Kinematiikka on yksi tärkeimmistä mekaniikan osa-alueista, joka ottaa huomioon kappaleiden liikkumisen lakeja avaruudessa (liikkeen syitä tutkii dynamiikka). Tässä artikkelissa tarkastelemme yhtä kinematiikan päämääristä, vastaamme kysymykseen: "Mikä on polku fysiikassa?"
Polun käsite
Mikä on polku fysiikassa? Tämä on arvo, joka vastaa sen segmentin pituutta avaruudessa, jonka tutkittava kappale on voittanut liikkeensä aikana. Polun laskemiseksi on tarpeen tietää kehon alku- ja loppuasennon lisäksi myös sen liikkeen liikerata. Kysymykseen siitä, mikä polku fysiikassa on, voidaan vastata eri tavalla. Tämä arvo ymmärretään lentoradan pituudeksi, eli kuvitteelliseksi linjaksi, jota pitkin kappale liikkui.
Erilaisia merkkejä käytetään osoittamaan polku. Joten jos puhumme yksiulotteisesta liikkeestä, voimme käyttää symbolia Δx, jossa Δ tarkoittaa muutosta x-koordinaatissa. Tämän symbolin lisäksi kirjaimia s, l ja h käytetään usein osoittamaan tarkasteltavaa määrää, joista kaksi jälkimmäistä tarkoittavat pituutta ja korkeutta. NiinSiten kinematiikassa kirjain s löytyy useimmiten osoittamaan polkua.
Jos tiedetään, että kappale liikkuu suoraviivaisesti kolmiulotteisessa avaruudessa ja sen alkuaseman koordinaatit tunnetaan (x0; y 0; z0) ja lopullinen (x1; y1; z 1), polku voidaan määrittää kaavalla:
s=√((x1 - x0)2 + (y 1 - y0)2 + (z1 - z 0)2)
Kinemaattiset kaavat
Otettuaan huomioon, miten polkua ilmaistaan fysiikassa ja mikä tämä arvo on, esitämme pari kinemaattista kaavaa, joita käytetään liikkeen tutkitun ominaisuuden laskemiseen. Nämä ovat seuraavat kaavat:
s=v × t;
s=v0 × t ± a × t2 / 2
Tässä ensimmäinen lauseke vastaa tilannetta, jossa kappale liikkuu tasaisesti suorassa linjassa nopeudella v ajan t aikana. Toinen lauseke pätee tasaisesti kiihdytetylle liikkeelle, jossa symbolit v0 ja a tarkoittavat alkunopeutta ja vastaavasti kiihtyvyyttä. Plus-merkkiä tulee käyttää, jos keho kiihtyy, ja miinusmerkkiä, jos se hidastaa.
Esimerkkiongelma
Kun on analysoitu, mikä polku on fysiikassa, ratkaistaan seuraava ongelma. Vene, jonka nopeus on 13 km/h, liikkuu joen virtausta vastaan 1,5 tuntia pisteestä toiseen. Kuinka pitkän matkan vene kulkee, jos joen nopeus on 3km/h?
Tämä on klassinen ongelma kehon tasaisen liikkeen kaavan soveltamisesta. Tehtävän monimutkaisuus on vain määrittää veneen todellinen nopeus. Koska sen liike tapahtuu virtaa vastaan, se on yhtä suuri kuin ero: 13 - 3 \u003d 10 km / h. Nyt on vielä korvattava tunnetut arvot kaavassa s ja saada vastaus:
s=v × t=10 [km/h] × 1,5 [h]=15 km
Reittien laskentaongelmissa on syytä noudattaa käytettyjen nopeuden, ajan ja kiihtyvyyden arvojen mittoja virheiden välttämiseksi.
