κινηματική

Εξηγούμε τι είναι η κινηματική και ποια είναι η προέλευση αυτού του κλάδου της φυσικής. Στοιχεία κινηματικής και παραδείγματα εφαρμογής.

φυσικός που μελετά την κίνηση των στερεών αντικειμένων και την τροχιά τους σε συνάρτηση με το χρόνο, χωρίς να λαμβάνει υπόψη την προέλευση των δυνάμεων που το παρακινούν. Για αυτό, λαμβάνεται υπόψη η ταχύτητα (η αλλαγή σε μετατόπιση ανά μονάδα του καιρός) και το επιτάχυνση (αλλαγή ταχύτητας) του κινούμενου αντικειμένου.

Οι απαρχές της κινηματικής ανάγονται στο αστρονομία αρχαίους χρόνους, όταν αστρονόμοι και φιλόσοφοι όπως ο Galileo Galilei παρατήρησαν το κίνηση των σφαιρών σε κεκλιμένα επίπεδα και σε ελεύθερη πτώση για να κατανοήσουμε την κίνηση του αστέρια ουράνιος. Αυτές οι μελέτες, μαζί με εκείνες του Nicolás Copernicus, του Tycho Brahe και του Johannes Kepler, χρησίμευσαν ως αναφορά για τον Ισαάκ Νεύτωνα για τη διατύπωση του τρεις νόμοι της κίνησης, και όλα αυτά μαζί ίδρυσαν τη σύγχρονη κινηματική στις αρχές του 18ου αιώνα.

Οι συνεισφορές των Γάλλων Jean Le Rond d'Alembert, Leonhard Euler και André-Marie Ampère ήταν καθοριστικές για την καθιέρωση αυτού. πειθαρχία, που βαφτίστηκε από τον ίδιο τον Ampère ως κινηματική (από τα ελληνικά κινεΐνη, κύλιση, μετακίνηση).

Η πολύ μεταγενέστερη υπόθεση της σχετικότητας από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν θα ανέτρεπε αυτήν την πειθαρχία και θα βρήκε τη σχετικιστική κινηματική, στην οποία ο χρόνος και χώρος Δεν είναι απόλυτες διαστάσεις, όπως το ταχύτητα του φωτός.

Στοιχεία κινηματικής

Τα βασικά στοιχεία της κινηματικής είναι τρία: χώρος, χρόνος και κινητό. Πρέπει να λάβουμε υπόψη ότι στην Μηχανική κλασικά τα δύο πρώτα (χρόνος και χώρος) είναι απόλυτες διαστάσεις, ανεξάρτητες από το κινητό και πριν από την ύπαρξή του.

Ο χώρος περιγράφεται από την Ευκλείδεια γεωμετρία, ο χρόνος θεωρείται μοναδικός σε οποιαδήποτε περιοχή του σύμπαν, και ένα κινητό μπορεί να είναι οποιοδήποτε σώμα σε κίνηση. Τα πιο απλά κινητά είναι σωματίδια (και η μελέτη του ανοίγει το πεδίο της κινηματικής των σωματιδίων), αλλά πιο συχνά θεωρούνται άκαμπτα στερεά (ανάλογα με ένα σύστημα σωματιδίων και αντίστοιχα με αυτό που γνωρίζουμε ως σώματα ή αντικείμενα).

Με αυτή την έννοια, η κλασική κινηματική εξετάζει τους ακόλουθους τύπους κίνησης:

  • Ομοιόμορφη κίνηση γραμμής. Ένα σώμα ταξιδεύει με σταθερή ταχύτητα v, με μηδενική επιτάχυνση σε ευθεία γραμμή.
  • Ομοιόμορφα επιταχυνόμενη ευθύγραμμη κίνηση. Ένα σώμα κινείται με ταχύτητα που μεταβάλλεται γραμμικά (καθώς η επιτάχυνσή του είναι σταθερή) όσο προχωρά ο χρόνος.
  • Απλή αρμονική κίνηση. Είναι μια περιοδική παλινδρομική κίνηση κατά την οποία ένα σώμα ταλαντώνεται γύρω από ένα σημείο ισορροπίας σε διεύθυνση καθορίζονται και σε κανονικές μονάδες χρόνου.
  • Παραβολική κίνηση. Είναι η σύνθεση δύο διαφορετικών ευθύγραμμων κινήσεων: η μία οριζόντια και σταθερής ταχύτητας και η άλλη κάθετα και ομοιόμορφα επιταχυνόμενη.
  • Ομοιόμορφη κυκλική κίνηση. Όπως υποδηλώνει το όνομά του, είναι η κίνηση που χαράζει τέλειους κύκλους στην πορεία της, διατηρώντας το μέτρο της ταχύτητάς της αμετάβλητο στο πέρασμα του χρόνου.
  • Ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κυκλική κίνηση.Είναι η κίνηση που χαράζει τέλειους κύκλους στη διαδρομή της, αλλά με ταχύτητα που ποικίλλει σε ενότητα με την πάροδο του χρόνου.
  • Πολύπλοκη αρμονική κίνηση. Είναι ο συνδυασμός διαφόρων απλών αρμονικών κινήσεων, σε διαφορετικές κατευθύνσεις.

Παραδείγματα κινηματικής

Οι δείκτες ενός ρολογιού απεικονίζουν ομοιόμορφη κυκλική κίνηση.

Οι περισσότερες από τις γνωστές κινήσεις στο πρόσωπο της γης είναι καλά παραδείγματα από κινηματικές μελέτες. Η πτώση ενός σώματος, για παράδειγμα, είναι μια κίνηση που επιταχύνεται ομοιόμορφα από το δύναμη της βαρύτητας ότι Γη ασκεί σε όλα τα αντικείμενα. Αυτή η δύναμη είναι αυτό που λέμε βάρος και δείχνει προς το κέντρο του πλανήτη.

Ένα άλλο παράδειγμα είναι ένα σώμα αναρτημένο από ένα ελαστικό, όπως ένα ελατήριο, του οποίου η κίνηση θα είναι απλή ή σύνθετη αρμονική ανάλογα με τις δυνάμεις που του ασκούμε.

Τέλος, η κίνηση των δεικτών του ρολογιού ή ενός χαλαρού αντικειμένου μέσα σε μια φυγόκεντρο (τα ρούχα στο πλυντήριο, για παράδειγμα), επιτρέπει την απεικόνιση της ομοιόμορφης ή επιταχυνόμενης κυκλικής κίνησης, αντίστοιχα.

!-- GDPR -->