Kinematik nədir? Bu ideallaşdırılmış cisimlərin hərəkətini təsvir etməyin riyazi və həndəsi üsullarını öyrənən mexanikanın alt sahəsidir. Onlar bir neçə kateqoriyaya bölünür. Bugünkü məqaləmizin mövzusu "nöqtə kinematikası" anlayışı ilə müəyyən dərəcədə əlaqəli olan aspektlər olacaq. Biz bir çox mövzuları əhatə edəcəyik, lakin biz ən fundamental anlayışlar və onların bu sahədə tətbiqi ilə bağlı izahatlarla başlayacağıq.
Hansı obyektlər hesab olunur?
Əgər kinematika müxtəlif ölçülü fəzalarda cisimlərin hərəkətini necə təsvir etməyi öyrənən fizikanın bir qoludursa, o zaman cisimlərin özləri ilə işləmək lazımdır, elə deyilmi? Nəyin təhlükədə olduğunu tez başa düşmək üçün siz tələbələr üçün nəzərdə tutulmuş multimedia dərsi tapa bilərsiniz. Kinematikanı başa düşmək ümumiyyətlə sadədir, əgər onun əsaslarını başa düşürsünüzsə. Onlarla tanış olanda görəcəksiniz ki, nəzəriyyədə fizikanın bu bölməsinin maddi cisimlərin hərəkət qanunlarını öyrəndiyinə dair məlumatlar var.xal. Obyektlərin tərifinin necə ümumiləşdirildiyinə diqqət yetirin. Digər tərəfdən, maddi nöqtələr kinematikanın nəzərdən keçirdiyi yeganə obyekt deyil. Fizikanın bu sahəsi həm mütləq sərt cisimlərin, həm də ideal mayelərin hərəkət prinsiplərini öyrənir. Çox vaxt bu üç anlayışın hamısı birləşir, sadəcə olaraq "ideallaşdırılmış obyektlər" deyirlər. Bu vəziyyətdə ideallaşdırma hesablamaların konvensiyaları və mümkün sistematik səhvlərdən uzaqlaşmaq üçün lazımdır. Maddi nöqtənin tərifinə baxsanız, onun haqqında aşağıdakıların yazıldığını görərsiniz: bu, müvafiq vəziyyətdə ölçüləri nəzərə alınmayan bir cisimdir. Bunu aşağıdakı kimi başa düşmək olar: qət edilən məsafə ilə müqayisədə obyektin xətti ölçüləri əhəmiyyətsizdir.
Təsvir etmək üçün nə istifadə olunur?
Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, kinematika mexanikanın bir nöqtənin hərəkətini necə təsvir edəcəyini öyrənən bir bölməsidir. Bəs bu belədirsə, bu o deməkdirmi ki, bu cür əməliyyatları yerinə yetirmək üçün aksiomatiklər kimi bəzi fundamental anlayış və prinsiplər lazımdır? Bəli. Və bizim vəziyyətimizdə onlar var. Birincisi, kinematikada maddi nöqtəyə təsir edən qüvvələrə arxaya baxmadan məsələləri həll etmək bir qaydadır. Hamımız çox yaxşı bilirik ki, müəyyən bir qüvvə ona təsir edərsə, bir cismin sürətini artıracaq və ya yavaşlayacaqdır. Kinematika isə sürətlənmə ilə işləməyə imkan verən alt bölmədir. Lakin burada yaranan qüvvələrin mahiyyəti nəzərə alınmır. Hərəkəti təsvir etmək üçün riyazi analiz üsullarından, xətti və fəza həndəsəsindən istifadə olunur vəhəm də cəbr. Koordinat torları və koordinatların özləri də müəyyən rol oynayır. Ancaq bu barədə bir az sonra danışacağıq.
Yaradılış Tarixi
Kinematikaya dair ilk əsərləri böyük alim Aristotel tərtib etmişdir. Bu sənayenin bəzi fundamental prinsiplərini formalaşdıran o idi. Və onun əsərlərində və qənaətlərində bir sıra yanlış fikir və mülahizələr olsa da, onun əsərləri müasir fizika üçün hələ də böyük dəyərə malikdir. Aristotelin əsərləri daha sonra Qalileo Qaliley tərəfindən öyrənildi. O, cismin sərbəst düşməsi prosesinin qanunlarını tədqiq edərkən Piza qülləsi ilə məşhur təcrübələr apardı. Qalileo hər şeyi daxildən və xaricdən tədqiq edərək Aristotelin mülahizələrini və nəticələrini sərt tənqidlərə məruz qoydu. Məsələn, əgər sonuncu qüvvənin hərəkətin səbəbi olduğunu yazmışdısa, Qalileo sübut etdi ki, qüvvə sürətlənmənin səbəbidir, lakin cismin qalxıb hərəkət etməyə və hərəkətə gələcəyini yox. Aristotelə görə, cisim yalnız müəyyən qüvvəyə məruz qaldıqda sürət əldə edə bilərdi. Ancaq biz bu fikrin səhv olduğunu bilirik, çünki vahid tərcümə hərəkəti var. Bunu kinematikanın düsturları bir daha sübut edir. Və növbəti suala keçəcəyik.
Kinematika. Fizika. Əsas anlayışlar
Bu bölmədə bir sıra fundamental prinsiplər və təriflər var. Əsas olandan başlayaq.
Mexanik hərəkət
Yəqin ki, məktəb skamyasından nəyin mexaniki bir hərəkət sayıla biləcəyi barədə fikir yaratmağa çalışırıq. Biz bununla hər gün, hər saat, hər saniyə məşğul oluruq. Biz mexaniki hərəkəti zamanla fəzada baş verən bir proses, yəni cismin mövqeyinin dəyişməsi hesab edəcəyik. Eyni zamanda prosesə çox vaxt nisbilik tətbiq edilir, yəni deyirlər ki, birinci cismin mövqeyi ikincinin vəziyyətinə nisbətən dəyişib. Təsəvvür edək ki, başlanğıc xəttində iki avtomobilimiz var. Operatorun irəliləməsi və ya işıqlar yanır - və maşınlar qalxır. Ən başlanğıcda artıq mövqe dəyişikliyi var. Üstəlik, bu barədə uzun müddət və yorucu danışa bilərsiniz: rəqib haqqında, başlanğıc xətti ilə bağlı, sabit bir tamaşaçı haqqında. Ancaq bəlkə də fikir aydındır. Eyni şeyi ya bir istiqamətdə, ya da müxtəlif istiqamətlərdə gedən iki insan haqqında da demək olar. Onların hər birinin digərinə nisbətən mövqeyi hər an dəyişir.
İstinad sistemi
Kinematika, fizika - bütün bu elmlər istinad çərçivələri kimi fundamental anlayışdan istifadə edir. Əslində çox mühüm rol oynayır və praktiki məsələlərdə demək olar ki, hər yerdə istifadə olunur. Daha iki mühüm komponent istinad çərçivəsi ilə birləşdirilə bilər.
Koordinatlar şəbəkəsi və koordinatlar
Sonuncular rəqəmlər və hərflər toplusundan başqa bir şey deyil. Müəyyən məntiqi parametrlərdən istifadə edərək, biz özümüzü yarada bilərikbir ölçülü və ya iki ölçülü koordinat şəbəkəsi, müəyyən bir müddət ərzində maddi nöqtənin mövqeyini dəyişdirmək üçün ən sadə problemləri həll etməyə imkan verəcəkdir. Adətən, praktikada X ("x") və Y ("y") oxları ilə iki ölçülü koordinat torundan istifadə olunur. Üçölçülü fəzada o, Z oxunu (“z”) əlavə edir, birölçülü fəzada isə yalnız X mövcuddur. Topçular və kəşfiyyatçılar çox vaxt koordinatlarla işləyirlər. Və ilk dəfə ibtidai məktəbdə müəyyən uzunluqdakı seqmentləri çəkməyə başlayanda onlarla qarşılaşırıq. Axı məzuniyyət başlanğıcı və sonu göstərmək üçün koordinatlardan istifadə etməkdən başqa bir şey deyil.
Kinematika 10-cu Sinif. Miqdarlar
Maddi nöqtənin kinematikası ilə bağlı məsələlərin həllində istifadə olunan əsas kəmiyyətlər məsafə, vaxt, sürət və sürətdir. Son ikisi haqqında daha ətraflı danışaq. Bu kəmiyyətlərin hər ikisi vektordur. Başqa sözlə, onların təkcə ədədi göstəricisi deyil, həm də əvvəlcədən müəyyən edilmiş müəyyən bir istiqaməti var. Bədənin hərəkəti sürət vektorunun yönəldildiyi istiqamətdə baş verəcəkdir. Eyni zamanda, qeyri-bərabər hərəkət halımız varsa, sürətlənmə vektorunu da unutmaq olmaz. Sürətlənmə eyni istiqamətə və ya əks istiqamətə yönəldilə bilər. Əgər onlar birgə idarə olunarsa, o zaman bədən daha sürətli və daha sürətli hərəkət etməyə başlayacaq. Əgər onlar əksinədirlərsə, o zaman obyekt dayanana qədər yavaşlayacaq. Bundan sonra, sürətlənmə olduqda, bədən əks sürət əldə edəcək, yəni əks istiqamətdə hərəkət edəcəkdir. Bütün bunlar praktikada kinematika ilə çox, çox aydın şəkildə göstərilir. 10-cu sinif elədirfizikanın bu bölməsinin kifayət qədər açıqlandığı dövr.
Formullar
Kinematik düsturlar həm çıxış, həm də yadda saxlamaq üçün olduqca sadədir. Məsələn, müəyyən vaxtda cismin qət etdiyi məsafənin düsturu aşağıdakı kimidir: S=VoT + aT^2/2. Gördüyümüz kimi, sol tərəfdə eyni məsafə var. Sağ tərəfdə ilkin sürəti, vaxtı və sürətlənməni tapa bilərsiniz. Artı işarəsi yalnız şərtidir, çünki obyektin yavaşlaması zamanı sürətlənmə mənfi skalyar qiymət ala bilər. Ümumiyyətlə, hərəkətin kinematikası bir növ sürətin mövcudluğunu nəzərdə tutur, biz daim “ilkin”, “son”, “ani” deyirik. Ani sürət müəyyən bir zamanda görünür. Ancaq belə düşünürsənsə, son və ya ilkin komponentlər onun xüsusi təzahürlərindən başqa bir şey deyil, elə deyilmi? "Kinematika" mövzusu yəqin ki, məktəblilərin sevimli mövzusudur, çünki sadə və maraqlıdır.
Problem nümunələri
Ən sadə kinematikada çox fərqli tapşırıqların bütün kateqoriyaları var. Hamısı maddi nöqtənin hərəkəti ilə bu və ya digər şəkildə bağlıdır. Məsələn, bəzilərində bədənin müəyyən vaxtda qət etdiyi məsafəni müəyyən etmək tələb olunur. Bu halda ilkin sürət və sürətlənmə kimi parametrlər bilinə bilər. Və ya bəlkə tələbəyə yalnız bədənin sürətlənməsini ifadə etmək və hesablamaq ehtiyacından ibarət olan bir tapşırıq veriləcək. Bir misal götürək. Avtomobil statik vəziyyətdən başlayır. Sürətlənməsi üç metr olarsa, 5 saniyədə hansı məsafəni qət etməyə vaxt tapacaq?ikinci kvadrata bölünür?
Bu problemi həll etmək üçün bizə S=VoT + at^2/2 düsturu lazımdır. Biz sadəcə mövcud məlumatları orada əvəz edirik. Bu sürətlənmə və vaxtdır. Qeyd edək ki, Vot termini sıfıra gedəcək, çünki ilkin sürət sıfırdır. Beləliklə, 75 metrlik ədədi cavab alırıq. Budur, problem həll olundu.
Nəticələr
Beləliklə, biz fundamental prinsipləri və tərifləri müəyyən etdik, bir düstur nümunəsi verdik və bu yarımbölmənin yaranma tarixindən danışdıq. Fizika dərslərində yeddinci sinifdə anlayışı tətbiq edilən kinematika relativistik (qeyri-klassik) bölmə çərçivəsində daim təkmilləşdirilməkdə davam edir.
