¿Qué es la cinemática? Este es un subcampo de la mecánica que estudia los métodos matemáticos y geométricos para describir el movimiento de objetos idealizados. Se dividen en varias categorías. El tema del artículo de hoy serán aspectos que de alguna manera están relacionados con el concepto de "cinemática puntual". Cubriremos muchos temas, pero comenzaremos con los conceptos más fundamentales y explicaciones de su aplicación en esta área.
¿Qué objetos se consideran?
Si la cinemática es una rama de la física que estudia cómo describir el movimiento de los cuerpos en espacios de diferentes tamaños, entonces necesitas operar con los propios cuerpos, ¿verdad? Para comprender rápidamente lo que está en juego, puede encontrar una lección multimedia diseñada para estudiantes. La cinemática es generalmente fácil de entender, si comprende sus conceptos básicos. Cuando se familiarice con ellos, notará que en la teoría hay información de que esta rama de la física estudia las leyes del movimiento de los objetos materiales.puntos. Observe cómo se generaliza la definición de objetos. Por otro lado, los puntos materiales no son los únicos objetos considerados por la cinemática. Esta rama de la física estudia los principios de movimiento tanto de cuerpos absolutamente rígidos como de fluidos ideales. Muy a menudo, estos tres conceptos se combinan en uno, simplemente diciendo "objetos idealizados". La idealización en este caso es necesaria para las convenciones de los cálculos y la desviación de posibles errores sistemáticos. Si observa la definición de un punto material, notará que está escrito lo siguiente: este es un cuerpo cuyas dimensiones pueden despreciarse en la situación correspondiente. Esto puede entenderse de la siguiente manera: en comparación con la distancia recorrida, las dimensiones lineales del objeto son insignificantes.
¿Qué se usa para describir?
Como se mencionó anteriormente, la cinemática es una subsección de la mecánica que estudia cómo describir el movimiento de un punto. Pero si esto es así, ¿significa que se necesitan algunos conceptos y principios fundamentales, como los axiomáticos, para realizar tales operaciones? Sí. Y en nuestro caso, lo son. Primero, en cinemática es una regla resolver problemas sin volver a mirar las fuerzas que actúan sobre un punto material. Todos sabemos perfectamente que un cuerpo acelerará o ralentizará si sobre él actúa una determinada fuerza. Y la cinemática es el subapartado que te permite operar con aceleración. Sin embargo, la naturaleza de las fuerzas emergentes no se considera aquí. Para describir el movimiento se utilizan métodos de análisis matemático, geometría lineal y espacial, ytambién álgebra. Las cuadrículas de coordenadas y las propias coordenadas también juegan un cierto papel. Pero hablaremos de esto un poco más tarde.
Historia de la Creación
Los primeros trabajos sobre cinemática fueron recopilados por el gran científico Aristóteles. Fue él quien formó algunos de los principios fundamentales de esta industria. Y aunque sus obras y conclusiones contenían una serie de opiniones y reflexiones erróneas, sus obras siguen siendo de gran valor para la física moderna. Las obras de Aristóteles fueron posteriormente estudiadas por Galileo Galilei. Realizó los famosos experimentos con la Torre Inclinada de Pisa, cuando investigó las leyes del proceso de caída libre de un cuerpo. Habiendo estudiado todo por dentro y por fuera, Galileo sometió las reflexiones y conclusiones de Aristóteles a duras críticas. Por ejemplo, si este último escribió que la fuerza es la causa del movimiento, Galileo probó que la fuerza es la causa de la aceleración, pero no que el cuerpo se levante y comience a moverse y moverse. Según Aristóteles, un cuerpo sólo podía adquirir velocidad cuando se sometía a una determinada fuerza. Pero sabemos que esta opinión es errónea, ya que hay un movimiento de traslación uniforme. Esto se prueba una vez más con las fórmulas de la cinemática. Y pasaremos a la siguiente pregunta.
Cinemática. Física. Conceptos básicos
Hay una serie de principios y definiciones fundamentales en esta sección. Comencemos con el principal.
Movimiento mecánico
Probablemente, desde el banco de la escuela estemos tratando de asentar la idea de lo que puede considerarse un movimiento mecánico. Nos ocupamos de ello a diario, cada hora, cada segundo. Consideraremos movimiento mecánico un proceso que ocurre en el espacio a lo largo del tiempo, es decir, un cambio en la posición de un cuerpo. Al mismo tiempo, a menudo se aplica la relatividad al proceso, es decir, dicen que la posición de, digamos, el primer cuerpo ha cambiado en relación con la posición del segundo. Imaginemos que tenemos dos coches en la línea de salida. El visto bueno del operador o las luces se encendieron y los autos despegaron. Al principio ya hay un cambio de posición. Además, se puede hablar largo y tendido de esto: de un competidor, de la línea de salida, de un espectador fijo. Pero quizás la idea sea clara. Lo mismo puede decirse de dos personas que van en una dirección o en direcciones diferentes. La posición de cada uno de ellos con respecto al resto cambia en cada momento del tiempo.
Sistema de referencia
Cinemática, física: todas estas ciencias utilizan un concepto tan fundamental como marcos de referencia. De hecho, juega un papel muy importante y se usa en problemas prácticos en casi todas partes. Se pueden conectar dos componentes más importantes con el marco de referencia.
Cuadrícula de coordenadas y coordenadas
Estos últimos no son más que una colección de números y letras. Usando ciertas configuraciones lógicas, podemos componer nuestras propiasuna cuadrícula de coordenadas unidimensional o bidimensional, que nos permitirá resolver los problemas más simples de cambio de posición de un punto material en un período de tiempo determinado. Normalmente, en la práctica, se utiliza una cuadrícula de coordenadas bidimensional con los ejes X ("x") e Y ("y"). En el espacio tridimensional, agrega el eje Z ("z"), y en el espacio unidimensional, solo está presente X. Los artilleros y exploradores a menudo trabajan con coordenadas. Y por primera vez los encontramos en la escuela primaria, cuando comenzamos a dibujar segmentos de cierta longitud. Después de todo, la graduación no es más que el uso de coordenadas para indicar el principio y el final.
Cinemática Grado 10. Cantidades
Las principales magnitudes utilizadas en la resolución de problemas de cinemática de un punto material son la distancia, el tiempo, la velocidad y la aceleración. Hablemos de los dos últimos con más detalle. Ambas cantidades son vectoriales. En otras palabras, no solo tienen un indicador numérico, sino también una cierta dirección predeterminada. El movimiento del cuerpo ocurrirá en la dirección en la que se dirige el vector velocidad. Al mismo tiempo, no debemos olvidarnos del vector aceleración si tenemos un caso de movimiento irregular. La aceleración se puede dirigir en la misma dirección o en la dirección opuesta. Si están codirigidos, entonces el cuerpo comenzará a moverse cada vez más rápido. Si son opuestos, entonces el objeto se ralentizará hasta que se detenga. Después de eso, en presencia de aceleración, el cuerpo adquirirá la velocidad opuesta, es decir, se moverá en la dirección opuesta. Todo esto en la práctica se muestra muy, muy claramente por la cinemática. 10mo grado es solo esoel período en que esta sección de la física está suficientemente divulgada.
Fórmulas
Las fórmulas cinemáticas son bastante simples tanto para la salida como para la memorización. Por ejemplo, la fórmula de la distancia recorrida por un objeto en un tiempo determinado es la siguiente: S=VoT + aT^2/2. Como podemos ver, en el lado izquierdo tenemos exactamente la misma distancia. En el lado derecho, puede encontrar la velocidad inicial, el tiempo y la aceleración. El signo más es solo condicional, ya que la aceleración puede tomar un valor escalar negativo durante el proceso de desaceleración del objeto. En general, la cinemática del movimiento implica la existencia de un tipo de velocidad, constantemente decimos “inicial”, “final”, “instantánea”. La velocidad instantánea aparece en un momento determinado. Pero al fin y al cabo, si así lo crees, entonces los componentes finales o iniciales no son más que sus manifestaciones particulares, ¿no? El tema "Cinemática" es probablemente uno de los favoritos entre los escolares, porque es simple e interesante.
Ejemplos de problemas
En la cinemática más simple, existen categorías enteras de tareas muy diferentes. Todos ellos están conectados de una forma u otra con el movimiento de un punto material. Por ejemplo, en algunos se requiere determinar la distancia recorrida por el cuerpo en un tiempo determinado. En este caso, se pueden conocer parámetros como la velocidad inicial y la aceleración. O tal vez se le asigne al alumno una tarea, que consistirá simplemente en la necesidad de expresar y calcular la aceleración del cuerpo. Tomemos un ejemplo. El coche arranca desde una posición estática. ¿Qué distancia tendrá tiempo de recorrer en 5 segundos si su aceleración es de tres metros,dividido por un segundo al cuadrado?
Para resolver este problema, necesitamos la fórmula S=VoT + at^2/2. Simplemente sustituimos los datos disponibles en él. Es la aceleración y el tiempo. Tenga en cuenta que el término Vot irá a cero, ya que la velocidad inicial es cero. Por lo tanto, obtenemos una respuesta numérica de 75 metros. Eso es todo, problema resuelto.
Resultados
Por lo tanto, descubrimos los principios y definiciones fundamentales, dimos un ejemplo de una fórmula y hablamos sobre la historia de la creación de esta subsección. La cinemática, cuyo concepto se introduce en el séptimo grado en las lecciones de física, continúa mejorándose constantemente en el marco de la sección relativista (no clásica).
