የእኛ የዛሬ ጽሑፋችን ርዕስ የቁሳዊ ነጥብ ኪኒማቲክስ ይሆናል። ስለ ምንድን ነው? በእሱ ውስጥ ምን ዓይነት ጽንሰ-ሐሳቦች ይታያሉ እና ለዚህ ቃል ምን ትርጉም መሰጠት አለበት? ዛሬ እነዚህን እና ሌሎች በርካታ ጥያቄዎችን ለመመለስ እንሞክራለን።
ፍቺ እና ጽንሰ-ሀሳብ
ኪነማቲክስ የቁሳዊ ነጥብ የፊዚክስ ክፍል "መካኒክስ" ከመባል የዘለለ አይደለም። እሷም በተራው, የአንዳንድ አካላትን የእንቅስቃሴ ንድፎችን ያጠናል. የቁሳቁስ ነጥብ ኪኒማቲክስም ይህንን ችግር ይመለከታል, ነገር ግን በአጠቃላይ መንገድ አያደርገውም. እንደ እውነቱ ከሆነ, ይህ ንዑስ ክፍል የአካል እንቅስቃሴን ለመግለጽ የሚያስችሉዎትን ዘዴዎች ያጠናል. በዚህ ሁኔታ, ተስማሚ አካላት የሚባሉት ብቻ ለምርምር ተስማሚ ናቸው. እነዚህም የሚያጠቃልሉት፡ የቁሳቁስ ነጥብ፣ ፍፁም ግትር አካል እና ተስማሚ ጋዝ። ጽንሰ-ሐሳቦችን በበለጠ ዝርዝር እንመልከት. ሁላችንም ከትምህርት ቤት አግዳሚ ወንበር ላይ እንደምናውቀው የቁሳዊ ነጥብ አካልን መጥራት የተለመደ ነው, ይህም በተወሰነ ሁኔታ ውስጥ ያሉ ልኬቶች ችላ ሊባሉ ይችላሉ. በነገራችን ላይ የቁሳቁስ ነጥብ የትርጉም እንቅስቃሴ ኪኒማቲክስ ለመጀመሪያ ጊዜ ይጀምራልበሰባተኛ ክፍል የፊዚክስ መማሪያ መጻሕፍት ውስጥ ይታያሉ. ይህ በጣም ቀላሉ ቅርንጫፍ ነው, ስለዚህ በእሱ እርዳታ ከሳይንስ ጋር መተዋወቅ ለመጀመር በጣም አመቺ ነው. የተለየ ጥያቄ የአንድ የቁሳቁስ ነጥብ የኪነማቲክስ አካላት ምንድ ናቸው የሚለው ነው። በጣም ብዙ ናቸው እና እንደ ሁኔታው ለመረዳት ውስብስብነት ባላቸው ወደ ብዙ ደረጃዎች ሊከፋፈሉ ይችላሉ። ለምሳሌ ስለ ራዲየስ ቬክተር ከተነጋገርን, በመርህ ደረጃ, በእሱ ፍቺ ውስጥ ምንም የተወሳሰበ ነገር የለም. ነገር ግን፣ ለመለስተኛ ወይም ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት ተማሪ ተማሪ ከመረዳት የበለጠ ቀላል እንደሚሆን ይስማማሉ። እና እውነቱን ለመናገር፣ የዚህን ቃል ገፅታዎች ለሁለተኛ ደረጃ ተማሪዎች ማስረዳት አያስፈልግም።
የኪነማቲክስ አፈጣጠር አጭር ታሪክ
ከብዙ አመታት በፊት ታላቁ ሳይንቲስት አርስቶትል በትርፍ ጊዜያቸው ፊዚክስን እንደ የተለየ ሳይንስ በማጥናትና በመግለጽ የአንበሳውን ድርሻ ወስዷል። እንዲሁም በኪነማቲክስ ላይ ሠርቷል, ዋና ዋና ሃሳቦቹን እና ፅንሰ-ሀሳቦቹን ለማቅረብ በመሞከር, አንድ ወይም ሌላ መንገድ ተግባራዊ እና አልፎ ተርፎም የዕለት ተዕለት ችግሮችን ለመፍታት ሙከራዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. አርስቶትል የቁሳዊ ነጥብ ኪኒማቲክስ አካላት ምን እንደሆኑ የመጀመሪያ ሀሳቦችን ሰጥቷል። ሥራዎቹና ሥራዎቹ ለሰው ልጆች ሁሉ ዋጋ ያላቸው ናቸው። ሆኖም ፣ በእሱ መደምደሚያ ላይ ብዙ ስህተቶችን አድርጓል ፣ እና ለዚህ ምክንያቱ አንዳንድ የተሳሳቱ አመለካከቶች እና የተሳሳቱ ስሌቶች ነበሩ። በአንድ ወቅት ሌላው ሳይንቲስት ጋሊልዮ ጋሊሊ ስለ አርስቶትል ሥራዎች ፍላጎት አደረበት። አርስቶትል ካስቀመጣቸው መሰረታዊ ሃሳቦች አንዱ የሰውነት እንቅስቃሴ ነው።የሚከሰተው በተወሰነ ኃይል ፣ በጥንካሬ እና በአቅጣጫ የሚወሰን ከሆነ ብቻ ነው። ጋሊልዮ ይህ ስህተት መሆኑን አረጋግጧል። ኃይሉ የእንቅስቃሴ ፍጥነት መለኪያ ላይ ተጽዕኖ ይኖረዋል, ግን ከዚያ በላይ. ጣሊያናዊው ኃይል የፍጥነት መንስኤ መሆኑን አሳይቷል, እና ከእሱ ጋር ብቻ ሊነሳ ይችላል. እንዲሁም ጋሊልዮ ጋሊሊ ተገቢውን ዘይቤ በማውጣት የነፃ ውድቀት ሂደትን ለማጥናት ከፍተኛ ትኩረት ሰጥቷል። ምናልባት ሁሉም ሰው በፒሳ ዘንበል ማማ ላይ ያደረጋቸውን ታዋቂ ሙከራዎች ያስታውሳል. የፊዚክስ ሊቅ አምፔር በስራዎቹ ውስጥ የኪነማቲክ መፍትሄዎችን መሰረታዊ ነገሮችን ተጠቅሟል።
የመጀመሪያ ፅንሰ-ሀሳቦች
ከዚህ ቀደም እንደተገለፀው ኪነማቲክስ ሃሳባዊ የሆኑ ነገሮች እንቅስቃሴን የሚገለጽባቸው መንገዶች ጥናት ነው። በዚህ ሁኔታ, የሂሳብ ትንተና መሰረታዊ ነገሮች, ተራ አልጀብራ እና ጂኦሜትሪ በተግባር ላይ ሊውሉ ይችላሉ. ግን ለዚህ የፊዚክስ ንዑስ ክፍል ምን ዓይነት ፅንሰ-ሀሳቦች (በትክክል ፅንሰ-ሀሳቦች እንጂ ትርጓሜዎች አይደሉም) በመጀመሪያ ፣ ሁሉም ሰው የቁሳቁስ የትርጉም እንቅስቃሴ ኪኒማቲክስ የኃይል አመልካቾችን ከግምት ውስጥ ሳያስገባ እንቅስቃሴን እንደሚመለከት በግልፅ መረዳት አለበት። ማለትም ተጓዳኝ ችግሮችን ለመፍታት ከኃይል ጋር የተያያዙ ቀመሮችን አያስፈልገንም. በኪነማቲክስ ግምት ውስጥ አይገቡም, ምንም ያህል ቢሆኑ - አንድ, ሁለት, ሶስት, ቢያንስ ብዙ መቶ ሺህ. ቢሆንም, የፍጥነት መኖር አሁንም ቀርቧል. በበርካታ ችግሮች ውስጥ, የቁሳቁስ ነጥብ እንቅስቃሴ ኪኒማቲክስ የፍጥነት መጠንን ለመወሰን ይደነግጋል. ሆኖም ግን, የዚህ ክስተት መንስኤዎች (ይህም ኃይሎች እናተፈጥሮአቸው) አይታሰቡም ነገር ግን ተትተዋል::
መመደብ
ኪነማቲክስ የአካልን እንቅስቃሴ የሚገልጹበትን ዘዴዎች እንደሚመረምር እና በእነሱ ላይ የሚወስዱትን ሃይሎች ከግምት ውስጥ ሳያስገባ ደርሰንበታል። በነገራችን ላይ ሌላ የሜካኒክስ ክፍል, ተለዋዋጭ ተብሎ የሚጠራው, ከእንደዚህ አይነት ስራ ጋር የተያያዘ ነው. እዚያም የኒውተን ህጎች ተተግብረዋል ፣ ይህም በተግባር በጣም ብዙ ልኬቶችን በትንሹ በሚታወቅ የመጀመሪያ ውሂብ ለመወሰን ያስችላል። የቁሳቁስ ነጥብ የኪነማቲክስ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች ቦታ እና ጊዜ ናቸው። እና በአጠቃላይም ሆነ በዚህ አካባቢ ከሳይንስ እድገት ጋር ተያይዞ እንዲህ ያለውን ጥምረት መጠቀም ተገቢነት ጥያቄው ተነሳ።
ከመጀመሪያው ጀምሮ ክላሲካል ኪነማቲክስ ነበር። በሁለቱም ጊዜያዊ እና የቦታ ክፍተቶች መገኘት ብቻ ሳይሆን ከአንዱ ወይም ከሌላ የማጣቀሻ ማዕቀፍ ምርጫ ነፃነታቸው ተለይቶ ይታወቃል ማለት እንችላለን. በነገራችን ላይ ስለዚህ ጉዳይ ትንሽ ቆይቶ እንነጋገራለን. አሁን የምንናገረውን ብቻ እናብራራ። በዚህ ሁኔታ, አንድ ክፍል እንደ የቦታ ክፍተት ይቆጠራል, እና የጊዜ ክፍተት እንደ ጊዜያዊ ክፍተት ይቆጠራል. ሁሉም ነገር ግልጽ ይመስላል. ስለዚህ፣ እነዚህ ክፍተቶች በክላሲካል ኪነማቲክስ እንደ ፍፁም፣ የማይለዋወጡ፣ በሌላ አነጋገር፣ ከአንዱ የማመሳከሪያ ወደ ሌላ ሽግግር ነፃ እንደሆኑ ይቆጠራሉ። የንግድ አንጻራዊ ኪነማቲክስ ይሁን። በእሱ ውስጥ, በማጣቀሻ ስርዓቶች መካከል ባለው ሽግግር ወቅት ክፍተቶች ሊለወጡ ይችላሉ. አይችሉም ቢባልም የበለጠ ትክክል ይሆናል፣ ግን አለባቸው፣ ምናልባት። በዚህ ምክንያት, የሁለቱ ተመሳሳይነትየዘፈቀደ ክስተቶች አንጻራዊ ይሆናሉ እና ልዩ ትኩረት ሊሰጣቸው ይችላል። ለዚህም ነው በአንጻራዊ ኪነማቲክስ ሁለት ፅንሰ-ሀሳቦች - ቦታ እና ጊዜ - ወደ አንድ የተዋሃዱ።
የቁሳዊ ነጥብ ኪነማቲክስ፡ ፍጥነት፣ ፍጥነት እና ሌሎች መጠኖች
ይህን የፊዚክስ ንዑስ ክፍል ቢያንስ ለመረዳት፣ በጣም አስፈላጊ የሆኑትን ፅንሰ-ሀሳቦችን ማሰስ፣ ትርጉሞቹን ማወቅ እና በአጠቃላይ ይህ ወይም ያ መጠን ምን እንደሆነ መገመት ያስፈልግዎታል። በዚህ ውስጥ ምንም አስቸጋሪ ነገር የለም, በእውነቱ, ሁሉም ነገር በጣም ቀላል እና ቀላል ነው. በኪነማቲክስ ችግሮች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉትን መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦችን ለመጀመር ምናልባት አስቡበት።
እንቅስቃሴ
ሜካኒካል እንቅስቃሴ አንድ ወይም ሌላ ተስማሚ ነገር በህዋ ላይ ያለውን ቦታ የሚቀይርበትን ሂደት እንመለከታለን። በዚህ ሁኔታ, ለውጡ ከሌሎች አካላት አንጻር ይከሰታል ማለት እንችላለን. በተጨማሪም በሁለት ክስተቶች መካከል የተወሰነ የጊዜ ክፍተት መመስረት በአንድ ጊዜ መፈጠሩን ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል. ለምሳሌ በሰውነት ውስጥ ከአንድ ቦታ ወደ ሌላ ቦታ በሚመጣበት ጊዜ መካከል የተፈጠረውን የተወሰነ ክፍተት መለየት ይቻላል. በተጨማሪም በዚህ ጉዳይ ላይ ያሉ አካላት በአጠቃላይ የሜካኒክስ ህጎች መሰረት እርስ በርስ ሊገናኙ እና ሊገናኙ እንደሚችሉ እናስተውላለን. የቁሳቁስ ነጥብ ኪኒማቲክስ ብዙውን ጊዜ የሚሠራው ይህ ነው። የማመሳከሪያ ስርዓቱ ከሱ ጋር በማይነጣጠል መልኩ የተቆራኘ ቀጣዩ ፅንሰ-ሀሳብ ነው።
መጋጠሚያዎች
የሰውነት ቦታን በአንድ ጊዜ ወይም በሌላ ለመወሰን የሚያስችል ተራ ዳታ ሊባሉ ይችላሉ። መጋጠሚያዎች ከማመሳከሪያ ስርዓት ጽንሰ-ሀሳብ እና ከመጋጠሚያ ፍርግርግ ጋር በማይነጣጠሉ መልኩ የተሳሰሩ ናቸው. ብዙ ጊዜ የፊደሎች እና የቁጥሮች ጥምረት ናቸው።
ራዲየስ ቬክተር
ከስሙ አስቀድሞ ምን እንደሆነ ግልጽ መሆን አለበት። ቢሆንም, ስለዚህ ጉዳይ በበለጠ ዝርዝር እንነጋገር. አንድ ነጥብ በተወሰነ አቅጣጫ ላይ የሚንቀሳቀስ ከሆነ እና የአንድ የተወሰነ የማጣቀሻ ስርዓት መጀመሪያ በትክክል ካወቅን በማንኛውም ጊዜ ራዲየስ ቬክተር መሳል እንችላለን። የነጥቡን የመጀመሪያ ቦታ ከቅጽበት ወይም የመጨረሻው ቦታ ጋር ያገናኛል።
ትራክ
የቁሳቁስ ነጥብ በአንድ የተወሰነ የማመሳከሪያ ስርዓት ውስጥ በመንቀሳቀስ ምክንያት የተቀመጠው ቀጣይ መስመር ይባላል።
ፍጥነት (ሁለቱም መስመራዊ እና ማዕዘን)
ይህ የሰውነት አካል ምን ያህል በፍጥነት እንደሚያልፍ የሚያውቅ እሴት ነው።
ፍጥነት (ሁለቱም ማዕዘን እና መስመራዊ)
በምን ህግ እና የሰውነት የፍጥነት መለኪያ እንዴት እንደሚቀየር ያሳያል።
ምናልባት፣ እዚህ አሉ - የቁሳቁስ ነጥብ ኪኒማቲክስ ዋና ዋና ነገሮች። ሁለቱም ፍጥነት እና ፍጥነት የቬክተር መጠኖች መሆናቸውን ልብ ሊባል ይገባል. እና ይህ ማለት አንዳንድ አመላካች እሴት ብቻ ሳይሆን የተወሰነ አቅጣጫም አላቸው. በነገራችን ላይ ሁለቱም በአንድ አቅጣጫ እና በተቃራኒ አቅጣጫዎች ሊመሩ ይችላሉ. በመጀመሪያው ሁኔታ ሰውነቱ በፍጥነት ይጨምራል, በሁለተኛው ውስጥ ደግሞ ፍጥነት ይቀንሳል.
ቀላል ተግባራት
የቁሳቁስ ነጥብ ኪነማቲክስ (ፍጥነት፣ ፍጥነት እና ርቀቱ በተግባር መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች ያሉት) እጅግ በጣም ብዙ የሆኑ ተግባራትን ብቻ ሳይሆን ብዙዎቹን የተለያዩ ምድቦቻቸውን ያጠቃልላል። በሰውነት የሚሄደውን ርቀት በመለየት ቀላል የሆነ ችግር ለመፍታት እንሞክር።
በእጃችን ያሉ ቅድመ ሁኔታዎች የሚከተሉት ናቸው እንበል። የአሽከርካሪው መኪና መነሻው መስመር ላይ ነው። ኦፕሬተሩ ፍቃዱን በባንዲራው ይሰጠዋል፣ እና መኪናው በድንገት ይነሳል። ቀጣዩ መሪ በ 7.8 ሰከንድ ውስጥ አንድ መቶ ሜትሮችን ከሸፈናት, በሩጫ ውድድር ላይ አዲስ ክብረ ወሰን ማስመዝገብ ትችል እንደሆነ ይወስኑ. የመኪናውን ማጣደፍ ከ3 ሜትሮች ጋር እኩል ይውሰዱ።
ታዲያ፣ ይህን ችግር እንዴት መፍታት ይቻላል? የተወሰኑ መለኪያዎችን “ደረቅ” እንዳንሆን ስለሚፈለግ በጣም አስደሳች ነው። በመጠምዘዝ እና በተወሰነ ሁኔታ ያበራል, ይህም አመላካቾችን የመፍታት እና የመፈለግ ሂደትን ያበዛል. ግን ወደ ስራው ከመቅረብ በፊት በምን መመራት አለብን?
1። የቁሳቁስ ነጥብ ኪነማቲክስ በዚህ ጉዳይ ላይ ማጣደፍን መጠቀምን ያቀርባል።
2። መፍትሄው የርቀት ቀመሩን በመጠቀም ይታሰባል፣ ምክንያቱም ቁጥራዊ እሴቱ በሁኔታዎች ላይ ስለሚታይ።
ችግሩ በትክክል በቀላሉ ተፈቷል። ይህንን ለማድረግ, የርቀት ቀመርን እንወስዳለን: S=VoT + (-) AT ^ 2/2. ነጥቡ ምንድን ነው? ፈረሰኛው የተመደበውን ርቀት የሚሸፍነው ለምን ያህል ጊዜ እንደሆነ እና ከዚያ በኋላ መምታቱን ወይም አለመምታቱን ለማወቅ ምስሉን ከመዝገቡ ጋር ማወዳደር አለብን። ይህንን ለማድረግ ጊዜ ይመድቡ, ቀመሩን እናገኛለንለእሱ፡ AT^2 + 2VoT - 2S. ይህ ከኳድራቲክ እኩልታ ያለፈ ምንም ነገር አይደለም። ነገር ግን መኪናው ይነሳል, ይህም ማለት የመነሻ ፍጥነት 0 ይሆናል ማለት ነው. እኩልታውን በሚፈታበት ጊዜ, አድልዎ ከ 2400 ጋር እኩል ይሆናል. ጊዜን ለማግኘት, ሥሩን መውሰድ ያስፈልግዎታል. ወደ ሁለተኛው የአስርዮሽ ቦታ እናድርገው: 48.98. የእኩልታውን ሥር ፈልግ: 48.98/6=8.16 ሰከንድ. አሽከርካሪው ነባሩን ሪከርድ ማሸነፍ እንደማይችል ታወቀ።
