Kinematyka: koncepcja i wzory

W dziedzinie fizyki, mechaniki, kinematyka bada i opisuje ruch ciał, nie martwiąc się o przyczyny przemieszczeń.

Dzięki Kinematyce możliwe jest klasyfikowanie i porównywanie ruchów, a przyczyna wystąpienia jest adresowana w Dynamics.

idee fundamentalne

Zobacz poniżej kilka ważnych pojęć w badaniu kinematyki.

• Referencyjny: punkt, który określa, czy obiekt jest w ruchu, czy w spoczynku.
• Ruch: zmiana pozycji, aby zbliżyć się lub oddalić od układu odniesienia.
• reszta: gdy pozycja obiektu nie zmienia się w stosunku do układu odniesienia.
• Trajektoria: linia określająca różne pozycje obiektu w czasie.
• Przemieszczenie: odległość przebyta między początkową a końcową przestrzenią trajektorii.
• punkt materialny: ciało, którego wymiary nie przeszkadzają w badaniu ruchu.
• Długie ciało: ciało, którego wymiary są ważne dla zrozumienia ruchu.

Przykład: Chłopiec w samochodzie jest uważany za A i przesuwa się w prawo w kierunku punktu B, który odpowiada dziewczynie stojącej przy przejściu dla pieszych.

Ponieważ B jest punktem odniesienia, mówimy, że A jest w ruchu w stosunku do B, to znaczy wykonuje trajektorię, ponieważ odległość, jaką znajduje się od B, zmienia się w czasie. Zauważ, że ruch wykonywany przez ciało zależy od przyjętego układu odniesienia.

Typ ścieżki klasyfikuje ruch jako prosty, gdy ruch jest wykonywany po linii prostej, lub krzywoliniowy, gdy ruch jest wykonywany po ścieżce zakrzywionej.

Wzory kinematyczne

Średnia prędkość

Szybkość, z jaką ruch jest wykonywany przez ciało, nazywa się Średnia prędkość, który można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

Terminy początkowe i końcowe odpowiadają okresowi odliczania czasu, bez względu na to, czy samochód był przez jakiś czas zatrzymany, czy na trasie wystąpiła zmiana prędkości.

W systemie międzynarodowym (SI) jednostką średniej prędkości jest metr na sekundę (m/s).

Zobacz też: Wzory kinematyczne

średnie przyspieszenie skalarne

Z biegiem czasu prędkość ciała może się zmieniać podczas ruchu. Przyspieszenie ciała powoduje zwiększenie lub zmniejszenie zmienności prędkości podczas podróży w określonym czasie.

Oto wzór na obliczenie przyspieszenia:

W systemie międzynarodowym (SI) średnia jednostka przyspieszenia to metr na sekundę do kwadratu (m/s²).

Zobacz też: Przyśpieszenie

Ruch mundurowy (MU)

Jeżeli w tym samym przedziale czasowym ciało pokonuje zawsze tę samą odległość, jego ruch jest klasyfikowany jako jednostajny. Dlatego jego prędkość jest po drodze stała i różna od zera.

Na Jednolity ruch prostoliniowy (MRU) prędkość nie zmienia się na trajektorii pobranej w linii prostej.

Pozycję ciała na trajektorii można obliczyć za pomocą funkcji pozycji godzinowej:

Gdzie,

S = pozycja końcowa, w metrach (m)
s₀ = pozycja początkowa, w metrach (m)
v = prędkość w metrach na sekundę (m/s)
t = czas, w sekundach (s)

Zobacz też: Jednolity ruch

Ruch jednostajnie zróżnicowany (MUV)

Jeżeli prędkość zmienia się o równe wartości w tym samym przedziale czasu, ruch charakteryzuje się jako jednostajnie zmienny. Dlatego przyspieszenie jest stałe i niezerowe.

O Ruch prostoliniowy jednostajnie zróżnicowany (MRUV) charakteryzuje się takim samym przyspieszeniem jak ciało prostoliniowe.

Dzięki równaniu prędkości godzinowej można obliczyć prędkość w funkcji czasu.

Gdzie,

V = prędkość końcowa w metrach na sekundę (m/s)
V₀ = prędkość początkowa w metrach na sekundę (m/s)
a = przyspieszenie w metrach na sekundę do kwadratu (m/s²)
t = czas, w sekundach (s)

Pozycję ciała podczas trajektorii można obliczyć za pomocą następującego równania:

Gdzie,

S = pozycja końcowa, w metrach (m)
s₀ = pozycja początkowa, w metrach (m)
V₀ = prędkość początkowa w metrach na sekundę (m/s)
a = przyspieszenie w metrach na sekundę do kwadratu (m/s²)
t = czas, w sekundach (s)

TEN równanie Torricellego służy do powiązania prędkości i przestrzeni przemierzanej w jednostajnie zróżnicowanym ruchu.

Gdzie,

V = prędkość końcowa w metrach na sekundę (m/s)
V₀ = prędkość początkowa w metrach na sekundę (m/s)
a = przyspieszenie w metrach na sekundę do kwadratu (m/s²)
= przebyta przestrzeń, w metrach (m)

Zobacz też: Ruch jednolicie zróżnicowany

Skorzystaj z poniższych list ćwiczeń, aby przećwiczyć stosowanie wzorów i zdobyć więcej wiedzy.

• Ćwiczenia kinematyczne
• Ćwiczenia średniej prędkości Speed
• Ćwiczenia z ruchu równomiernego
• Ćwiczenia dotyczące ruchu jednostajnie zróżnicowanego.