ما هي الحركية؟ هذا مجال فرعي من الميكانيكا يدرس الطرق الرياضية والهندسية لوصف حركة الأشياء المثالية. يقعون في عدة فئات. سيكون موضوع مقال اليوم هو الجوانب التي ترتبط بطريقة أو بأخرى بمفهوم "النقطة الحركية". سنغطي العديد من الموضوعات ، لكننا سنبدأ بأكثر المفاهيم والشروحات الأساسية لتطبيقها في هذا المجال.
ما هي الأشياء التي تعتبر؟
إذا كانت علم الحركة فرعًا من فروع الفيزياء يدرس كيفية وصف حركة الأجسام في فراغات مختلفة الأحجام ، فأنت بحاجة إلى العمل مع الأجسام نفسها ، أليس كذلك؟ لفهم ما هو على المحك بسرعة ، يمكنك العثور على درس وسائط متعددة مصمم للطلاب. علم الحركة سهل الفهم عمومًا ، إذا فهمت أساسياته. عندما تتعرف عليهم ، ستلاحظ أنه توجد في النظرية معلومات تفيد بأن هذا الفرع من الفيزياء يدرس قوانين حركة الأجسام المادية.نقاط. لاحظ كيف يتم تعميم تعريف الأشياء. من ناحية أخرى ، فإن النقاط المادية ليست هي الأشياء الوحيدة التي يعتبرها علم الحركة. يدرس هذا الفرع من الفيزياء مبادئ الحركة لكل من الأجسام الصلبة تمامًا والسوائل المثالية. في كثير من الأحيان يتم دمج كل هذه المفاهيم الثلاثة في واحدة ، ببساطة تقول "أشياء مثالية". التمثيل المثالي في هذه الحالة ضروري لاتفاقيات الحسابات والابتعاد عن الأخطاء المنهجية المحتملة. إذا نظرت إلى تعريف نقطة مادية ، ستلاحظ أن ما يلي مكتوب عنها: هذا جسم يمكن إهمال أبعاده في الموقف المقابل. يمكن فهم ذلك على النحو التالي: بالمقارنة مع المسافة المقطوعة ، فإن الأبعاد الخطية للكائن لا تذكر.
ما الذي يستخدم لوصف؟
كما ذكرنا سابقًا ، علم الحركة هو قسم فرعي من الميكانيكا يدرس كيفية وصف حركة نقطة. ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فهل يعني ذلك أن هناك حاجة إلى بعض المفاهيم والمبادئ الأساسية ، مثل تلك البديهية ، لأداء مثل هذه العمليات؟ نعم. وفي حالتنا ، هم كذلك. أولاً ، في علم الحركة يعتبر حل المشكلات دون الرجوع إلى القوى المؤثرة على نقطة مادية قاعدة. نعلم جميعًا جيدًا أن الجسم سيتسارع أو يبطئ إذا أثرت عليه قوة معينة. والحركية هي القسم الفرعي الذي يسمح لك بالعمل مع التسارع. ومع ذلك ، لا يتم النظر في طبيعة القوى الناشئة هنا. لوصف الحركة ، يتم استخدام طرق التحليل الرياضي والهندسة الخطية والمكانية ، وأيضا الجبر. يلعب تنسيق الشبكات والإحداثيات نفسها دورًا معينًا أيضًا. لكن سنتحدث عن هذا بعد قليل.
تاريخ الخلق
قام العالم العظيم أرسطو بتجميع الأعمال الأولى عن الكينماتيكا. كان هو الذي شكل بعض المبادئ الأساسية لهذه الصناعة. وعلى الرغم من احتواء أعماله واستنتاجاته على عدد من الآراء والتأملات الخاطئة ، لا تزال أعماله ذات قيمة كبيرة للفيزياء الحديثة. درس غاليليو جاليلي أعمال أرسطو لاحقًا. أجرى التجارب الشهيرة مع برج بيزا المائل ، عندما حقق في قوانين عملية السقوط الحر للجسم. بعد أن درس كل شيء من الداخل والخارج ، أخضع جاليليو تأملات أرسطو واستنتاجاته لانتقادات قاسية. على سبيل المثال ، إذا كتب الأخير أن القوة هي سبب الحركة ، فقد أثبت جاليليو أن القوة هي سبب التسارع ، ولكن ليس أن الجسم سوف يلتقط ويبدأ في الحركة والتحرك. وفقًا لأرسطو ، لا يمكن للجسد أن يكتسب السرعة إلا عندما يتعرض لقوة معينة. لكننا نعلم أن هذا الرأي خاطئ ، لأن هناك حركة انتقالية موحدة. تم إثبات ذلك مرة أخرى من خلال معادلات علم الحركة. وسننتقل إلى السؤال التالي
علم الحركة. الفيزياء. المفاهيم الأساسية
هناك عدد من المبادئ والتعريفات الأساسية في هذا القسم. لنبدأ بالأمر الرئيسي
حركة ميكانيكية
ربما نحاول من على مقاعد المدرسة وضع فكرة لما يمكن اعتباره حركة ميكانيكية. نتعامل معها يوميًا ، كل ساعة ، كل ثانية. سوف نعتبر الحركة الميكانيكية عملية تحدث في الفضاء بمرور الوقت ، أي تغيير في موضع الجسم. في الوقت نفسه ، غالبًا ما يتم تطبيق النسبية على العملية ، أي يقولون أن موضع ، على سبيل المثال ، الجسد الأول قد تغير بالنسبة لموضع الثاني. لنتخيل أن لدينا سيارتين عند خط البداية. أضاءت إشارة المرور للمشغل أو الأضواء - وانطلقت السيارات. في البداية كان هناك بالفعل تغيير في الموقف. علاوة على ذلك ، يمكنك التحدث عن هذا لفترة طويلة ومملة: فيما يتعلق بالمنافس ، فيما يتعلق بخط البداية ، فيما يتعلق بالمتفرج الثابت. لكن ربما تكون الفكرة واضحة. يمكن قول الشيء نفسه عن شخصين يسيران إما في اتجاه واحد أو في اتجاهات مختلفة. يتغير موقع كل منهم بالنسبة إلى الآخرين في كل لحظة من الزمن.
النظام المرجعي
علم الحركة والفيزياء - تستخدم كل هذه العلوم مفهومًا أساسيًا كإطارات مرجعية. في الواقع ، يلعب دورًا مهمًا جدًا ويتم استخدامه في المشكلات العملية في كل مكان تقريبًا. يمكن ربط مكونين أكثر أهمية بالإطار المرجعي.
تنسيق الشبكة والإحداثيات
الأخير ليس أكثر من مجموعة من الأرقام والحروف. باستخدام إعدادات منطقية معينة ، يمكننا تكوين إعداداتنا الخاصةشبكة إحداثيات أحادية البعد أو ثنائية الأبعاد ، والتي ستسمح لنا بحل أبسط مشاكل تغيير موضع نقطة مادية خلال فترة زمنية معينة. عادة ، من الناحية العملية ، يتم استخدام شبكة إحداثيات ثنائية الأبعاد مع المحاور X ("x") و Y ("y"). في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، يضيف المحور Z ("z") ، وفي الفضاء أحادي البعد ، لا يوجد سوى X. غالبًا ما يعمل رجال المدفعية والكشافة مع الإحداثيات. ولأول مرة نلتقي بهم في المدرسة الابتدائية ، عندما نبدأ في رسم مقاطع بطول معين. بعد كل شيء ، التخرج ليس أكثر من استخدام الإحداثيات للإشارة إلى البداية والنهاية.
علم الحركة للصف العاشر. كميات
الكميات الأساسية المستخدمة في حل المشكلات المتعلقة بحركية نقطة مادية هي المسافة والوقت والسرعة والتسارع. دعنا نتحدث عن الأخيرين بمزيد من التفصيل. كل من هذه الكميات متجهة. بمعنى آخر ، ليس لديهم مؤشر رقمي فحسب ، بل لديهم أيضًا اتجاه محدد مسبقًا. ستحدث حركة الجسم في الاتجاه الذي يتم فيه توجيه متجه السرعة. في الوقت نفسه ، لا ينبغي لأحد أن ينسى متجه التسارع إذا كانت لدينا حالة حركة غير متساوية. يمكن توجيه التسارع في نفس الاتجاه أو في الاتجاه المعاكس. إذا تم توجيههما بشكل مشترك ، فسيبدأ الجسم في التحرك بشكل أسرع وأسرع. إذا كانا متعاكسين ، فسيتم إبطاء الجسم حتى يتوقف. بعد ذلك ، في وجود التسارع ، يكتسب الجسم السرعة المعاكسة ، أي أنه سيتحرك في الاتجاه المعاكس. كل هذا في الممارسة يظهر بوضوح شديد من قبل علم الحركة. الصف العاشر هو ذلك فقطالفترة التي يتم فيها الكشف عن هذا القسم من الفيزياء بشكل كافٍ.
الصيغ
الصيغ الحركية بسيطة جدًا للإخراج والحفظ. على سبيل المثال ، تكون صيغة المسافة التي يقطعها كائن ما في وقت معين كما يلي: S=VoT + aT ^ 2/2. كما نرى ، على الجانب الأيسر لدينا نفس المسافة. على الجانب الأيمن ، يمكنك إيجاد السرعة الأولية والوقت والتسارع. علامة الجمع شرطية فقط ، لأن التسارع يمكن أن يأخذ قيمة عددية سالبة أثناء عملية تباطؤ الكائن. بشكل عام ، تشير حركيات الحركة إلى وجود نوع واحد من السرعة ، نقول باستمرار "أولية" ، "نهائية" ، "فورية". تظهر السرعة اللحظية في وقت معين. لكن بعد كل شيء ، إذا كنت تعتقد ذلك ، فإن المكونات النهائية أو الأولية ليست سوى مظاهرها الخاصة ، أليس كذلك؟ ربما يكون موضوع "علم الحركة" المفضل لدى تلاميذ المدارس ، لأنه بسيط وممتع.
أمثلة على المشاكل
في أبسط علم الحركة ، توجد فئات كاملة من المهام المختلفة جدًا. كلهم مرتبطون بطريقة أو بأخرى بحركة نقطة مادية. على سبيل المثال ، في بعض الحالات يكون مطلوبًا تحديد المسافة التي يقطعها الجسم في وقت معين. في هذه الحالة ، يمكن معرفة معلمات مثل السرعة الأولية والتسارع. أو ربما يتم تكليف الطالب بمهمة تتكون فقط من الحاجة إلى التعبير عن تسارع الجسم وحسابه. لنأخذ مثالا. تبدأ السيارة من وضع ثابت. ما المسافة التي سيقطعها في 5 ثوانٍ إذا كانت تسارعه ثلاثة أمتار ،مقسومًا على مربع ثانية؟
لحل هذه المشكلة ، نحتاج إلى الصيغة S=VoT + at ^ 2/2. نحن ببساطة نستبدل البيانات المتاحة فيه. إنها التسارع والوقت. لاحظ أن المصطلح Vot سيذهب إلى الصفر ، لأن السرعة الابتدائية هي صفر. وبذلك نحصل على إجابة عددية 75 مترًا. هذا كل شيء ، تم حل المشكلة.
النتائج
وهكذا ، توصلنا إلى المبادئ والتعريفات الأساسية ، وقدمنا مثالاً على صيغة وتحدثنا عن تاريخ إنشاء هذا القسم الفرعي. علم الحركة ، الذي تم تقديم مفهومه في الصف السابع في دروس الفيزياء ، يستمر في التحسين المستمر في إطار قسم النسبية (غير الكلاسيكية).
