Kinematik nədir? İlk dəfə orta məktəb şagirdləri onun tərifi ilə fizika dərslərində tanış olmağa başlayırlar. Mexanika (kinematika onun qollarından biridir) özü də bu elmin böyük bir hissəsini təşkil edir. Adətən dərsliklərdə ilk olaraq tələbələrə təqdim olunur. Dediyimiz kimi kinematika mexanikanın alt bölməsidir. Lakin biz onun haqqında danışdığımız üçün bu barədə bir az daha ətraflı danışaq.
Mexanika fizikanın bir hissəsi kimi
“Mexanika” sözünün özü yunan mənşəlidir və hərfi mənada maşınqayırma sənəti kimi tərcümə olunur. Fizikada bu, bizim tərəfimizdən müxtəlif ölçülü fəzalarda (yəni, hərəkət bir müstəvidə, şərti koordinatlar şəbəkəsində və ya üçölçülü fəzada baş verə bilər) sözdə maddi cisimlərin hərəkətini öyrənən bölmə hesab olunur.). Maddi nöqtələr arasındakı qarşılıqlı əlaqənin öyrənilməsi mexanikanın yerinə yetirdiyi vəzifələrdən biridir (kinematika bu qaydadan istisnadır, çünki o, güc parametrlərinin təsirini nəzərə almadan alternativ vəziyyətlərin modelləşdirilməsi və təhlili ilə məşğul olur). Bütün bunlarla qeyd etmək lazımdır ki, fizikanın müvafiq sahəsihərəkət dedikdə, zamanla bədənin məkanda mövqeyinin dəyişməsi başa düşülür. Bu tərif təkcə maddi nöqtələrə və ya bütövlükdə cisimlərə deyil, həm də onların hissələrinə aiddir.
Kinematika anlayışı
Fizikanın bu bölməsinin adı da yunan mənşəlidir və hərfi mənada “hərəkət etmək” kimi tərcümə olunur. Beləliklə, kinematikanın nə olduğu sualına ilkin, hələ həqiqi şəkildə formalaşmamış cavabı alırıq. Bu halda deyə bilərik ki, bölmə birbaşa ideallaşdırılmış cisimlərin müəyyən hərəkət növlərini təsvir etmək üçün riyazi üsulları öyrənir. Söhbət tamamilə bərk cisimlərdən, ideal mayelərdən və təbii ki, maddi nöqtələrdən gedir. Təsviri tətbiq edərkən hərəkətin səbəbləri nəzərə alınmadığını xatırlamaq çox vacibdir. Yəni, bədən kütləsi və ya onun hərəkətinin təbiətinə təsir edən qüvvə kimi parametrlər nəzərə alınmır.
Kinematikanın əsasları
Onlara zaman və məkan kimi anlayışlar daxildir. Ən sadə nümunələrdən biri kimi, məsələn, maddi nöqtənin müəyyən radiuslu dairə boyunca hərəkət etdiyi bir vəziyyəti göstərə bilərik. Bu vəziyyətdə, kinematika vektor boyunca bədənin özündən dairənin mərkəzinə yönəldilmiş mərkəzdənqaçma sürətlənməsi kimi bir kəmiyyətin məcburi mövcudluğunu aid edəcəkdir. Yəni istənilən vaxt sürət vektoru dairənin radiusu ilə üst-üstə düşəcək. Ancaq hətta bu halda (ilemərkəzdənqaçma sürətlənmə) kinematikası onun meydana gəlməsinə səbəb olan qüvvənin xarakterini göstərməyəcək. Bunlar artıq dinamikanın təhlil etdiyi əməliyyatlardır.
Kinematika necədir?
Beləliklə, biz əslində kinematikanın nə olduğuna cavab verdik. Bu, güc parametrlərini öyrənmədən ideallaşdırılmış cisimlərin hərəkətini necə təsvir etməyi öyrənən mexanikanın bir sahəsidir. İndi kinematikanın nə ola biləcəyindən danışaq. Onun birinci növü klassikdir. Müəyyən bir hərəkət növünün mütləq məkan və zaman xüsusiyyətlərini nəzərə almaq adətdir. Birincinin rolunda seqmentlərin uzunluqları, ikincinin rolunda zaman intervalları görünür. Başqa sözlə, bu parametrlərin istinad sisteminin seçimindən asılı olmadığını söyləyə bilərik.
Relyativistik
Kinematikanın ikinci növü relativistikdir. Burada, bir istinad çərçivəsindən digərinə keçid edilərsə, iki uyğun hadisə arasında müvəqqəti və məkan xüsusiyyətləri dəyişə bilər. Bu halda iki hadisənin mənşəyinin eyni vaxtda olması da müstəsna nisbi xarakter alır. Bu cür kinematikada iki ayrı anlayış (və biz məkan və zamandan danışırıq) birləşir. Orada adətən interval adlanan kəmiyyət Lorentsian çevrilmələri altında dəyişməz olur.
Kinematikanın yaranma tarixi
Bizimanlayışını başa düşməyə və kinematikanın nə olduğu sualına cavab verməyə nail olmuşdur. Bəs onun mexanikanın alt bölməsi kimi yaranma tarixi nə idi? İndi bu barədə danışmalıyıq. Uzun müddətdir ki, bu alt bölmənin bütün konsepsiyaları Aristotelin özünün yazdığı əsərlərə əsaslanırdı. Onlarda yıxılma zamanı cismin sürətinin müəyyən bir cismin çəkisinin ədədi göstəricisi ilə düz mütənasib olması ilə bağlı müvafiq ifadələr var idi. O da qeyd olunub ki, hərəkatın səbəbkarı bilavasitə qüvvədir və o olmadıqda hər hansı bir hərəkətdən söhbət gedə bilməz.
Qalileonun Təcrübələri
Məşhur alim Qalileo Qaliley XVI əsrin sonlarında Aristotelin əsərləri ilə maraqlanmağa başladı. Bədənin sərbəst düşmə prosesini öyrənməyə başladı. Onun Piza qülləsi üzərində apardığı təcrübələri qeyd etmək olar. Alim cisimlərin ətalət prosesini də tədqiq etmişdir. Sonda Qaliley öz əsərlərində Aristotelin yanlış olduğunu sübuta yetirə bildi və bir sıra yanlış nəticələr çıxardı. Müvafiq kitabda Qalileo Aristotelin nəticələrinin yanlışlığına dair sübutlarla aparılan işin nəticələrini qeyd etdi.
Müasir kinematikanın indi 1700-cü ilin yanvarında yarandığı hesab edilir. Sonra Pyer Varinyon Fransa Elmlər Akademiyası qarşısında çıxış etdi. O, həmçinin sürətlənmə və sürət haqqında ilk anlayışları gətirdi, onları diferensial formada yazıb izah etdi. Bir az sonra Amper də bəzi kinematik fikirləri qeyd etdi. XVIII əsrdə o, kinematikada sözdə istifadə etdivariasiya hesabı. Hətta sonralar yaradılmış xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi zaman kimi məkanın da mütləq olmadığını göstərdi. Eyni zamanda sürətin əsaslı şəkildə məhdudlaşdırıla biləcəyi vurğulanıb. Məhz bu əsaslar kinematikanın relativistik mexanika adlanan çərçivə və konsepsiyalar çərçivəsində inkişafına təkan verdi.
Bölmədə istifadə olunan anlayışlar və kəmiyyətlər
Kinematikanın əsaslarına təkcə nəzəri mənada deyil, həm də müəyyən bir sıra məsələlərin modelləşdirilməsi və həllində istifadə olunan praktiki düsturlarda yer alan bir neçə kəmiyyət daxildir. Bu kəmiyyətlər və anlayışlarla daha ətraflı tanış olaq. Sonunculardan başlayaq.
1) Mexanik hərəkət. Müəyyən ideallaşdırılmış cismin vaxt intervalının dəyişməsi zamanı başqalarına (maddi nöqtələrə) nisbətən fəza mövqeyinin dəyişməsi kimi müəyyən edilir. Eyni zamanda, adı çəkilən cisimlər bir-biri ilə müvafiq qarşılıqlı təsir qüvvələrinə malikdirlər.
2) İstinad sistemi. Daha əvvəl müəyyən etdiyimiz kinematika koordinat sistemindən istifadəyə əsaslanır. Onun dəyişmələrinin olması zəruri şərtlərdən biridir (ikinci şərt vaxtın ölçülməsi üçün alətlərin və ya vasitələrin istifadəsidir). Ümumiyyətlə, bu və ya digər hərəkət növünün uğurlu təsviri üçün istinad çərçivəsi lazımdır.
3) Koordinatlar. Əvvəlki anlayışla (istinad çərçivəsi) ayrılmaz şəkildə əlaqəli şərti xəyali göstərici olan koordinatlar ideallaşdırılmış bir cismin mövqeyini təyin edən bir üsuldan başqa bir şey deyildir.boşluq. Bu halda təsvir üçün rəqəmlərdən və xüsusi simvollardan istifadə edilə bilər. Koordinatlar tez-tez kəşfiyyatçılar və topçular tərəfindən istifadə olunur.
4) Radius vektoru. Bu, praktikada ideallaşdırılmış bir cismin mövqeyini orijinal vəziyyətə (və təkcə deyil) uyğunlaşdırmaq üçün istifadə olunan fiziki bir kəmiyyətdir. Sadəcə olaraq, müəyyən bir nöqtə alınır və konvensiya üçün müəyyən edilir. Çox vaxt bu koordinatların mənşəyidir. Beləliklə, bundan sonra, deyək ki, ideallaşdırılmış cisim bu nöqtədən sərbəst ixtiyari trayektoriya ilə hərəkət etməyə başlayır. İstənilən anda cismin mövqeyini mənşəyə bağlaya bilərik və nəticədə yaranan düz xətt radius vektorundan başqa bir şey olmayacaq.
5) Kinematik bölmə trayektoriya anlayışından istifadə edir. Müxtəlif ölçülü məkanda ixtiyari sərbəst hərəkət zamanı ideallaşdırılmış cismin hərəkəti zamanı yaranan adi davamlı xəttdir. Trayektoriya, müvafiq olaraq, düzxətli, dairəvi və qırıq ola bilər.
6) Bədənin kinematikası sürət kimi fiziki kəmiyyətlə ayrılmaz şəkildə bağlıdır. Əslində, bu ideallaşdırılmış bir cismin mövqeyində dəyişiklik sürətini xarakterizə edəcək bir vektor kəmiyyətdir (skalyar kəmiyyət anlayışının ona yalnız müstəsna hallarda tətbiq olunduğunu xatırlamaq çox vacibdir). Sürət davam edən hərəkətin istiqamətini təyin etdiyinə görə vektor sayılır. Konsepsiyadan istifadə etmək üçün əvvəllər qeyd edildiyi kimi istinad çərçivəsini tətbiq etməlisiniz.
7) Kinematika, tərifi haqqında danışırhərəkətə səbəb olan səbəbləri nəzərə almadığını, müəyyən vəziyyətlərdə sürətlənməni də nəzərə alır. O, həm də ideallaşdırılmış cismin sürət vektorunun vaxt vahidində alternativ (paralel) dəyişmə ilə nə qədər intensiv dəyişəcəyini göstərən vektor kəmiyyətidir. Eyni zamanda hər iki vektorun - sürət və sürətlənmənin hansı istiqamətə yönəldildiyini bilməklə, bədənin hərəkətinin təbiəti haqqında deyə bilərik. O, ya vahid sürətləndirilə bilər (vektorlar eynidir) və ya bərabər yavaş (vektorlar əks istiqamətdədir).
8) Bucaq sürəti. Başqa bir vektor kəmiyyəti. Prinsipcə, onun tərifi əvvəllər verdiyimiz analoji ilə üst-üstə düşür. Əslində, yeganə fərq, əvvəllər nəzərdən keçirilən halın düzxətli traektoriya boyunca hərəkət edərkən baş verməsidir. Burada dairəvi hərəkət edirik. Bu, səliqəli bir dairə, eləcə də ellips ola bilər. Oxşar konsepsiya bucaq sürətlənməsi üçün verilmişdir.
Fizika. Kinematika. Formulalar
İdeallaşdırılmış cisimlərin kinematikası ilə bağlı praktiki məsələləri həll etmək üçün müxtəlif düsturların tam siyahısı mövcuddur. Onlar qət edilən məsafəni, ani, ilkin son sürəti, cismin bu və ya digər məsafəni qət etdiyi vaxtı və daha çoxunu müəyyən etməyə imkan verir. Ayrı bir tətbiq halı (şəxsi) cəsədin simulyasiya edilmiş sərbəst düşməsi ilə əlaqəli vəziyyətlərdir. Onlarda sürətlənmə (a hərfi ilə qeyd olunur) cazibə qüvvəsinin sürətlənməsi ilə əvəz olunur (g hərfi, ədədi olaraq 9,8 m/s^2-ə bərabərdir).
Bəs biz nə tapdıq? Fizika - kinematika (düsturlarıbir-birindən yaranır) - bu bölmə uyğun hərəkətin səbəblərinə çevrilən güc parametrləri nəzərə alınmadan ideallaşdırılmış cisimlərin hərəkətini təsvir etmək üçün istifadə olunur. Oxucu həmişə bu mövzu ilə daha ətraflı tanış ola bilər. Fizika (“kinematika” mövzusu) çox vacibdir, çünki müvafiq elmin qlobal bölməsi kimi mexanikanın əsas anlayışlarını məhz məhz o verir.
