Kinematikhistorie, Principper, Formler, Øvelser



den kinematik er fysikens område (mere specifikt klassisk mekanik), der beskæftiger sig med at studere bevægelsen af ​​kroppe uden at tage hensyn til årsagerne til det. Det fokuserer på at studere kroppens baner over tid gennem anvendelse af størrelser som forskydning, hastighed og acceleration.

Nogle af de spørgsmål der er omfattet af kinematik er den hastighed, som et tog bevæger sig, den tid det tager at få en bus til din destination, acceleration kræver en flyvemaskine ved start for at opnå den hastighed, der kræves til start, blandt andre.

Til dette formål kinematikeres resorts til et koordinatsystem, der gør det muligt at beskrive banerne. Dette system af rumlige koordinater kaldes referencesystemet. Filialen af ​​fysik, der beskæftiger sig med undersøgelsen af ​​bevægelser under hensyntagen til deres årsager (kræfter), er den dynamiske.

indeks

  • 1 historie
    • 1.1 Bidrag fra Pierre Varignon
  • 2 Hvad studerer han??
  • 3 principper
  • 4 Formler og ligninger
    • 4,1 hastighed
    • 4.2 Acceleration
    • 4.3 Ensartet retlinet bevægelse
    • 4.4 Ensartet accelereret retlinet bevægelse
  • 5 Opløsning løst
  • 6 referencer

historie

Etymologisk har ordet kinematik sin oprindelse i det græske udtryk κινηματικος (kynēmatikos), hvilket betyder bevægelse eller forskydning. Ikke forgæves svarer den første rekord af studier på bevægelsen til de græske filosoffer og astronomer.

Men det var først det fjortende århundrede, da de første begreber kinematik, som er indenfor læren om intensiteten af ​​de formularer eller teori beregninger (calculationes). Disse udviklinger blev lavet af forskerne William Heytesbury, Richard Swineshead og Nicolás Oresme.

Senere, circa 1604, Galileo Galilei udført sine studier af bevægelse i fri faldende organer og kugler på skrå planer.

Galileo var blandt andet interesseret i at forstå, hvordan planeter og kanonprojektiler flyttede..

Bidrag fra Pierre Varignon

Det antages, at begyndelsen af ​​den moderne kinematik fandt sted med præsentationen af ​​Pierre Varignon i januar 1700 ved Det Kongelige Videnskabsakademi i Paris.

I denne præsentation gav han en definition af begrebet acceleration og viste, hvordan det kan udledes af den øjeblikkelige hastighed ved kun at anvende differentieringsberegningen.

Konkret blev den kinematiske begreb opfundet af André-Marie Ampère, der er angivet, hvad indholdet af kinematik blev og placeres inden for rammerne af mekanik.

Endelig begyndte en ny periode med Albert Einsteins udvikling af Theory of Special Relativity. er det, der er kendt som den relativistiske kinematik, hvor rum og tid ikke længere har absolut karakter.

Hvad studerer han?

Kinematikken fokuserer på undersøgelsen af ​​kroppers bevægelse uden at analysere deres årsager. Til dette bruger han bevægelsen af ​​et materialepunkt, som en ideel repræsentation af kroppen i bevægelse.

begynder

Kroppens bevægelse studeres ud fra en observatørs synspunkt (internt eller eksternt) inden for rammerne af et referencesystem. Kinematikken udtrykker således matematisk, hvordan kroppen bevæger sig fra variationen af ​​koordinaterne for kroppens position med tiden.

På den måde afhænger funktionen, som giver mulighed for at udtrykke kroppens bane, ikke kun tid, men afhænger også af hastigheden og accelerationen.

I klassisk mekanik betragtes rummet som et absolut rum. Derfor er det et rum uafhængigt af de materielle legemer og deres forskydning. Overvej også at alle fysiske love er opfyldt i enhver region af rummet.

Tilsvarende klassiske mekanik mener, at tiden er en absolut forløbne tid på samme måde i ethvert område af rummet, uanset bevægelsen af ​​organer og af et fysisk fænomen, der kan forekomme.

Formler og ligninger

hastighed

Hastigheden er størrelsen, der gør det muligt at relatere det tilbagelagte rum og den tid, der bruges til at rejse den. Hastigheden kan opnås ved at udlede positionen i forhold til tiden.

v = ds / dt

I denne formel repræsenterer s kroppens position, v er kroppens hastighed og t er tiden.

acceleration

Acceleration er størrelsen, der gør det muligt at relatere variationen af ​​hastighed med tiden. Accelerationen kan opnås ved at udlede hastigheden i forhold til tiden.

a = dv / dt

I denne ligning repræsenterer a accelerationen af ​​kroppen i bevægelse.

Ensartet retlinet bevægelse

Som navnet antyder, er det en bevægelse, hvor forskydningen sker i en lige linje. Da det er ensartet, er det en bevægelse, hvor hastigheden er konstant, og i hvilket fald accelerationen er nul. Ligningen af ​​den ensartede retliniebevægelse er:

s = s0 + v / t

I denne formel s0 repræsenterer den oprindelige position.

Ensartet accelereret retlinet bevægelse

Igen er det en bevægelse, hvor forskydningen sker i en lige linje. Da det er ensartet accelereret, er det en bevægelse, hvor hastigheden ikke er konstant, da den varierer som følge af acceleration. Ligningerne af den ensartet accelererede retlinie bevægelse er følgende:

v = v0 + a ∙ t

s = s0 + v0 ∙ t + 0,5 ∙ a t2

I disse v0 er starthastigheden og a er accelerationen.

Bestemt øvelse

Ligningens bevægelse er udtrykt ved følgende udtryk: s (t) = 10t + t2. bestemme:

a) arten af ​​bevægelse.

Det er en ensartet accelereret bevægelse, da den har en konstant acceleration på 2 m / s2.

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s2

b) Placeringen 5 sekunder efter start af bevægelsen.

s (5) = 10 ∙ 5 + 52= 75 m

c) Hastigheden når 10 sekunder er gået siden bevægelsen begyndte.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

d) Den tid det tager at nå en hastighed på 40 m / s.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

referencer

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysik Volumen 1. Cecsa.
  2. Thomas Wallace Wright (1896). Mekaniske elementer, herunder kinematik, kinetik og statik. E og FN Spon.
  3. P. P. Teodorescu (2007). "Kinematik". Mekaniske systemer, Klassiske modeller: Partikelmekanik. Springer.
  4. Kinematisk. (N.D.). I Wikipedia. Hentet den 28. april 2018, fra es.wikipedia.org.
  5. Kinematik. (N.D.). I Wikipedia. Hentet den 28. april 2018, fra en.wikipedia.org.