Kinematikk: Historie, Prinsipper, Formler, Øvelser

Kinematikken er fysikkområdet (mer spesifikt klassisk mekanikk) som er opptatt av å studere kroppens bevegelse uten å ta hensyn til årsakene til det. Det fokuserer på å studere kroppens baner over tid gjennom bruk av størrelser som forflytning, fart og akselerasjon.

Noen av problemene som kinematikken dekker, er hastigheten som et tog beveger seg, den tiden det tar en buss for å nå målet, akselerasjonen som kreves av et fly i øyeblikket av start for å nå den hastigheten som er nødvendig for å ta av, blant annet.

For dette skyser kinematikkene til et koordinatsystem som gjør at banene kan beskrives. Dette systemet med romlige koordinater kalles referansesystemet. Grenen av fysikk som omhandler studier av bevegelser som tar hensyn til deres årsaker (krefter), er den dynamiske.

historie

Etymologisk har ordet kinematikk sin opprinnelse i det greske uttrykket κινηματικος ( kynēmatikos ), som betyr bevegelse eller forskyvning. Ikke forgitt, den første studien av studier på bevegelse tilsvarer de greske filosofer og astronomer.

Det var imidlertid ikke før det fjortende århundre da de første begreper om kinematikk dukket opp, som ligger innenfor læren om intensiteten til skjemaene eller beregningsteorien ( beregninger ). Disse utviklingene ble laget av forskere William Heytesbury, Richard Swineshead og Nicolás Oresme.

Senere rundt år 1604 gjennomførte Galileo Galilei sine studier om bevegelsen i kroppens frie fall og av kulene på skråplaner.

Galileo var blant annet interessert i å forstå hvordan planeter og kanonprosjektiler flyttet.

Bidrag fra Pierre Varignon

Det antas at begynnelsen av den moderne kinematikken skjedde med presentasjonen av Pierre Varignon i januar 1700 ved Det kongelige vitenskapsakademi i Paris.

I denne presentasjonen ga han en definisjon av begrepet akselerasjon og viste hvordan det kan utledes fra den øyeblikkelige hastigheten ved å bruke bare differensialberegningen.

Spesielt var begrepet cinematisk laget av André-Marie Ampère, som spesifiserte innholdet i kinematikken og plasserte det innenfor mekanikken.

Til slutt begynte en ny periode med utviklingen av Albert Einstein av Theory of Special Relativity. det er det som kalles relativistiske kinematikk, hvor rom og tid ikke lenger har absolutt karakter.

Hva studerer du?

Kinematikken fokuserer på studiet av kroppens bevegelse uten å analysere sine årsaker. For dette bruker han bevegelsen av et materielt punkt, som en ideell representasjon av kroppen i bevegelse.

begynner

Bevegelsen av kropper studeres ut fra observatørens synspunkt (internt eller eksternt) innenfor rammen av et referansesystem. Kinematikk uttrykker således matematisk hvordan kroppen beveger seg fra variasjonen av koordinatene til kroppens stilling med tiden.

På denne måten er funksjonen som tillater å uttrykke kroppens bane, ikke bare avhengig av tid, men avhenger også av hastigheten og akselerasjonen.

I klassisk mekanikk regnes rommet som et absolutt rom. Derfor er det et rom uavhengig av materielle legemer og deres forskyvning. Vurder også at alle fysiske lover er oppfylt i alle områder av rommet.

På samme måte vurderer klassisk mekanikere at tiden er en absolutt tid som foregår på samme måte i en hvilken som helst region i rommet, uavhengig av kroppens bevegelse og ethvert fysisk fenomen som kan oppstå.

Formler og ligninger

fart

Hastigheten er størrelsen som gjør det mulig å forholde seg mellomrommet og tiden som brukes til å reise det. Hastigheten kan oppnås ved å avlede posisjonen i forhold til tiden.

v = ds / dt

I denne formelen representerer s kroppens posisjon, v er kroppens hastighet og t er tiden.

akselerasjon

Akselerasjon er størrelsen som tillater å variere hastigheten med tiden. Akselerasjonen kan oppnås ved å utlede hastigheten i forhold til tid.

a = dv / dt

I denne ligningen representerer a akselerasjonen av kroppen i bevegelse.

Uniform retlinjearbeid

Som navnet antyder, er det en bevegelse der forskyvningen skjer i en rett linje. Siden det er jevnt, er det en bevegelse der hastigheten er konstant og i hvilken grad akselerasjonen er null. Likningen av den ensartede rettlinjede bevegelsen er:

s = s ₀ + v / t

I denne formelen representerer _{0 0} startposisjonen.

Ensartet akselerert rettlinjet bevegelse

Igjen er det en bevegelse der forskyvningen skjer i en rett linje. Siden det er jevnt akselerert, er det en bevegelse der hastigheten ikke er konstant, siden den varierer som følge av akselerasjon. Ligningene til den jevn akselererte rettlinjede bevegelsen er følgende:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0, 5 ∙ a t2

I disse v er initialhastigheten allerede akselerasjonen.