Kinematik: Tarih, İlkeler, Formüller, Egzersizler
Kinematik, nedenlerini göz önünde bulundurmadan vücutların hareketini incelemekle ilgilenen fizik (daha özel olarak klasik mekanik) alanıdır. Yer değiştirme, hız ve ivme gibi büyüklüklerin kullanımıyla zaman zaman bedenlerin yörüngelerini incelemeye odaklanır.
Kinematik tarafından ele alınan sorunlardan bazıları, bir trenin hareket etme hızı, otobüsün varış noktasına ulaşması için geçen zaman, kalkış anında kalkış için gerekli hıza ulaşmak için gerekli olan ivmelenme, diğerleri arasında.
Bunun için kinematik, yörüngelerin tanımlanmasına izin veren bir koordinat sistemine başvurur. Bu uzamsal koordinat sistemine referans sistemi denir. Nedenlerini (kuvvetlerini) dikkate alan hareketlerin çalışmasıyla ilgilenen fizik dalı dinamiktir.
tarih
Etimolojik olarak, kinematik kelimesi, kökten hareket veya yer değiştirme anlamına gelen Yunanca νινηματικος ( kynēmatikos ) teriminde kökene sahiptir. Boşuna değil, hareket üzerine yapılan çalışmaların ilk kaydı Yunan filozofları ve astronomlarına karşılık geliyor.
Bununla birlikte, dördüncü yüzyıla kadar, kinematik ile ilgili ilk kavramların ortaya çıktığı, formların yoğunluğunun doktrini veya hesaplama teorisinin ( hesaplamaların ) olmadığı bir dönem değildi. Bu gelişmeler bilim adamları William Heytesbury, Richard Swineshead ve Nicolás Oresme tarafından yapıldı.
Daha sonra, 1604 yılı boyunca, Galileo Galilei, bedenlerin ve kürelerin eğik düzlemler üzerindeki serbest düşüşündeki hareketi hakkında çalışmalarını sürdürdü.
Galileo, diğer şeylerin yanı sıra, gezegenlerin ve savaş topu mermilerinin nasıl hareket ettiğini anlamakla ilgilendi.
Pierre Varignon Katkısı
Modern kinematiğin başlangıcının Pierre Varignon'un Ocak 1700'de Paris'teki Kraliyet Bilimler Akademisi'nde sunulması ile gerçekleştiği düşünülmektedir.
Bu sunumda, ivme kavramının bir tanımını verdi ve sadece diferansiyel hesaplama kullanarak, anlık hızdan nasıl çıkarılabileceğini gösterdi.
Özellikle, sinema terimi kinematiğin içeriğini belirleyen ve onu mekanik alanına yerleştiren André-Marie Ampère tarafından yazılmıştır.
Son olarak, Özel Görelilik Teorisi Albert Einstein'ın gelişimi ile yeni bir dönem başladı; mekan ve zamanın artık mutlak karaktere sahip olmadığı, göreceli kinematik olarak bilinen şeydir.
Ne okuyorsun?
Kinematik, nedenlerini analiz etmeden vücut hareketlerini incelemeye odaklanır. Bunun için maddi bir noktanın hareketini, hareket halindeki bedenin ideal bir gösterimi olarak kullanır.
başlangıç
Bedenlerin hareketi, bir referans sistemi çerçevesinde bir gözlemcinin (iç veya dış) bakış açısıyla incelenir. Bu nedenle, kinematik, vücudun pozisyonunun koordinatlarının zaman içindeki değişiminden hareketini matematiksel olarak ifade eder.
Bu şekilde, vücudun yörüngesini ifade etmeyi sağlayan fonksiyon sadece zamana bağlı değildir, aynı zamanda hız ve ivmeye de bağlıdır.
Klasik mekanikte, boşluk mutlak bir boşluk olarak kabul edilir. Bu nedenle, maddi cisimlerden ve onların yerinden olmalarından bağımsız bir alandır. Ayrıca, tüm fiziksel yasaların herhangi bir alanda bulunduğunu düşünün.
Aynı şekilde, klasik mekanik, zamanın, herhangi bir mekan bölgesinde, bedenlerin hareketinden bağımsız olarak ve meydana gelebilecek herhangi bir fiziksel olaydan bağımsız olarak gerçekleşen mutlak bir zaman olduğunu düşünmektedir.
Formüller ve denklemler
hız
Hız, harcanan alanı ve onu harcadığı zamanı ilişkilendirmek için izin veren büyüklüktür. Hız, zamana göre pozisyon türetilerek elde edilebilir.
v = ds / dt
Bu formülde s vücudun pozisyonunu temsil eder, v vücudun hızını ve t zamanı gösterir.
ivme
Hızlanma, hız değişimini zamanla ilişkilendirmeye izin veren büyüklüktür. Hızlanma, zamana göre hız türetilerek elde edilebilir.
a = dv / dt
Bu denklemde a, bedenin hareket içindeki ivmesini temsil eder.
Düzgün doğrusal hareket
Adından da anlaşılacağı gibi, yer değiştirmenin düz bir çizgide gerçekleştiği bir harekettir. Tekdüze olduğu için, hızın sabit olduğu ve sonuç olarak ivmenin sıfır olduğu bir harekettir. Düzgün doğrusal hareketin denklemi şöyledir:
s = s 0 + v / t
Bu formülde s, ilk konumu temsil eder.
Düzgünce hızlandırılmış doğrusal hareket
Yine, yer değiştirmenin düz bir çizgide gerçekleştiği bir harekettir. Düzgün bir şekilde hızlandığı için, hızlanmanın bir sonucu olduğu için hızın sabit olmadığı bir harekettir. Düzgün bir şekilde hızlandırılmış doğrusal hareketin denklemleri aşağıdaki gibidir:
v = v 0 + a ∙ t
s = s 0 + v 0 ∙ t + 0, 5 ∙ a t2
Bu v 0 'da başlangıçtaki hız zaten hızlanmadır.
Belirlenen egzersiz
Bir cismin hareketinin denklemi aşağıdaki ifade ile ifade edilir: s (t) = 10t + t2. belirleyin:
a) Hareketin türü.
2 m / s2 sabit bir ivmeye sahip olduğundan üniform olarak hızlandırılmış bir harekettir.
v = ds / dt = 2t
a = dv / dt = 2 m / s2
b) Harekete başladıktan 5 saniye sonra pozisyon.
s (5) = 10 ± 5 + 52 = 75 m
c) Hareketin başlamasından bu yana 10 saniye geçtiğinde hız.
v = ds / dt = 2t
v (10) = 20 m / s
d) 40 m / s hıza ulaşma süresi.
v = 2t
40 = 2 t
t = 40/2 = 20 s
