ኪነማቲክስ ምንድን ነው? ለመጀመሪያ ጊዜ የሁለተኛ ደረጃ ተማሪዎች በፊዚክስ ትምህርቶች ውስጥ ካለው ፍቺ ጋር መተዋወቅ ይጀምራሉ. መካኒክስ (ኪነማቲክስ ከቅርንጫፎቹ አንዱ ነው) ራሱ የዚህ ሳይንስ ትልቅ ክፍል ነው። ብዙውን ጊዜ በመጀመሪያ በመማሪያ መጽሐፍት ውስጥ ለተማሪዎች ይቀርባል. እንደተናገርነው ኪነማቲክስ የሜካኒክስ ንዑስ ክፍል ነው። ግን ስለእሷ እየተነጋገርን ስለሆነ ስለዚህ ጉዳይ ትንሽ በዝርዝር እንነጋገር።
ሜካኒክስ እንደ የፊዚክስ አካል
“መካኒኮች” የሚለው ቃል ራሱ ከግሪክ የመጣ ሲሆን በቀጥታ ሲተረጎም የማሽን ግንባታ ጥበብ ነው። በፊዚክስ ውስጥ የቁሳቁስ አካላት እየተባለ የሚጠራውን እንቅስቃሴ በተለያየ መጠን ቦታዎች (ማለትም እንቅስቃሴው በአንድ አውሮፕላን፣ ሁኔታዊ መጋጠሚያ ፍርግርግ ላይ ወይም ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ቦታ ላይ ሊከሰት ይችላል) የሚያጠና ክፍል ተደርጎ ይወሰዳል።). በቁሳዊ ነጥቦች መካከል ያለውን መስተጋብር ማጥናት መካኒኮች ከሚያከናውኗቸው ተግባራት ውስጥ አንዱ ነው (ኪነማቲክስ ከዚህ ደንብ የተለየ ነው ፣ ምክንያቱም የኃይል መለኪያዎችን ተፅእኖ ከግምት ውስጥ ሳያስገባ አማራጭ ሁኔታዎችን በመቅረጽ እና በመተንተን)። ከዚህ ሁሉ ጋር, ተዛማጅ የፊዚክስ ቅርንጫፍ መሆኑን ልብ ሊባል ይገባልማለት በጊዜ ሂደት በሰውነት ውስጥ ያለው የሰውነት አቀማመጥ ለውጥ በመንቀሳቀስ ነው. ይህ ፍቺ ለቁሳዊ ነጥቦች ወይም አካላት በአጠቃላይ ብቻ ሳይሆን ለክፍላቸውም ተፈጻሚ ይሆናል።
የኪነማቲክስ ጽንሰ-ሀሳብ
የዚህ የፊዚክስ ክፍል ስምም የግሪክ መነሻ ሲሆን በጥሬው "ተንቀሳቀስ" ተብሎ ይተረጎማል። ስለዚህ፣ ኪነማቲክስ ምንድን ነው ለሚለው ጥያቄ የመጀመሪያ፣ ገና በእውነት ያልተፈጠረ መልስ እናገኛለን። በዚህ ሁኔታ, ክፍሉ በቀጥታ ተስማሚ የሆኑ አካላትን አንዳንድ የእንቅስቃሴ ዓይነቶችን ለመግለጽ የሂሳብ ዘዴዎችን ያጠናል ማለት እንችላለን. እየተነጋገርን ያለነው ስለ ፍፁም ጠንካራ አካላት ስለሚባሉት ስለ ተስማሚ ፈሳሾች እና በእርግጥ ስለ ቁሳዊ ነጥቦች ነው። መግለጫውን በሚተገበሩበት ጊዜ የመንቀሳቀስ ምክንያቶች ግምት ውስጥ እንደማይገቡ ማስታወሱ በጣም አስፈላጊ ነው. ማለትም የእንቅስቃሴውን ባህሪ የሚነኩ እንደ የሰውነት ክብደት ወይም ሃይል ያሉ መለኪያዎች ከግምት ውስጥ አይገቡም።
የኪነማቲክስ መሰረታዊ ነገሮች
እንደ ጊዜ እና ቦታ ያሉ ፅንሰ ሀሳቦችን ያካትታሉ። በጣም ቀላል ከሆኑት ምሳሌዎች እንደ አንዱ፣ የቁሳቁስ ነጥብ በአንድ ራዲየስ ክብ ላይ የሚንቀሳቀስበትን ሁኔታ መጥቀስ እንችላለን። በዚህ ሁኔታ ኪኒማቲክስ የእንደዚህ ዓይነቱ መጠን የግዴታ መኖር እንደ ሴንትሪፔታል ማጣደፍ ነው ፣ እሱም ከሰውነቱ ራሱ እስከ ክበቡ መሃል ድረስ ይመራል። ያም ማለት በማንኛውም ጊዜ የፍጥነት ቬክተር ከክበቡ ራዲየስ ጋር ይጣጣማል. ግን በዚህ ጉዳይ ላይ እንኳን (ከሴንትሪፔታል ማፋጠን) ኪኔማቲክስ እንዲታይ ያደረገውን ኃይል ምንነት አያመለክትም። እነዚህ ቀድሞውንም ተለዋዋጭነቱ የሚተነተንባቸው ድርጊቶች ናቸው።
ኪነማቲክስ ምን ይመስላል?
ስለዚህ እኛ በእውነቱ ኪነማቲክስ ምን እንደሆነ መልሱን ሰጥተናል። የሃይል መለኪያዎችን ሳያጠና ሃሳባዊ የሆኑ ነገሮች እንቅስቃሴን እንዴት መግለፅ እንደሚቻል የሚያጠና የሜካኒክስ ቅርንጫፍ ነው። አሁን ስለ ኪኒማቲክስ ምን ሊሆን እንደሚችል እንነጋገር. የመጀመሪያው ዓይነት ክላሲካል ነው. የአንድ የተወሰነ የእንቅስቃሴ አይነት ፍፁም የቦታ እና ጊዜያዊ ባህሪያትን ግምት ውስጥ ማስገባት የተለመደ ነው. በቀድሞው ሚና, የክፍሎቹ ርዝማኔዎች ይታያሉ, በኋለኛው ሚና, የጊዜ ክፍተቶች. በሌላ አነጋገር፣ እነዚህ መለኪያዎች ከማጣቀሻ ስርዓት ምርጫ ነጻ ሆነው ይቆያሉ ማለት እንችላለን።
አንፃራዊ
ሁለተኛው ዓይነት ኪኒማቲክስ አንጻራዊ ነው። በእሱ ውስጥ, በሁለት ተጓዳኝ ክስተቶች መካከል, ከአንዱ የማጣቀሻ ክፈፍ ወደ ሌላ ሽግግር ከተሰራ, ጊዜያዊ እና የቦታ ባህሪያት ሊለወጡ ይችላሉ. በዚህ ጉዳይ ላይ የሁለት ክስተቶች አመጣጥ ተመሳሳይነት እንዲሁ አንጻራዊ ባህሪን ይይዛል። በዚህ ዓይነት ኪኒማቲክስ ውስጥ ሁለት የተለያዩ ጽንሰ-ሐሳቦች (እና ስለ ቦታ እና ጊዜ እየተነጋገርን ነው) ወደ አንድ ይቀላቀላሉ. በውስጡ፣ ብዛቱ፣ አብዛኛው ጊዜ ክፍተት ተብሎ የሚጠራው፣ በሎሬንትዢያ ለውጥ ስር የማይለዋወጥ ይሆናል።
የኪነማቲክስ አፈጣጠር ታሪክ
እኛጽንሰ-ሐሳቡን ለመረዳት እና ኪኒማቲክስ ምን እንደሆነ ለሚለው ጥያቄ መልስ ለመስጠት ችሏል. ግን እንደ መካኒኮች ንዑስ ክፍል ሆኖ የተገኘበት ታሪክ ምን ነበር? አሁን መነጋገር ያለብን ይህ ነው። ለረጅም ጊዜ የዚህ ንዑስ ክፍል ፅንሰ-ሀሳቦች ሁሉ በአርስቶትል እራሱ በተፃፉ ስራዎች ላይ ተመስርተው ነበር. በመውደቅ ጊዜ የሰውነት ፍጥነት የአንድ የተወሰነ አካል ክብደት አሃዛዊ አመልካች ጋር የሚመጣጠን መሆኑን አግባብነት ያላቸውን መግለጫዎች ይዘዋል። የንቅናቄው መንስኤ በቀጥታ ሃይሉ እንደሆነና በሌለበት ምንም አይነት እንቅስቃሴ ሊወራ እንደማይችልም ተጠቅሷል።
የጋሊልዮ ሙከራዎች
ታዋቂው ሳይንቲስት ጋሊልዮ ጋሊሊ በአስራ ስድስተኛው ክፍለ ዘመን መገባደጃ ላይ የአርስቶትል ስራዎች ላይ ፍላጎት አሳየ። የሰውነትን ነፃ የመውደቅ ሂደት ማጥናት ጀመረ. በፒሳ ዘንበል ግንብ ላይ ያደረጋቸውን ሙከራዎች መጥቀስ ይቻላል። በተጨማሪም ሳይንቲስቱ የአካልን የአካል ብቃት እንቅስቃሴ ሂደት አጥንቷል. በመጨረሻም ጋሊልዮ አርስቶትል በስራው ስህተት መሆኑን ማረጋገጥ ችሏል እና ብዙ የተሳሳቱ ድምዳሜዎችን አድርጓል። በሚዛመደው መጽሃፍ ላይ ጋሊልዮ የተከናወነውን ስራ ውጤት የአሪስቶትል መደምደሚያ የተሳሳተ መሆኑን በማስረጃ ገልጿል።
ዘመናዊ ኪነማቲክስ አሁን በጥር 1700 እንደመጣ ይቆጠራል። ከዚያም ፒየር ቫሪኖን በፈረንሳይ የሳይንስ አካዳሚ ፊት ተናገረ. እንዲሁም የመጀመሪያውን የፍጥነት እና የፍጥነት ጽንሰ-ሀሳቦችን አመጣ ፣ በመፃፍ እና በልዩ ሁኔታ ያብራራላቸው። ትንሽ ቆይቶ፣ Ampere አንዳንድ የኪነማቲክ ሃሳቦችንም አስተውሏል። በአሥራ ስምንተኛው ክፍለ ዘመን በኪነማቲክስ ውስጥ የሚባሉትን ተጠቅሟልተለዋዋጭ ስሌት. በኋላም የተፈጠረው ልዩ የአንፃራዊነት ፅንሰ-ሀሳብ እንደሚያሳየው ቦታ ልክ እንደ ጊዜ ፍፁም እንዳልሆነ ያሳያል። በተመሳሳይ ጊዜ ፍጥነቱ በመሠረቱ ውስን ሊሆን እንደሚችል ተጠቁሟል. አንጻራዊ መካኒኮች በሚባሉት ማዕቀፍ እና ፅንሰ-ሀሳቦች ውስጥ ኪነማቲክስ እንዲዳብር ያነሳሱት እነዚህ መሰረቶች ናቸው።
በክፍል ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉ ጽንሰ-ሐሳቦች እና መጠኖች
የኪነማቲክስ መሰረታዊ ነገሮች በንድፈ ሀሳባዊ ቃላት ብቻ ጥቅም ላይ የሚውሉትን በርካታ መጠኖች ያጠቃልላሉ፣ ነገር ግን የተወሰኑ ችግሮችን ለመፍታት በሞዴሊንግ እና በመፍታት በተግባራዊ ቀመሮች ውስጥም ይከናወናሉ። ከእነዚህ መጠኖች እና ጽንሰ-ሐሳቦች ጋር በበለጠ ዝርዝር እንተዋወቅ። በመጨረሻዎቹ እንጀምር።
1) መካኒካል እንቅስቃሴ። የጊዜ ክፍተትን በሚቀይር ሂደት ውስጥ ከሌሎች (ቁሳቁሳዊ ነጥቦች) አንፃር የአንድ የተወሰነ ሃሳባዊ አካል የቦታ አቀማመጥ ለውጦች ተብሎ ይገለጻል። በተመሣሣይ ሁኔታ፣ የተጠቀሱት አካላት እርስ በርሳቸው የሚገናኙት ተጓዳኝ ኃይሎች አሏቸው።
2) የማጣቀሻ ስርዓት። ቀደም ብለን የገለጽነው ኪኒማቲክስ የተቀናጀ ስርዓትን በመጠቀም ላይ የተመሰረተ ነው። የእሱ ልዩነቶች መኖራቸው አስፈላጊ ከሆኑ ሁኔታዎች ውስጥ አንዱ ነው (ሁለተኛው ሁኔታ ጊዜን ለመለካት መሳሪያዎችን ወይም መሳሪያዎችን መጠቀም ነው). በአጠቃላይ የአንድ ወይም ሌላ አይነት እንቅስቃሴን በተሳካ ሁኔታ ለማሳየት የማጣቀሻ ፍሬም አስፈላጊ ነው።
3) መጋጠሚያዎች። ሁኔታዊ ምናባዊ አመልካች በመሆናቸው፣ ከቀደመው ፅንሰ-ሀሳብ ጋር በማይነጣጠል መልኩ የተቆራኙ በመሆናቸው (የማጣቀሻ ፍሬም) መጋጠሚያዎች የአንድ አካል አቋም በ ውስጥ የሚቀመጥበት ዘዴ ብቻ አይደሉም።ክፍተት. በዚህ ሁኔታ, ቁጥሮችን እና ልዩ ቁምፊዎችን ለገለፃው መጠቀም ይቻላል. መጋጠሚያዎች ብዙ ጊዜ በስካውቶች እና በጠመንጃዎች ይጠቀማሉ።
4) ራዲየስ ቬክተር። ይህ በአይን የታለመ አካል አቀማመጥ ወደ መጀመሪያው ቦታ (እና ብቻ ሳይሆን) ለማስቀመጥ በተግባር የሚውል አካላዊ መጠን ነው። በቀላል አነጋገር አንድ የተወሰነ ነጥብ ተወስዶ ለስብሰባ ተስተካክሏል። ብዙውን ጊዜ ይህ የመጋጠሚያዎች መነሻ ነው። ስለዚህ፣ ከዚያ በኋላ፣ እንበል፣ ሃሳባዊ አካል ከዚህ ነጥብ ጀምሮ በነፃ የዘፈቀደ አካሄድ መንቀሳቀስ ይጀምራል። በማንኛውም ጊዜ የሰውነትን አቀማመጥ ከመነሻው ጋር ማገናኘት እንችላለን, እና የሚፈጠረው ቀጥተኛ መስመር ራዲየስ ቬክተር ከመሆን ያለፈ አይሆንም.
5) የኪነማቲክስ ክፍል የትሬኾን ጽንሰ-ሀሳብ ይጠቀማል። የተለያየ መጠን ያለው ቦታ ላይ በዘፈቀደ ነፃ እንቅስቃሴ ወቅት ተስማሚ አካል በሚንቀሳቀስበት ጊዜ የሚፈጠረው ተራ ቀጣይነት ያለው መስመር ነው። አቅጣጫው በቅደም ተከተል፣ ቀጥ ያለ፣ ክብ እና የተሰበረ ሊሆን ይችላል።
6) የሰውነት ኪኒማቲክስ እንደ ፍጥነት ካሉ አካላዊ ብዛት ጋር በማይነጣጠል ሁኔታ የተቆራኘ ነው። እንደ እውነቱ ከሆነ, ይህ የቬክተር መጠን ነው (የ scalar quantity ጽንሰ-ሐሳብ በእሱ ላይ ተፈጻሚነት ባለው ልዩ ሁኔታዎች ውስጥ ብቻ መሆኑን ማስታወስ በጣም አስፈላጊ ነው), ይህም በሐሳባዊ አካል አቀማመጥ ላይ ያለውን የለውጥ ፍጥነት ያሳያል. ፍጥነቱ እየተካሄደ ያለውን እንቅስቃሴ አቅጣጫ ስለሚያስቀምጥ እንደ ቬክተር ይቆጠራል. ጽንሰ-ሐሳቡን ለመጠቀም ቀደም ሲል እንደተጠቀሰው የማመሳከሪያውን ፍሬም መተግበር አለብዎት።
7) ኪነማቲክስ፣ ፍቺው የሚናገረውእንቅስቃሴን የሚያስከትሉትን ምክንያቶች ግምት ውስጥ እንደማያስገባ, በአንዳንድ ሁኔታዎች ማፋጠንንም ግምት ውስጥ ያስገባል. እንዲሁም የአንድ ሃሳባዊ አካል ፍጥነት ቬክተር በጊዜ አሃድ ውስጥ ካለው አማራጭ (ትይዩ) ለውጥ ጋር ምን ያህል እንደሚቀየር የሚያሳይ የቬክተር ብዛት ነው። ሁለቱም ቬክተሮች - ፍጥነት እና ፍጥነት - በየትኛው አቅጣጫ እንደሚመሩ በተመሳሳይ ጊዜ ማወቅ, ስለ ሰውነት እንቅስቃሴ ተፈጥሮ መናገር እንችላለን. አንድም ወጥ በሆነ መልኩ ሊጣደፍ ይችላል (ቬክተሮቹ አንድ ናቸው) ወይም ወጥ በሆነ መልኩ ቀርፋፋ (ቬክተሮች በተቃራኒ አቅጣጫዎች ናቸው)።
8) የማዕዘን ፍጥነት። ሌላ የቬክተር መጠን. በመርህ ደረጃ, ትርጉሙ ቀደም ሲል ከሰጠነው ተመሳሳይነት ጋር ይጣጣማል. እንደ እውነቱ ከሆነ, ብቸኛው ልዩነት ቀደም ሲል የታሰበው ጉዳይ የተከሰተው በ rectilinear trajectory ላይ በሚንቀሳቀስበት ጊዜ ነው. እዚህ የክብ እንቅስቃሴ አለን። የተጣራ ክብ, እንዲሁም ሞላላ ሊሆን ይችላል. ተመሳሳይ ፅንሰ-ሀሳብ ለአንግላር ማጣደፍ ተሰጥቷል።
ፊዚክስ። ኪኒማቲክስ. ቀመሮች
ከሃሳባዊ አካላት ኪኒማቲክስ ጋር የተያያዙ ተግባራዊ ችግሮችን ለመፍታት አጠቃላይ የተለያዩ ቀመሮች ዝርዝር አለ። የተጓዘውን ርቀት, ፈጣን, የመጀመሪያውን የመጨረሻ ፍጥነት, አካሉ ይህንን ወይም ያንን ርቀት ያለፈበት ጊዜ እና ሌሎች ብዙ ነገሮችን ለመወሰን ያስችሉዎታል. የተለየ የመተግበሪያ ጉዳይ (የግል) የሰውነት ነፃ የመውደቅ ሁኔታዎች ናቸው። በእነሱ ውስጥ, ማጣደፍ (በፊደል ሀ የተገለፀው) በስበት ኃይል ፍጥነት (ፊደል g, በቁጥር 9.8 m/s^2 ጋር እኩል ነው) ይተካዋል.
ታዲያ ምን አወቅን? ፊዚክስ - ኪኒማቲክስ (የእነሱ ቀመሮችአንዱ ከሌላው የተወሰደ) - ይህ ክፍል ለተዛማጅ እንቅስቃሴ መንስኤ የሆኑትን የኃይል መለኪያዎችን ከግምት ውስጥ ሳያስገባ ተስማሚ አካላትን እንቅስቃሴ ለመግለጽ ይጠቅማል። አንባቢው ሁል ጊዜ ከዚህ ርዕስ ጋር በበለጠ ዝርዝር መተዋወቅ ይችላል። የሜካኒክስ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦችን እንደ ተዛማጅ ሳይንስ ዓለም አቀፋዊ ክፍል የሚሰጥ ስለሆነ ፊዚክስ (“ኪነማቲክስ” የሚለው ርዕስ) በጣም አስፈላጊ ነው።
