Kinematika: koncepcia a vzorce

V oblasti mechaniky fyziky Kinematika študuje a popisuje pohyb telies bez obáv z príčin posunu.

Prostredníctvom Kinematiky je možné klasifikovať a porovnávať pohyby, zatiaľ čo dôvod výskytu sa rieši v systéme Dynamics.

základné pojmy

Nižšie uvádzame niektoré dôležité koncepty v štúdiu kinematiky.

Referenčné: bod, ktorý určuje, či je objekt v pohybe alebo v pokoji.
Pohyb: zmena polohy na priblíženie alebo oddialenie od referenčného rámca.
odpočívaj: keď sa poloha objektu nemení vo vzťahu k referenčnému rámcu.
Trajektória: čiara, ktorá určuje rôzne polohy objektu v priebehu času.
Posunutie: vzdialenosť prekonaná medzi počiatočným a konečným priestorom trajektórie.
vecný bod: telo, ktorého rozmery neprekážajú štúdiu pohybu.
dlhé telo: telo, ktorého rozmery sú dôležité pre pochopenie pohybu.

Príklad: Chlapec vo vnútri automobilu sa považuje za A a pohybuje sa doprava smerom k odkazu B, čo zodpovedá dievčaťu, ktoré stojí blízko priechodu pre chodcov.

Pretože B je referenčný, hovoríme, že A je v pohybe vo vzťahu k B, to znamená, že vytvára trajektóriu, pretože vzdialenosť, ktorá je od B, sa mení s časom. Upozorňujeme, že pohyb vykonaný telesom závisí od prijatého referenčného rámca.

instagram story viewer

Typ cesty klasifikuje pohyb ako priamy, keď je pohyb vykonávaný po priamke, alebo krivkový, keď je pohyb vykonávaný po zakrivenej dráhe.

Kinematické vzorce

priemerná rýchlosť

Rýchlosť, akou je pohyb vykonávaný telom, sa nazýva priemerná rýchlosť, ktorú je možné vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

priame V s priamym m dolný index priestor rovný priestoru čitateľ ΔS nad priestorom menovateľa Δt koniec zlomku rovný čitateľovi pozícia priestor konečný priestor mínus priestorová pozícia počiatočný priestor nad menovateľom časový priestor konečný priestor mínus priestorový čas počiatočný priestor koniec zlomok

Počiatočné a konečné podmienky zodpovedajú časovému obdobiu, bez ohľadu na to, či bolo auto na nejaký čas zastavené alebo či došlo k zmene rýchlosti na trase.

V medzinárodnom systéme (SI) je priemerná jednotka rýchlosti meter za sekundu (m / s).

Pozri tiež: Kinematické vzorce

stredné skalárne zrýchlenie

Časom sa rýchlosť tela môže meniť, ako sa pohybuje. Zrýchlenie tela spôsobuje, že kolísanie rýchlosti počas cesty sa za dané časové obdobie zvyšuje alebo znižuje.

Tu je vzorec na výpočet zrýchlenia:

priamka a s priamym m dolný index priestor rovný priestoru čitateľ Δv nad priestorom menovateľa Δt koniec zlomku rovný čitateľovi rýchlosť priestor konečný priestor mínus rýchlosť priestoru počiatočný priestor nad menovateľom časový priestor konečný priestor menší časopriestor počiatočný priestor koniec zlomok

V medzinárodnom systéme (SI) je priemerná jednotka akcelerácie štvorcový meter za sekundu (m / s²).

Pozri tiež: Zrýchlenie

Uniform Movement (MU)

Ak v rovnakom časovom intervale teleso prejde vždy rovnakú vzdialenosť, je jeho pohyb klasifikovaný ako rovnomerný. Preto je jeho rýchlosť konštantná a líši sa od nuly pozdĺž cesty.

Na Rovnomerné obdĺžnikové pohyby (MRU) sa rýchlosť nemení na trajektórii prijatej po priamke.

Poloha tela na trajektórii sa dá vypočítať pomocou hodinovej pozičnej funkcie:

priamy priestor S sa rovná priamemu priestoru S s 0 dolným indexovým priestorom plus priamy priestor v. rovno t

Kde,

S = konečná poloha, v metroch (m)
s₀ = počiatočná poloha, v metroch (m)
v = rýchlosť v metroch za sekundu (m / s)
t = čas, v sekundách (s)

Pozri tiež: Jednotný pohyb

Uniformly Varied Movement (MUV)

Ak sa rýchlosť v rovnakom časovom intervale líši o rovnaké množstvo, je pohyb charakterizovaný ako rovnomerne zmenený. Preto je zrýchlenie stále a nenulové.

O Rovnomerne zmenené obdĺžnikové pohyby (MRUV) sa vyznačuje rovnakým stupňom zrýchlenia ako lineárne telo.

Prostredníctvom rovnice hodinovej rýchlosti je možné vypočítať rýchlosť ako funkciu času.

rovný V priestor rovný rovnému priestoru V s 0 dolným indexom plus priamy priestor a. rovno t

Kde,

V = konečná rýchlosť, v metroch za sekundu (m / s)
V.₀ = počiatočná rýchlosť v metroch za sekundu (m / s)
a = zrýchlenie, v metroch za sekundu na druhú (m / s²)
t = čas, v sekundách (s)

Poloha tela počas trajektórie sa dá vypočítať pomocou nasledujúcej rovnice:

rovný S priestor rovný rovnému priestoru S s 0 dolným indexovým priestorom plus priamy priestor v s 0 priamym dolným indexom t priestor plus priamy priestor a. rovno t na druhú

Kde,

S = konečná poloha, v metroch (m)
s₀ = počiatočná poloha, v metroch (m)
V.₀ = počiatočná rýchlosť v metroch za sekundu (m / s)
a = zrýchlenie, v metroch za sekundu na druhú (m / s²)
t = čas, v sekundách (s)

THE Torricelliho rovnica sa používa na spojenie rýchlosti a priestoru prechádzaného rovnomerne zmeneným pohybom.

rovný v štvorcový priestor rovný medzere rovný v s 0 dolným indexom s 2 horným indexovým priestorom plus medzera 2 rovný s priamym prírastkom S

Kde,

V = konečná rýchlosť, v metroch za sekundu (m / s)
V.₀ = počiatočná rýchlosť v metroch za sekundu (m / s)
a = zrýchlenie, v metroch za sekundu na druhú (m / s²)
priamy prírastok S = prejdený priestor, v metroch (m)