KINEMATIK: HISTORIA, PRINCIPER, FORMLER, ÖVNINGAR - FYSISK - 2025

De kinematik är (närmare bestämt i klassisk mekanik) område i fysik som bryr sig om att studera rörelsen hos kroppar utan att ta hänsyn till de orsaker den. Den fokuserar på att studera kroppens banor över tid genom användning av storheter som förskjutning, hastighet och acceleration.

Några av de frågor som behandlas med kinematik är hastigheten med vilken ett tåg kör, den tid det tar för en buss att nå sin destination, den acceleration som ett flygplan kräver vid start för att nå den nödvändiga hastigheten att starta, bland annat.

För att göra detta använder kinematik ett koordinatsystem som gör det möjligt att beskriva banor. Detta rumsliga koordinatsystem kallas referenssystemet. Den gren av fysik som behandlar studier av rörelser med hänsyn till deras orsaker (krafter), är dynamik.

Historia

Etymologiskt har ordet kinematik sitt ursprung från den grekiska termen κινηματικος (kynēmatikos), vilket betyder rörelse eller förskjutning. Inte överraskande motsvarar den första registreringen av studier om rörelse de grekiska filosoferna och astronomerna.

Det var emellertid inte förrän på det fjortonde århundradet då de första begreppen om kinematik dök upp, vilka ligger inom läran om intensiteten hos former eller beräkningarsteori (beräkningar). Denna utveckling gjordes av forskarna William Heytesbury, Richard Swineshead och Nicolas Oresme.

Senare, omkring året 1604, genomförde Galileo Galilei sina studier om rörelser i fritt fall av kroppar och om sfärer på snedställda plan.

Galileo var bland annat intresserad av att förstå hur planeter och kanonprojektiler rörde sig.

Pierre Varignons bidrag

Början på modern kinematik anses ha inträffat med presentationen av Pierre Varignon i januari 1700 vid Royal Academy of Sciences i Paris.

I denna presentation gav han en definition av begreppet acceleration och visade hur det kan härledas från den omedelbara hastigheten, med bara en differentiell beräkning.

Specifikt myntades termen kinematik av André-Marie Ampère, som specificerade vad innehållet i kinematiken var och placerade det inom mekanikområdet.

Slutligen, med utvecklingen av Albert Einstein av Theory of Special Relativity, började en ny period; Det är detta som kallas relativistisk kinematik, där rymden och tiden inte längre har en absolut karaktär.

Vad studerar du?

Kinematiken fokuserar på att studera kroppsrörelser utan att analysera dess orsaker. För detta använder han rörelsen av en materiell punkt, som en idealisk representation av kroppen i rörelse.

Början

Kroppsrörelser studeras ur en observatørs synvinkel (intern eller extern) inom ramen för ett referenssystem. Således uttrycker kinematik matematiskt hur kroppen rör sig från variationen i koordinaterna för kroppens position med tiden.

På detta sätt beror den funktion som gör det möjligt att uttrycka kroppens bana inte bara på tiden utan också beroende på hastighet och acceleration.

I klassisk mekanik betraktas rymden som ett absolut utrymme. Därför är det ett utrymme oberoende av materiella kroppar och deras förskjutning. På samma sätt anser den att alla fysiska lagar är uppfyllda i alla områden i rymden.

På samma sätt anser klassisk mekanik att tiden är en absolut tid som passerar på samma sätt i alla områden i rymden, oavsett kroppsrörelser och fysiska fenomen som kan uppstå.

Formler och ekvationer

Fart

Hastighet är den storlek som gör det möjligt för oss att relatera det resade utrymmet och tiden som används för att resa det. Hastighet kan erhållas genom att härleda position i förhållande till tid.

v = ds / dt

I denna formel representerar s kroppens position, v är kroppens hastighet och t är tid.

Acceleration

Acceleration är den storlek som gör det möjligt att relatera variationen i hastighet med tiden. Acceleration kan erhållas genom att erhålla hastighet med avseende på tid.

a = dv / dt

I denna ekvation representerar a accelerationen för den rörliga kroppen.

Ensartad linje rörelse

Som namnet antyder är det en rörelse där rörelsen sker i en rak linje. Eftersom det är enhetligt är det en rörelse där hastigheten är konstant och i vilken accelerationen därför är noll. Ekvationen för enhetlig rätlinjig rörelse är:

s = s ₀ + v / t

I denna formel representerar s ₀ den initiala positionen.

Enhetligt accelererad rätlinjig rörelse

Återigen är det en rörelse där rörelsen sker i en rak linje. Eftersom den är jämnt accelererad är det en rörelse där hastigheten inte är konstant, eftersom den varierar som en följd av accelerationen. Ekvationerna för den jämnt accelererade rätlinjiga rörelsen är följande:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0,5 ∙ vid ²

I dessa v ₀ är den initiala hastigheten och är accelerationen.

Träningen löst

Rörelseekvationen hos en kropp uttrycks med följande uttryck: s (t) = 10t + t ² . Bestämma:

a) Typ av rörelse.

Det är en jämn accelererad rörelse eftersom den har en konstant acceleration på 2 m / s ² .

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s ²

b) Läget 5 sekunder efter rörelsestart.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5 ² = 75 m

c) Hastigheten när 10 sekunder har gått sedan rörelsen började.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

d) Tiden det tar att nå en hastighet på 40 m / s.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

referenser

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysik Volym 1. Cecsa.
2. Thomas Wallace Wright (1896). Element av mekanik inklusive kinematik, kinetik och statik. E och FN Spon.
3. PP Teodorescu (2007). Kinematik. Mekaniska system, klassiska modeller: Partikelmekanik. Springer.
4. Kinematik. (Nd). På Wikipedia. Hämtad 28 april 2018 från es.wikipedia.org.
5. Kinematik. (Nd). På Wikipedia. Hämtad 28 april 2018 från en.wikipedia.org.