Qu'est-ce que la cinématique ? Il s'agit d'un sous-domaine de la mécanique qui étudie les méthodes mathématiques et géométriques de description du mouvement d'objets idéalisés. Ils se répartissent en plusieurs catégories. Le sujet de l'article d'aujourd'hui sera les aspects qui sont en quelque sorte liés au concept de "cinématique ponctuelle". Nous aborderons de nombreux sujets, mais nous commencerons par les concepts les plus fondamentaux et les explications de leur application dans ce domaine.
Quels objets sont pris en compte ?
Si la cinématique est une branche de la physique qui étudie comment décrire le mouvement des corps dans des espaces de différentes tailles, alors vous devez opérer avec les corps eux-mêmes, n'est-ce pas ? Pour comprendre rapidement ce qui est en jeu, vous pouvez trouver une leçon multimédia conçue pour les étudiants. La cinématique est généralement simple à comprendre, si vous comprenez ses bases. Lorsque vous vous familiariserez avec eux, vous remarquerez que dans la théorie, il y a des informations selon lesquelles cette branche de la physique étudie les lois du mouvement des objets matériels.points. Remarquez comment la définition des objets est généralisée. D'autre part, les points matériels ne sont pas les seuls objets considérés par la cinématique. Cette branche de la physique étudie les principes du mouvement des corps absolument rigides et des fluides idéaux. Très souvent, ces trois concepts sont combinés en un seul, en disant simplement "objets idéalisés". L'idéalisation dans ce cas est nécessaire pour les conventions de calcul et l'écart par rapport à d'éventuelles erreurs systématiques. Si vous regardez la définition d'un point matériel, vous remarquerez qu'il est écrit ceci: c'est un corps dont les dimensions peuvent être négligées dans la situation correspondante. Cela peut se comprendre comme suit: par rapport à la distance parcourue, les dimensions linéaires de l'objet sont négligeables.
Qu'est-ce qui est utilisé pour décrire ?
Comme mentionné précédemment, la cinématique est une sous-section de la mécanique qui étudie comment décrire le mouvement d'un point. Mais s'il en est ainsi, cela signifie-t-il que certains concepts et principes fondamentaux, comme les principes axiomatiques, sont nécessaires pour effectuer de telles opérations ? Oui. Et dans notre cas, ils le sont. Premièrement, en cinématique, il est de règle de résoudre des problèmes sans revenir sur les forces agissant sur un point matériel. Nous savons tous parfaitement qu'un corps va accélérer ou ralentir si une certaine force agit sur lui. Et la cinématique est la sous-section qui vous permet de fonctionner avec une accélération. Cependant, la nature des forces émergentes n'est pas prise en compte ici. Pour décrire le mouvement, des méthodes d'analyse mathématique, de géométrie linéaire et spatiale sont utilisées, etaussi l'algèbre. Les grilles de coordonnées et les coordonnées elles-mêmes jouent également un certain rôle. Mais nous en reparlerons un peu plus tard.
Histoire de la Création
Les premiers travaux sur la cinématique ont été compilés par le grand scientifique Aristote. C'est lui qui a formé certains des principes fondamentaux de cette industrie. Et même si ses travaux et ses conclusions contenaient un certain nombre d'opinions et de réflexions erronées, ses travaux sont toujours d'une grande valeur pour la physique moderne. Les œuvres d'Aristote ont ensuite été étudiées par Galileo Galilei. Il a réalisé les fameuses expériences avec la tour penchée de Pise, lorsqu'il a enquêté sur les lois du processus de chute libre d'un corps. Ayant tout étudié de fond en comble, Galilée a soumis les réflexions et les conclusions d'Aristote à de sévères critiques. Par exemple, si ce dernier a écrit que la force est la cause du mouvement, Galileo a prouvé que la force est la cause de l'accélération, mais pas que le corps se redressera et commencera à bouger et à bouger. Selon Aristote, un corps ne pouvait acquérir de vitesse que lorsqu'il était soumis à une certaine force. Mais nous savons que cette opinion est erronée, puisqu'il y a un mouvement de translation uniforme. Ceci est encore une fois prouvé par les formules de la cinématique. Et nous passerons à la question suivante.
Cinématique. La physique. Concepts de base
Il y a un certain nombre de principes fondamentaux et de définitions dans cette section. Commençons par le principal.
Mouvement mécanique
Probablement, depuis le banc de l'école, nous essayons de jeter l'idée de ce qui peut être considéré comme un mouvement mécanique. Nous nous en occupons quotidiennement, toutes les heures, toutes les secondes. Nous considérerons le mouvement mécanique comme un processus qui se produit dans l'espace au fil du temps, à savoir un changement de position d'un corps. Dans le même temps, la relativité est souvent appliquée au processus, c'est-à-dire qu'ils disent que la position, par exemple, du premier corps a changé par rapport à la position du second. Imaginons que nous ayons deux voitures sur la ligne de départ. Le feu vert de l'opérateur ou les feux allumés - et les voitures décollent. Au tout début, il y a déjà un changement de position. D'ailleurs, on peut en parler longuement et fastidieusement: d'un concurrent, d'une ligne de départ, d'un spectateur fixe. Mais peut-être que l'idée est claire. La même chose peut être dite à propos de deux personnes qui vont soit dans une direction, soit dans des directions différentes. La position de chacun d'eux par rapport à l'autre change à chaque instant.
Système de référence
Cinématique, physique - toutes ces sciences utilisent un concept aussi fondamental comme cadre de référence. En fait, il joue un rôle très important et est utilisé dans des problèmes pratiques presque partout. Deux composants plus importants peuvent être reliés au cadre de référence.
Grille de coordonnées et coordonnées
Ces derniers ne sont rien de plus qu'une collection de chiffres et de lettres. En utilisant certains paramètres logiques, nous pouvons composer notre propreune grille de coordonnées unidimensionnelle ou bidimensionnelle, qui nous permettra de résoudre les problèmes les plus simples de changement de position d'un point matériel sur une période de temps donnée. Habituellement, en pratique, une grille de coordonnées à deux dimensions est utilisée avec les axes X ("x") et Y ("y"). Dans l'espace tridimensionnel, il ajoute l'axe Z («z») et dans l'espace unidimensionnel, seul X est présent. Les artilleurs et les éclaireurs travaillent souvent avec des coordonnées. Et pour la première fois, nous les rencontrons à l'école primaire, lorsque nous commençons à dessiner des segments d'une certaine longueur. Après tout, la graduation n'est rien de plus que l'utilisation de coordonnées pour indiquer le début et la fin.
Cinématique 10e année. Quantités
Les principales grandeurs utilisées dans la résolution de problèmes sur la cinématique d'un point matériel sont la distance, le temps, la vitesse et l'accélération. Parlons plus en détail des deux derniers. Ces deux grandeurs sont vectorielles. En d'autres termes, ils ont non seulement un indicateur numérique, mais également une certaine direction prédéterminée. Le mouvement du corps se produira dans la direction dans laquelle le vecteur vitesse est dirigé. Dans le même temps, il ne faut pas oublier le vecteur d'accélération si nous avons un cas de mouvement irrégulier. L'accélération peut être dirigée dans le même sens ou dans le sens opposé. S'ils sont co-dirigés, le corps commencera à bouger de plus en plus vite. S'ils sont opposés, l'objet ralentira jusqu'à ce qu'il s'arrête. Après cela, en présence d'accélération, le corps acquerra la vitesse opposée, c'est-à-dire qu'il se déplacera dans la direction opposée. Tout cela en pratique est très, très clairement montré par la cinématique. La 10e année, c'est juste çala période où cette partie de la physique est suffisamment divulguée.
Formules
Les formules cinématiques sont assez simples tant pour la sortie que pour la mémorisation. Par exemple, la formule de la distance parcourue par un objet en un temps donné est la suivante: S=VoT + aT^2/2. Comme nous pouvons le voir, sur le côté gauche, nous avons exactement la même distance. Sur le côté droit, vous pouvez trouver la vitesse initiale, le temps et l'accélération. Le signe plus n'est que conditionnel, car l'accélération peut prendre une valeur scalaire négative pendant le processus de décélération de l'objet. D'une manière générale, la cinématique du mouvement implique l'existence d'un type de vitesse, on dit constamment « initiale », « finale », « instantanée ». La vitesse instantanée apparaît à un certain moment. Mais après tout, si vous le pensez, alors les composants finaux ou initiaux ne sont rien d'autre que ses manifestations particulières, n'est-ce pas ? Le sujet "Cinématique" est probablement un favori parmi les écoliers, car il est simple et intéressant.
Exemples de problèmes
Dans la cinématique la plus simple, il existe des catégories entières de tâches très différentes. Tous sont liés d'une manière ou d'une autre au mouvement d'un point matériel. Par exemple, dans certains cas, il est nécessaire de déterminer la distance parcourue par le corps en un certain temps. Dans ce cas, des paramètres tels que la vitesse initiale et l'accélération peuvent être connus. Ou peut-être que l'élève se verra confier une tâche qui consistera simplement à exprimer et à calculer l'accélération du corps. Prenons un exemple. La voiture démarre à partir d'une position statique. Quelle distance aura-t-il le temps de parcourir en 5 secondes si son accélération est de trois mètres,divisé par une seconde au carré ?
Pour résoudre ce problème, nous avons besoin de la formule S=VoT + at^2/2. Nous y substituons simplement les données disponibles. C'est l'accélération et le temps. Notez que le terme Vot ira à zéro, puisque la vitesse initiale est nulle. Ainsi, nous obtenons une réponse numérique de 75 mètres. Voilà, problème résolu.
Résultats
Ainsi, nous avons compris les principes fondamentaux et les définitions, donné un exemple de formule et parlé de l'histoire de la création de cette sous-section. La cinématique, dont le concept est introduit en septième année dans les cours de physique, continue d'être constamment améliorée dans le cadre de la section relativiste (non classique).
