Quels sont les concepts de base de la cinématique ? Quelle est cette science et qu'étudie-t-elle ? Aujourd'hui, nous allons parler de ce qu'est la cinématique, des concepts de base de la cinématique qui se déroulent dans les tâches et de ce qu'ils signifient. De plus, parlons des quantités avec lesquelles nous traitons le plus souvent.
Cinématique. Concepts et définitions de base
D'abord, parlons de ce que c'est. L'une des sections de physique les plus étudiées dans le cursus scolaire est la mécanique. Elle est suivie dans un ordre indéfini par la physique moléculaire, l'électricité, l'optique et quelques autres branches, comme par exemple la physique nucléaire et atomique. Mais regardons de plus près la mécanique. Cette branche de la physique traite de l'étude du mouvement mécanique des corps. Il établit des modèles et étudie ses méthodes.
La cinématique dans le cadre de la mécanique
Ce dernier est divisé en trois parties: cinématique, dynamique et statique. Ces trois sous-sciences, si vous pouvez les appeler ainsi, ont certaines particularités. Par exemple, la statique étudie les règles d'équilibre des systèmes mécaniques. Une association avec des échelles vient immédiatement à l'esprit. La dynamique étudie les lois du mouvement des corps, mais en même temps prête attention aux forces qui agissent sur eux. Mais la cinématique fait de même, seules les forces ne sont pas prises en compte. Par conséquent, la masse de ces mêmes corps n'est pas prise en compte dans les tâches.
Concepts de base de la cinématique. Mouvement mécanique
Le sujet dans cette science est un point matériel. Il est compris comme un corps dont les dimensions, par rapport à un certain système mécanique, peuvent être négligées. Ce soi-disant corps idéalisé s'apparente à un gaz parfait, qui est considéré dans la section de physique moléculaire. De manière générale, la notion de point matériel, aussi bien en mécanique en général qu'en cinématique en particulier, joue un rôle assez important. Le mouvement dit de translation le plus communément considéré.
Qu'est-ce que cela signifie et qu'est-ce que cela pourrait être ?
Habituellement, les mouvements sont divisés en rotation et translation. Les concepts de base de la cinématique du mouvement de translation sont principalement liés aux grandeurs utilisées dans les formules. Nous en reparlerons plus tard, mais pour l'instant revenons au type de mouvement. Il est clair que si nous parlons de rotation, alors le corps tourne. En conséquence, le mouvement de translation sera appelé le mouvement du corps dans un plan ou linéairement.
Bases théoriques pour résoudre des problèmes
La cinématique, dont nous examinons maintenant les concepts de base et les formules, comporte un grand nombre de tâches. Ceci est réalisé grâce à la combinatoire habituelle. Une méthode de diversité ici consiste à modifier des conditions inconnues. Un même problème peut être présenté sous un jour différent en changeant simplement le but de sa solution. Il est nécessaire de trouver la distance, la vitesse, le temps, l'accélération. Comme vous pouvez le voir, il y a beaucoup d'options. Si nous incluons ici les conditions de chute libre, l'espace devient tout simplement inimaginable.
Valeurs et formules
Tout d'abord, faisons une réservation. Comme on le sait, les grandeurs peuvent avoir une double nature. D'une part, une certaine valeur numérique peut correspondre à une certaine valeur. Mais d'un autre côté, il peut aussi avoir un sens de distribution. Par exemple, une vague. En optique, nous sommes confrontés à un concept tel que la longueur d'onde. Mais s'il y a une source lumineuse cohérente (le même laser), alors on a affaire à un faisceau d'ondes polarisées planes. Ainsi, l'onde correspondra non seulement à une valeur numérique indiquant sa longueur, mais aussi à une direction de propagation donnée.
Exemple classique
De tels cas sont une analogie en mécanique. Disons qu'un chariot roule devant nous. Parla nature du mouvement, on peut déterminer les caractéristiques vectorielles de sa vitesse et de son accélération. Il sera un peu plus difficile de le faire en avançant (par exemple, sur un sol plat), nous allons donc considérer deux cas: lorsque le chariot s'enroule et lorsqu'il s'abaisse.
Imaginons donc que le chariot monte légèrement en pente. Dans ce cas, il ralentira si aucune force extérieure n'agit sur lui. Mais dans la situation inverse, à savoir lorsque le chariot descend, il accélère. La vitesse dans deux cas est dirigée vers l'endroit où l'objet se déplace. Cela devrait être considéré comme une règle. Mais l'accélération peut changer le vecteur. Lors de la décélération, elle est dirigée dans le sens opposé au vecteur vitesse. Cela explique le ralentissement. Une chaîne logique similaire peut être appliquée à la seconde situation.
Autres valeurs
Nous venons de parler du fait qu'en cinématique, ils fonctionnent non seulement avec des quantités scalaires, mais aussi avec des quantités vectorielles. Allons maintenant un peu plus loin. En plus de la vitesse et de l'accélération, lors de la résolution de problèmes, des caractéristiques telles que la distance et le temps sont utilisées. À propos, la vitesse est divisée en initiale et instantanée. Le premier d'entre eux est un cas particulier du second. La vitesse instantanée est la vitesse que l'on peut trouver à un instant donné. Et avec l'initiale, probablement, tout est clair.
Tâche
Une grande partie de la théorie a été étudiée par nous plus tôt dans les paragraphes précédents. Il ne reste plus qu'à donner les formules de base. Mais nous ferons encore mieux: nous ne considérerons pas seulement les formules, mais nous les appliquerons également lors de la résolution du problème afin definaliser les connaissances acquises. La cinématique utilise tout un ensemble de formules, en les combinant, vous pouvez obtenir tout ce dont vous avez besoin pour résoudre. Voici un problème avec deux conditions pour bien comprendre cela.
Un cycliste ralentit après avoir franchi la ligne d'arrivée. Il lui a fallu cinq secondes pour s'arrêter complètement. Découvrez avec quelle accélération il a ralenti, ainsi que la distance de freinage qu'il a réussi à couvrir. La distance de freinage est considérée comme linéaire, la vitesse finale est prise égale à zéro. Au moment de franchir la ligne d'arrivée, la vitesse était de 4 mètres par seconde.
En fait, la tâche est assez intéressante et pas aussi simple qu'il n'y paraît à première vue. Si nous essayons de prendre la formule de distance en cinématique (S=Vot + (-) (à ^ 2/2)), alors rien n'en sortira, puisque nous aurons une équation à deux variables. Comment procéder dans un tel cas ? Nous pouvons procéder de deux manières: calculez d'abord l'accélération en substituant les données dans la formule V=Vo - at, ou exprimez l'accélération à partir de là et substituez-la dans la formule de distance. Utilisons la première méthode.
Donc, la vélocité finale est nulle. Initiale - 4 mètres par seconde. En transférant les quantités correspondantes aux côtés gauche et droit de l'équation, nous obtenons une expression de l'accélération. La voici: a=Vo/t. Ainsi, elle sera égale à 0,8 mètre par seconde au carré et aura un caractère freinant.
Aller à la formule de distance. Nous y substituons simplement des données. Nous obtenons la réponse: la distance d'arrêt est de 10 mètres.
