Istorie cinematică, principii, formule, exerciții

cinematică Zona fizicii (mai precis mecanica clasică) este preocupată de studierea mișcării corpurilor fără a lua în considerare cauzele acesteia. Se concentrează pe studierea traiectoriilor corpurilor de-a lungul timpului prin utilizarea unor magnitudini precum deplasarea, viteza și accelerația.

Unele dintre problemele acoperite de cinematică sunt viteza cu care călătorește un tren, timpul necesar unui autobuz pentru a ajunge la destinație, accelerația de care are nevoie un avion în momentul decolării pentru a atinge viteza necesară pentru decolare, printre altele.

Pentru a face acest lucru, cinematica folosește un sistem de coordonate care permite descrierea traiectoriilor. Acest sistem de coordonate spațiale se numește sistem de referință. Ramura fizicii care se ocupă cu studiul mișcărilor luând în considerare cauzele (forțele) acestora, este dinamica.

Indice articol

• 1 Istorie
  • 1.1 Contribuția lui Pierre Varignon
• 2 Ce studiezi?
• 3 Principii
• 4 Formule și ecuații
  • 4.1 Viteza
  • 4.2 Accelerarea
  • 4.3 Mișcare rectilinie uniformă
  • 4.4 Mișcare rectilinie accelerată uniform
• 5 Exercițiul a fost rezolvat
• 6 Referințe

Poveste

Etimologic, cuvântul cinematică își are originea în termenul grecesc κινηματικος (kynēmatikos), care înseamnă mișcare sau deplasare. Nu este surprinzător că prima înregistrare a studiilor despre mișcare corespunde filosofilor și astronomilor greci.

Cu toate acestea, abia în secolul al XIV-lea au apărut primele concepte despre cinematică, care se regăsesc în doctrina intensității formelor sau a teoriei calculelor (calcule). Aceste evoluții au fost făcute de oamenii de știință William Heytesbury, Richard Swineshead și Nicolás Oresme.

Mai târziu, în jurul anului 1604, Galileo Galilei și-a desfășurat studiile asupra mișcării în cădere liberă a corpurilor și a sferelor pe planuri înclinate.

Printre altele, Galileo era interesat să înțeleagă cum se mișcau planetele și proiectilele de tun.

Contribuția lui Pierre Varignon

Se consideră că începutul cinematicii moderne a avut loc odată cu prezentarea lui Pierre Varignon în ianuarie 1700 la Academia Regală de Științe din Paris..

În această prezentare, el a dat o definiție a conceptului de accelerație și a demonstrat modul în care poate fi dedus din viteza instantanee, folosind doar calcul diferențial..

Mai exact, termenul cinematică a fost inventat de André-Marie Ampère, care a specificat care este conținutul cinematicii și l-a plasat în domeniul mecanicii..

În cele din urmă, odată cu dezvoltarea de către Albert Einstein a teoriei relativității speciale, a început o nouă perioadă; este ceea ce este cunoscut sub numele de cinematică relativistă, în care spațiul și timpul nu mai au un caracter absolut.

Ce studiezi?

Cinematica se concentrează pe studiul mișcării corpurilor fără a intra în analiza cauzelor sale. Pentru a face acest lucru, folosește mișcarea unui punct material, ca reprezentare ideală a corpului în mișcare..

Început

Mișcarea corpurilor este studiată din punctul de vedere al unui observator (intern sau extern) în cadrul unui sistem de referință. Astfel, cinematica exprimă matematic modul în care corpul se mișcă de la variația coordonatelor poziției corpului cu timpul.

În acest fel, funcția care permite exprimarea traiectoriei corpului depinde nu numai de timp, ci și de viteză și accelerație.

În mecanica clasică spațiul este considerat un spațiu absolut. Prin urmare, este un spațiu independent de corpurile materiale și de deplasarea lor. De asemenea, consideră că toate legile fizice sunt îndeplinite în orice regiune a spațiului..

În același mod, mecanica clasică consideră că timpul este un timp absolut care trece în același mod în orice regiune a spațiului, indiferent de mișcarea corpurilor și de orice fenomen fizic care poate apărea..

Formule și ecuații

Viteză

Viteza este magnitudinea care face posibilă relaționarea spațiului parcurs și a timpului folosit pentru parcurgerea acestuia. Viteza poate fi obținută prin derivarea poziției în raport cu timpul.

v = ds / dt

În această formulă s reprezintă poziția corpului, v este viteza corpului și t este timpul.

Accelerare

Accelerarea este magnitudinea care face posibilă relaționarea variației vitezei cu timpul. Accelerarea poate fi obținută prin derivarea vitezei în raport cu timpul.

a = dv / dt

În această ecuație a reprezintă accelerarea corpului în mișcare.

Mișcarea uniformă a liniei

După cum sugerează și numele său, este o mișcare în care mișcarea are loc în linie dreaptă. Deoarece este uniformă, este o mișcare în care viteza este constantă și în care, prin urmare, accelerația este zero. Ecuația mișcării rectilinii uniforme este:

s = s₀ + v / t

În această formulă s₀ reprezintă poziția de plecare.

Mișcare rectilinie accelerată uniform

Din nou, este o mișcare în care mișcarea are loc în linie dreaptă. Deoarece este accelerată uniform, este o mișcare în care viteza nu este constantă, deoarece variază ca o consecință a accelerației. Ecuațiile mișcării rectilinii uniform accelerate sunt după cum urmează:

v = v₀ + a ∙ t

s = s₀ + v₀ ∙ t + 0,5 ∙ a t^Două

În aceste v₀ este viteza inițială și a este accelerația.

Exercițiul a fost rezolvat

Ecuația de mișcare a unui corp este exprimată prin următoarea expresie: s (t) = 10t + t^Două. A determina:

a) Tipul mișcării.

Este o mișcare accelerată uniform, deoarece are o accelerație constantă de 2 m / s^Două.

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s^Două

b) Poziția la 5 secunde după începerea mișcării.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5^Două= 75 m

c) Viteza la care au trecut 10 secunde de la începerea mișcării.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

d) Timpul necesar unei viteze de 40 m / s.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

Referințe

1. Resnik, Halliday și Krane (2002). Fizica Volumul 1. Cecsa.
2. Thomas Wallace Wright (1896). Elemente de mecanică, inclusiv cinematică, cinetică și statică. E și FN Spon.
3. P. P. Teodorescu (2007). "Cinematică". Sisteme mecanice, modele clasice: mecanica particulelor. Springer.
4. Cinematică. (n.d.). În Wikipedia. Adus pe 28 aprilie 2018, de pe es.wikipedia.org.
5. Cinematică. (n.d.). În Wikipedia. Adus pe 28 aprilie 2018, de pe en.wikipedia.org.