָה

תנועה אחידה (MU)

אם באותו מרווח זמן גוף תמיד עובר את אותו המרחק, תנועתו מסווגת כאחידה. לכן מהירותו קבועה ושונה מאפס בדרך.

ב תנועה זוויתית אחידה (MRU) המהירות אינה משתנה במסלול הנלקח בקו ישר.

ניתן לחשב את מיקום הגוף במסלול על ידי פונקציית המיקום לפי שעה:

איפה,

S = מיקום סופי, במטרים (מ ')
ס₀ = מיקום התחלתי, במטרים (מ ')
v = מהירות, במטר לשנייה (m / s)
t = זמן, בשניות

ראה גם: תנועה אחידה

תנועה מגוונת אחידה (MUV)

אם המהירות משתנה בכמויות שוות לאורך אותו מרווח זמן, התנועה מאופיינת כמגוונת באופן אחיד. לכן, התאוצה קבועה ולא אפסית.

או תנועה זוויתית מגוונת באופן אחיד (MRUV) מאופיין באותה מידה של תאוצה כמו גוף קו ישר.

דרך משוואת המהירות לפי שעה ניתן לחשב את המהירות כפונקציה של זמן.

איפה,

V = מהירות סופית, במטר לשנייה (m / s)
ו₀ = מהירות התחלתית, במטר לשנייה (m / s)
a = תאוצה, במטרים לשנייה בריבוע (m / s²)
t = זמן, בשניות

ניתן לחשב את מיקום הגוף במהלך המסלול באמצעות המשוואה הבאה:

איפה,

S = מיקום סופי, במטרים (מ ')
ס₀ = מיקום התחלתי, במטרים (מ ')
ו₀ = מהירות התחלתית, במטר לשנייה (m / s)
a = תאוצה, במטרים לשנייה בריבוע (m / s²)
t = זמן, בשניות

ה משוואת טוריסלי משמש להתייחסות למהירות ולחלל שעבר בתנועה מגוונת באופן אחיד.

איפה,

V = מהירות סופית, במטר לשנייה (m / s)
ו₀ = מהירות התחלתית, במטר לשנייה (m / s)
a = תאוצה, במטרים לשנייה בריבוע (m / s²)
= שטח נסיעה, במטרים (מ ')

ראה גם: תנועה מגוונת באופן אחיד

השתמש ברשימות התרגיל שלמטה כדי לתרגל שימוש בנוסחאות ולצבור יותר ידע.

• תרגילי קינמטיקה
• תרגילי מהירות ממוצעת
• תרגילים על תנועה אחידה
• תרגילים על תנועה מגוונת באופן אחיד.