ما هو تعريف علم الحركة. المفاهيم والقوانين والصيغ الأساسية في علم الحركة. المفاهيم الأساسية وقوانين الإحصاء والهيدروستاتيكا

ما هي الكينماتيكا؟ لأول مرة ، يبدأ طلاب المدارس الثانوية في التعرف على تعريفها في دروس الفيزياء. تشكل الميكانيكا (علم الحركة أحد فروعها) بحد ذاتها جزءًا كبيرًا من هذا العلم. عادة ما يتم تقديمه للطلاب أولاً في الكتب المدرسية. كما قلنا ، علم الحركة هو قسم فرعي من الميكانيكا. ولكن بما أننا نتحدث عنها ، فلنتحدث عن هذا بمزيد من التفصيل.

الميكانيكا كجزء من الفيزياء

كلمة "ميكانيكا" نفسها هي من أصل يوناني وتُترجم حرفياً على أنها فن آلات البناء. في الفيزياء ، يعتبر قسمًا يدرس حركة ما يسمى بالأجسام المادية في مساحات مختلفة الحجم (أي ، يمكن أن تحدث الحركة في مستوى واحد ، أو على شبكة إحداثيات شرطية ، أو في دراسة التفاعل بين النقاط المادية هي إحدى المهام التي تؤديها الميكانيكا (علم الحركة). - استثناء لهذه القاعدة ، حيث تشارك في نمذجة وتحليل المواقف البديلة دون مراعاة تأثير معلمات القوة.) مع كل هذا ، يجب أن يكون لاحظ أن فرع الفيزياء المقابل يشير إلى تغيير في موضع الجسم في الفضاء بمرور الوقت عن طريق الحركة ، وهذا التعريف لا ينطبق فقط على النقاط المادية أو الأجسام ككل ، ولكن أيضًا على أجزائها.

مفهوم علم الحركة

اسم هذا أيضا من أصل يوناني ويترجم حرفيا "تحرك". وهكذا ، نحصل على الإجابة الأولية ، التي لم يتم تشكيلها حقًا بعد ، على سؤال ماهية علم الحركة. في هذه الحالة ، يمكننا القول أن القسم يدرس طرقًا رياضية لوصف بعض الأجسام المثالية بشكل مباشر. نحن نتحدث عن ما يسمى بالأجسام الصلبة تمامًا ، وعن السوائل المثالية ، وبالطبع عن النقاط المادية. من المهم جدًا أن تتذكر أنه عند تطبيق الوصف ، لا تؤخذ أسباب الحركة في الاعتبار. أي أن المعلمات مثل كتلة الجسم أو القوة التي تؤثر على طبيعة حركته لا تخضع للدراسة.

أساسيات علم الحركة

وهي تشمل مفاهيم مثل الزمان والمكان. كأحد أبسط الأمثلة ، يمكننا الاستشهاد بموقف تتحرك فيه نقطة مادية على طول دائرة نصف قطر معين. في هذه الحالة ، ستنسب الكينماتيكا الوجود الإجباري لمثل هذه الكمية مثل تسارع الجاذبية ، والذي يتم توجيهه على طول المتجه من الجسم نفسه إلى مركز الدائرة. أي أنه في أي وقت سيتزامن مع نصف قطر الدائرة. ولكن حتى في هذه الحالة (في وجود تسارع الجاذبية) ، فإن الكينماتيكا لن تشير إلى طبيعة القوة التي تسببت في ظهورها. هذه هي الإجراءات التي تحللها الديناميات.

ما هي الكينماتيكا؟

لذلك ، في الواقع ، قدمنا ​​الإجابة على ماهية علم الحركة. إنه فرع من فروع الميكانيكا يدرس كيفية وصف حركة الأجسام المثالية دون دراسة معلمات القوة. الآن دعنا نتحدث عن ما يمكن أن تكون عليه الحركية. النوع الأول كلاسيكي. من المعتاد مراعاة الخصائص المكانية والزمانية المطلقة لنوع معين من الحركة. في دور الأول ، تظهر أطوال المقاطع ، في دور الأخير - الفواصل الزمنية. بمعنى آخر ، يمكننا القول أن هذه المعلمات تظل مستقلة عن اختيار النظام المرجعي.

النسبية

النوع الثاني من الكينماتيكا هو النسبية. في ذلك ، بين حدثين متطابقين ، يمكن أن تتغير الخصائص الزمنية والمكانية إذا تم الانتقال من إطار مرجعي إلى آخر. يأخذ تزامن أصل حدثين في هذه الحالة أيضًا طابعًا نسبيًا حصريًا. في هذا النوع من الكينماتيكا ، يندمج مفهومان منفصلان (ونحن نتحدث عن المكان والزمان) في مفهوم واحد. في ذلك ، تصبح الكمية ، التي تسمى عادةً الفاصل ، ثابتة في ظل تحولات لورنتزيان.

تاريخ خلق الكينماتيكا

تمكنا من فهم المفهوم وإعطاء إجابة لسؤال ما هو علم الحركة. ولكن ما هو تاريخ ظهورها كقسم فرعي للميكانيكا؟ هذا ما نحتاج إلى الحديث عنه الآن. لفترة طويلة ، استندت جميع مفاهيم هذا القسم الفرعي إلى أعمال كتبها أرسطو بنفسه. لقد احتوتوا على عبارات ذات صلة بأن سرعة الجسم أثناء السقوط تتناسب طرديًا مع المؤشر العددي لوزن جسم معين. كما ذُكر أن سبب الحركة هو القوة مباشرة ، وفي غيابها لا يمكن الحديث عن أي حركة.

تجارب جاليليو

أصبح العالم الشهير جاليليو جاليلي مهتمًا بأعمال أرسطو في نهاية القرن السادس عشر. بدأ في دراسة عملية السقوط الحر للجسم. يمكن ذكر تجاربه على برج بيزا المائل. كما درس العالم عملية القصور الذاتي للأجسام. في النهاية ، تمكن جاليليو من إثبات أن أرسطو كان مخطئًا في أعماله ، وقدم عددًا من الاستنتاجات الخاطئة. في الكتاب المقابل ، أوجز جاليليو نتائج العمل المنجز مع دليل على مغالطة استنتاجات أرسطو.

تعتبر الكينماتيكا الحديثة الآن قد نشأت في يناير 1700. ثم تحدث بيير فارينيون أمام الأكاديمية الفرنسية للعلوم. كما جلب المفاهيم الأولى للتسارع والسرعة وكتابتها وشرحها بصيغة تفاضلية. بعد ذلك بقليل ، لاحظ أمبير أيضًا بعض الأفكار الحركية. في القرن الثامن عشر ، استخدم ما يسمى بحساب التغيرات في علم الحركة. أظهرت النظرية النسبية الخاصة ، التي تم إنشاؤها حتى في وقت لاحق ، أن المكان ، مثل الوقت ، ليس مطلقًا. في الوقت نفسه ، أشير إلى أن السرعة يمكن أن تكون محدودة بشكل أساسي. هذه الأسس بالتحديد هي التي دفعت الحركية إلى التطور في إطار ومفاهيم ما يسمى بالميكانيكا النسبية.

المفاهيم والكميات المستخدمة في القسم

تتضمن أساسيات علم الحركة العديد من الكميات التي لا تستخدم فقط من الناحية النظرية ، ولكنها تحدث أيضًا في الصيغ العملية المستخدمة في نمذجة وحل مجموعة معينة من المشكلات. دعنا نتعرف على هذه الكميات والمفاهيم بمزيد من التفصيل. لنبدأ بآخر منهم.

1) الحركة الميكانيكية. يتم تعريفه على أنه تغييرات في الموقع المكاني لجسم مثالي معين بالنسبة للآخرين (النقاط المادية) في سياق تغيير الفاصل الزمني. في الوقت نفسه ، تمتلك الهيئات المذكورة قوى التفاعل المقابلة مع بعضها البعض.

2) نظام مرجعي. تعتمد علم الحركة ، التي حددناها سابقًا ، على استخدام نظام إحداثيات. وجود تبايناته هو أحد الشروط الضرورية (الشرط الثاني هو استخدام أدوات أو وسائل لقياس الوقت). بشكل عام ، يعد الإطار المرجعي ضروريًا لوصف ناجح لنوع أو آخر من أنواع الحركة.

3) الإحداثيات. كونها مؤشرًا خياليًا مشروطًا ، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالمفهوم السابق (النظام المرجعي) ، فإن الإحداثيات ليست أكثر من طريقة يتم من خلالها تحديد موضع الجسم المثالي في الفضاء. في هذه الحالة ، يمكن استخدام الأرقام والأحرف الخاصة للوصف. غالبًا ما يستخدم الكشافة والمدفعي الإحداثيات.

4) متجه الشعاع. والتي تُستخدم عمليًا لضبط وضع الجسم المثالي بعينه على الموضع الأولي (وليس فقط). ببساطة ، يتم أخذ نقطة معينة ويتم إصلاحها للاتفاقية. غالبًا ما يكون هذا هو أصل الإحداثيات. إذن ، بعد ذلك ، دعنا نقول ، يبدأ الجسم المثالي من هذه النقطة في التحرك على طول مسار تعسفي حر. في أي لحظة من الزمن ، يمكننا ربط موضع الجسم بالأصل ، والخط المستقيم الناتج لن يكون أكثر من متجه نصف قطر.

5) يستخدم قسم علم الحركة مفهوم المسار. إنه خط عادي مستمر ، يتم إنشاؤه أثناء حركة الجسم المثالي أثناء الحركة الحرة التعسفية في مساحة ذات أحجام مختلفة. يمكن أن يكون المسار ، على التوالي ، مستقيمًا ودائريًا ومكسورًا.

6) ترتبط حركيات الجسم ارتباطًا وثيقًا بكمية فيزيائية مثل السرعة. في الواقع ، هذه كمية متجهة (من المهم جدًا أن نتذكر أن مفهوم الكمية القياسية لا ينطبق عليها إلا في حالات استثنائية) ، والتي ستحدد سرعة التغيير في موضع الجسم المثالي. يعتبر متجهًا نظرًا لحقيقة أن السرعة تحدد اتجاه الحركة المستمرة. لاستخدام المفهوم ، من الضروري تطبيق نظام مرجعي ، كما ذكرنا سابقًا.

7) الكينماتيكا ، وتعريفها يقول أنها لا تأخذ في الاعتبار الأسباب التي تسبب الحركة ، وفي حالات معينة تعتبر أيضًا التسارع. إنها أيضًا كمية متجهة ، توضح مدى شدة تغير متجه السرعة لجسم مثالي مع تغيير بديل (موازٍ) في وحدة الوقت. بمعرفة الاتجاه الذي يتم فيه توجيه كلا المتجهين - السرعة والتسارع - في نفس الوقت ، يمكننا أن نقول عن طبيعة حركة الجسم. يمكن تسريعها بشكل موحد (تتطابق النواقل) أو يتم إبطائها بشكل موحد (يتم توجيه النواقل بشكل معاكس).

8) السرعة الزاوية. واحد آخر من حيث المبدأ ، يتطابق تعريفه مع التعريف المماثل الذي قدمناه سابقًا. في الواقع ، يكمن الاختلاف فقط في حقيقة أن الحالة التي تم النظر فيها سابقًا حدثت عند التحرك على طول مسار مستقيم. هنا لدينا حركة دائرية. يمكن أن تكون دائرة أنيقة ، وكذلك القطع الناقص. يتم إعطاء مفهوم مماثل للتسارع الزاوي.

الفيزياء. معادلات الحركة. الصيغ

لحل المشكلات العملية المتعلقة بحركية الأجسام المثالية ، توجد قائمة كاملة من الصيغ المختلفة. إنها تسمح لك بتحديد المسافة المقطوعة ، والسرعة الفورية ، والسرعة النهائية الأولية ، والوقت الذي قطع خلاله الجسم هذه المسافة أو تلك ، وأكثر من ذلك بكثير. حالة منفصلة للتطبيق (خاصة) هي حالات يتم فيها محاكاة السقوط الحر لجسم. في نفوسهم ، يتم استبدال العجلة (المشار إليها بالحرف أ) بعجلة الجاذبية (الحرف ز ، عدديًا يساوي 9.8 م / ث ^ 2).

إذن ما الذي اكتشفناه؟ الفيزياء - الكينماتيكا (التي تُشتق صيغها من بعضها البعض) - يستخدم هذا القسم لوصف حركة الأجسام المثالية دون مراعاة معلمات القوة التي أصبحت أسباب الحركة المقابلة. يمكن للقارئ دائمًا التعرف على هذا الموضوع بمزيد من التفصيل. الفيزياء (موضوع "علم الحركة") مهم جدًا ، لأنه يعطي المفاهيم الأساسية للميكانيكا كقسم عالمي من العلوم المقابلة.

علم الحركة (kinein اليوناني - للتحرك) في الفيزياء هو قسم من الميكانيكا يتم فيه النظر في حركة الأجسام دون توضيح الأسباب التي تسببها. تتمثل مهمة علم الحركة في إعطاء طرق لوصف كمي دقيق رياضيًا لحركة أي أجسام وإنشاء العلاقة بين الكميات التي تميز الحركة.

الحركة الميكانيكية للجسم هي التغيير في موضعه في الفضاء بالنسبة للأجسام الأخرى بمرور الوقت.

الحركة الميكانيكية نسبية. تبين أن حركة نفس الجسم بالنسبة للأجسام المختلفة مختلفة. لوصف حركة الجسم ، من الضروري الإشارة فيما يتعلق بالجسم الذي تعتبر الحركة فيه. هذه الهيئة تسمى الهيئة المرجعية.

يشكل نظام الإحداثيات المرتبط بالهيئة المرجعية وساعة التوقيت نظامًا مرجعيًا يسمح لك بتحديد موضع جسم متحرك في أي وقت.

كل جسم له حجم معين. توجد أجزاء مختلفة من الجسم في أماكن مختلفة من الفضاء. ومع ذلك ، في كثير من مشاكل الميكانيكا ليست هناك حاجة للإشارة إلى مواقع الأجزاء الفردية من الجسم. إذا كانت أبعاد الجسم صغيرة مقارنة بالمسافات بين الأجسام الأخرى ، فيمكن اعتبار هذا الجسم نقطته المادية. يمكن القيام بذلك ، على سبيل المثال ، عند دراسة حركة الكواكب حول الشمس.

إذا كانت جميع أجزاء الجسم تتحرك بنفس الطريقة ، فإن هذه الحركة تسمى انتقالية. مع الحركة الانتقالية للجسم ، يمكن أيضًا اعتبارها نقطة مادية. يسمى الجسم الذي يمكن إهمال أبعاده في ظل ظروف معينة بالنقطة المادية. يلعب مفهوم النقطة المادية دورًا مهمًا في الميكانيكا.

بالانتقال بمرور الوقت من نقطة إلى أخرى ، يصف الجسم (النقطة المادية) خطًا معينًا يسمى مسار الجسم.

يمكن تحديد موضع نقطة مادية في الفضاء في أي لحظة من الزمن (قانون الحركة) إما باستخدام اعتماد الإحداثيات في الوقت المحدد

x = x (t)، y = y (t)، z = z (t)

(طريقة الإحداثيات) ، أو استخدام الاعتماد الزمني لمتجه نصف القطر (طريقة المتجه) المستمدة من الأصل إلى نقطة معينة (الشكل 1).

أرز. واحد تحديد موضع النقطة

تسمى حركة الجسم مقطعًا موجهًا من خط مستقيم يربط بين الموضع الأولي للجسم وموضعه اللاحق. الإزاحة كمية متجهة.

l يساوي طول قوس المسار الذي يجتازه الجسم في وقت ما. المسار هو قيمة عددية.

إذا تم اعتبار حركة الجسم لفترة زمنية قصيرة بدرجة كافية ، فسيتم توجيه متجه الإزاحة بشكل عرضي إلى المسار عند نقطة معينة ، وسيكون طوله مساويًا للمسافة المقطوعة. في حالة الفترة الزمنية الصغيرة بما فيه الكفاية Dt ، يتطابق المسار الذي يقطعه الجسم Dl تقريبًا مع معامل متجه الإزاحة. وعندما يتحرك الجسم على طول مسار منحني ، يكون معامل متجه الإزاحة دائمًا أقل من المسافة المقطوعة (الصورة 2).

أرز. 2

لتوصيف الحركة ، يتم تقديم مفهوم متوسط ​​السرعة:

في الفيزياء ، الاهتمام الأكبر ليس المتوسط ​​، ولكن السرعة اللحظية ، والتي يتم تعريفها على أنها الحد الذي يميل إليه متوسط ​​السرعة خلال فترة زمنية متناهية الصغر Dt:

يتم توجيه السرعة اللحظية للجسم في أي نقطة من المسار المنحني بشكل عرضي إلى المسار عند تلك النقطة.

عندما يتحرك الجسم على طول مسار منحني ، تتغير سرعته في الحجم والاتجاه. يمكن ضبط التغيير في متجه السرعة لفترة زمنية قصيرة Dt باستخدام متجه. التسارع اللحظي (أو ببساطة التسارع) للجسم هو الحد من نسبة تغير طفيف في السرعة إلى فترة زمنية صغيرة Dt ، والتي حدث خلالها التغيير في السرعة:

لا يتطابق اتجاه متجه التسارع في حالة الحركة المنحنية مع اتجاه متجه السرعة. تسمى مكونات متجه التسارع: التسارع العرضي (العرضي) والتسارع العادي.

يشير التسارع العرضي إلى مدى سرعة تغير سرعة الجسم:

يتم توجيه المتجه بشكل عرضي إلى المسار.

يشير التسارع الطبيعي إلى مدى سرعة تغير اتجاه سرعة الجسم. يمكن تمثيل الحركة المنحنية كحركة على طول أقواس الدوائر (الشكل 3).

أرز. 3

يعتمد التسارع الطبيعي على معامل السرعة x وعلى نصف قطر الدائرة الممتدة على القوس التي يتحرك الجسم فيها حاليًا:

يتم توجيه المتجه دائمًا نحو مركز الدائرة. معامل التسارع الكلي يساوي.



حركيات النقطة

علم الحركة هو جزء من الميكانيكا النظرية ، حيث يتم دراسة حركات الأجسام المادية دون مراعاة كتلها والقوى المؤثرة عليها.

عندما يتحدثون في الميكانيكا عن حركة الجسم ، فإنهم يقصدون بذلك تغييرًا بمرور الوقت في موقعه في الفضاء بالنسبة للأجسام الأخرى.
عادة ، يرتبط بعض نظام الإحداثيات بالجسم ، والذي يتم من خلاله دراسة الحركة ، والذي يسمى ، جنبًا إلى جنب مع الطريقة المختارة لقياس الوقت ، بالنظام المرجعي. إذا بقيت إحداثيات جميع نقاط الجسم في النظام المرجعي المختار دون تغيير بمرور الوقت ، يكون الجسم في حالة راحة.
إذا تم النظر إلى حركة الجسم فيما يتعلق بإطار مرجعي ثابت مشروط ، فإن الحركة تسمى مطلقة ؛ تسمى حركة الجسم فيما يتعلق بالإطار المرجعي المتحرك نسبيًا.

كل شيء في العالم في حالة حركة مستمرة ، وبالتالي فإن جميع الحركات نسبية ، ومع ذلك ، فمن الممكن بشكل مشروط تخيل الحركة المطلقة ، على سبيل المثال ، الحركة فيما يتعلق بالأرض.

لذا ، فإن حركة الجسم تحدث في الفضاء بمرور الوقت. إن المكان والزمان ، وكذلك الحركة ، وفقًا لتعاليم المادية الديالكتيكية ، هي أشكال من وجود المادة.

تعتقد الميكانيكا الكلاسيكية أن المكان والزمان مطلقان ومستقلان عن بعضهما البعض ، وأن خصائصهما لا تعتمد على توزيع المادة وحركتها.

سيطرت وجهة النظر هذه على العلم حتى بداية القرن العشرين ، إلى أن شكك فيها الرائع آينشتاين (1879-1955) بنظريته النسبية. كسر هذا الرجل الفكرة القديمة للبشرية حول أهم شيء - حول مطلق الزمان والمكان. نظرية النسبية لأينشتاين هي نظرية فيزيائية حديثة للمكان والزمان ، تربط هذه الافتراضات المستقلة التي لا تتزعزع حتى الآن بالحركة والكتلة والطاقة.

قبل آينشتاين ، كان يعتقد أن كل شيء في العالم نسبي. إذا كان الجسم يتحرك فيما يتعلق بأي نظام متحرك ، فإن له طابعًا مختلفًا للحركة فيما يتعلق بالنظام الذي يتحرك إليه النظام المحدد. كانت هذه العبارة واحدة من الحيتان التي جلس عليها العلم حتى بداية القرن الماضي.
تستند نظرية النسبية لأينشتاين على حقيقة أن سرعة الضوء ثابتة ، مستقلة عن سرعة مصدر الضوء. بناءً على هذا الاستنتاج ، على عكس الفطرة السليمة ، يمكن القول أن كل من المكان والزمان مفهومان نسبيان ، اعتمادًا على سرعة الضوء.
تكمن عبقرية أينشتاين في حقيقة أنه رأى واحتضن ما هو غير واضح. الفيزياء الحديثة ، القائمة على العديد من التجارب والتجارب والدراسات ، أكدت نظريته تمامًا.

ومع ذلك ، على الرغم من اكتشافات أينشتاين ، فإن الميكانيكا الكلاسيكية لم تفقد أهميتها ، لأنه عند السرعات البعيدة عن سرعة الضوء ، تختلف النتائج التي قدمتها الميكانيكا الكلاسيكية بشكل مهم عن نتائج ميكانيكا نظرية النسبية وهي مناسبة تمامًا لـ ممارسة. يمكننا القول أن الميكانيكا الكلاسيكية هي حالة خاصة لميكانيكا نظرية النسبية ، والتي تتضمن حسابات مبسطة مع أخطاء مقبولة.

التعريفات الأساسية للكينماتيكا

لفهم معنى تعريفات علم الحركة ، يجب أن تتعرف على مفاهيم وتعريفات قسم آخر من الميكانيكا التقنية - نظرية الآليات والآلات ، التي تتعامل مع تطبيق قوانين الميكانيكا النظرية للحسابات العملية للأجزاء ، الآليات والآلات.

الآلية هي مجموعة من الهيئات المترابطة التي لها حركات معينة وتعمل على نقل الحركة وتحويلها.

الآلة هي آلية أو مجموعة من الآليات التي تعمل على تحويل الطاقة (آلات الطاقة) ، وتغيير شكل وخصائص وحالة وموضع كائن العمل (آلات العمل) ، أو لجمع ومعالجة واستخدام المعلومات (آلات المعلومات ).
وبالتالي ، فإن أي آلة تتكون من آلية واحدة أو أكثر ، ولكن ليست كل آلية هي آلة ، أي أن الآلة هي مفهوم أوسع.

أبسط جزء من أي آلة هو رابطها - جسم واحد أو مجموعة من الأجسام التي لا تتغير أثناء تشغيل الجهاز.
يتم استدعاء رابطين متصلين ببعضهما البعض ويسمحان بالحركة النسبية زوج حركي.
الأزواج الحركية هي أقل وأعلى. تكون روابط الأزواج السفلية على اتصال على طول الأسطح (أزواج متعدية ودورانية وبرغي) ، وصلات الأزواج الأعلى على طول الخطوط والنقاط (أزواج التروس ، المحامل الدوارة ، إلخ).

تسمى مجموعة الأزواج الحركية سلسلة حركية.
يمكن أن تكون الأزواج والسلاسل الحركية مستوية ومكانية. الآلية هي سلسلة حركية تكون فيها إحدى الروابط خالية من الحركة (ثابتة). يسمى هذا الارتباط سرير أو رف.
يسمى الارتباط الذي يدور حول محور ثابت كرنك ، يتأرجح حول محور ثابت - موازن أو هزاز.
الرابط الذي يجعل حركة معقدة موازية لبعض المستويات يسمى قضيب التوصيل. الارتباط الذي يتفاعل على طول إطار أو رف يسمى شريط التمرير.

يعتبر الرابط الرئيسي للآلية هو ذلك الذي يتم توصيل حركة معينة من الخارج ، والتي تنتقل من خلال هذا الرابط إلى روابط أخرى ، تسمى العبيد.

يدرس علم الحركة أنماط الحركة النسبية وإزاحة الروابط الفردية للآليات ، دون مراعاة القوى التي تسبب هذه الحركات والتشريد.

الكميات الفيزيائية الرئيسية التي تعمل عليها الحركية هي المسافة (الطول) والوقت. وحدة الطول في النظام الدولي للوحدات هي المتر. (م)، الوحدة الزمنية هي الثانية (مع).



طرق تحديد حركة نقطة

إن معرفة قوانين حركة الجسم تعني معرفة قوانين الحركة لكل نقطة من نقاطه ، لذا فإن دراسة علم الحركة تعتمد على دراسة هندسة حركة نقطة ما.

مسار النقطة هو مجموعة (مكان هندسي) لمواقف نقطة متحركة في الإطار المرجعي قيد الدراسة. ببساطة ، مسار الحركة هو الخط الذي تصفه النقطة المتحركة فيما يتعلق بالإطار المرجعي المختار. اعتمادًا على شكل المسار ، يتم تمييز الحركة المستقيمة والمنحنية.

يمكن وصف (ضبط) حركة أي نقطة في الجسم بثلاث طرق - طبيعية ومتجهة وتنسيق (انظر الشكل 1).

الطريقة الطبيعية(الشكل 1 أ) يكمن في حقيقة أن حركة نقطة ما يتم تحديدها من خلال مسارها وأصل المرجع ومعادلة الحركة على طول هذا المسار (قانون الحركة).
بشكل عام ، تتم كتابة معادلة الحركة على النحو التالي: s = f (t) ، حيث s هي المسافة من النقطة إلى الموضع الأولي (نقطة مرجعية) ، وهي دالة للوقت ؛ t هو وقت حركة النقطة من العد الأولي.

معرفة مسار وانتظام (معادلة) حركة نقطة على طول هذا المسار ، من الممكن في أي وقت تحديد مكانها.

أثناء حركتها ، تمر النقطة في مسار معين ، وهو أيضًا دالة للوقت. وتجدر الإشارة إلى أن المسار الذي تقطعه النقطة يتطابق مع المسافة من نقطة الأصل فقط إذا كان مسار النقطة خطًا مستقيمًا ، وتتحرك النقطة على طولها في اتجاه واحد ، ويتزامن أصل النقطة مع الأصل .

طريقة الموجه(الشكل 1 ب) يعتمد على حقيقة أن موضع نقطة في الفضاء يتم تحديده بشكل فريد بواسطة متجه نصف القطر r المرسوم من مركز ثابت إلى نقطة معينة. في هذه الحالة ، يتم تحديد موضع نقطة ما في لحظة معينة من خلال اتجاه المتجه ومعامله. رياضيًا ، تتم كتابة وظيفة تغيير متجه نصف القطر من الوقت على النحو التالي:

طريقة التنسيق(الشكل 1 ج) يكمن في حقيقة أن حركة نقطة ما يتم ضبطها بواسطة حركة إسقاطاتها على طول محاور الإحداثيات. بشكل عام ، يمكن كتابة معادلة حركة النقطة على النحو التالي:

x \ u003d f (t) ، y \ u003d f 1 (t) ، z \ u003d f 2 (t).

من خلال معرفة معادلات حركة نقطة ما في شكل إحداثيات ، من الممكن ، عن طريق استبدال الوقت في هذه المعادلات ، تحديد موضع إسقاطات النقطة ، وبالتالي ، النقطة نفسها في أي وقت.
إذا تحركت نقطة في مستوى ما ، فعند تحديد موقعها في وقت معين ، يكفي معرفة إحداثيين ؛ إذا حدثت الحركة في خط مستقيم ، يكفي إحداثي واحد.



معادلات الحركة

المفاهيم الأساسية والقوانين والصيغ.

معادلات الحركة- فرع من فروع الميكانيكا يتم فيه دراسة الحركة الميكانيكية للأجسام دون مراعاة الأسباب المسببة للحركة.

حركة ميكانيكيةيسمى التغيير في موضع الجسم في الفضاء بمرور الوقت بالنسبة للأجسام الأخرى.

أبسط حركة ميكانيكيةهي حركة نقطة مادية - جسم يمكن تجاهل حجمه وشكله عند وصف حركته.

تتميز حركة نقطة مادية بالمسار وطول المسار والإزاحة والسرعة والتسارع.

مساراستدعاء خط في الفضاء وصفه نقطة أثناء حركته.

مسافه: بعديمر من الجسم على طول مسار الحركة هو المسار (S).

متحرك- مقطع موجه يربط بين الموضع الأولي والنهائي للجسم.

طول المساركمية قياسية ، والإزاحة كمية متجهة.

متوسط ​​السرعةهي كمية مادية مساوية لنسبة متجه الإزاحة إلى الفترة الزمنية التي حدث خلالها الإزاحة:

السرعة أو السرعة اللحظية عند نقطة معينة في المسارهي كمية مادية مساوية للحد الذي يميل إليه متوسط ​​السرعة مع انخفاض لانهائي في الفترة الزمنية Dt:

تسمى القيمة التي تميز التغيير في السرعة لكل وحدة زمنية بمتوسط ​​التسارع:

.

على غرار مفهوم السرعة اللحظية ، تم تقديم مفهوم التسارع اللحظي:

في الحركة المتسارعة بشكل منتظم ، يكون التسارع ثابتًا.

إن أبسط أشكال الحركة الميكانيكية هي الحركة المستقيمة لنقطة ذات تسارع ثابت.

تسمى الحركة ذات التسارع الثابت بالتساوي ؛ في هذه الحالة:

؛ ؛ https://pandia.ru/text/78/108/images/image014_3.gif "width =" 80 "height =" 22 "> ؛ https://pandia.ru/text/78/108/images/image017_1 .gif "width =" 194 "height =" 42 "> ؛ ;

العلاقة بين الكميات الخطية والزاوية أثناء الحركة الدورانية:

؛ ؛ https://pandia.ru/text/78/108/images/image024_1.gif "width =" 57 "height =" 23 src = ">.

يمكن اعتبار أي حركة معقدة نتيجة لإضافة حركات بسيطة. الإزاحة الناتجة تساوي المجموع الهندسي ويتم إيجادها من خلال قاعدة الجمع المتجه. تضيف سرعة الجسم وسرعة الإطار المرجعي أيضًا بشكل متجه.

عند حل مشاكل أقسام معينة من الدورة ، بالإضافة إلى القواعد العامة للحل ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار بعض الإضافات إليها المتعلقة بخصائص الأقسام نفسها.

مهام الحركية، التي تم تحليلها في سياق الفيزياء الأولية ، تشمل: مشاكل الحركة المستقيمة المتغيرة بشكل موحد لنقطة واحدة أو أكثر ، مشاكل الحركة المنحنية لنقطة على مستوى. سننظر في كل من هذه الأنواع من المهام بشكل منفصل.

بعد قراءة حالة المشكلة ، تحتاج إلى عمل رسم تخطيطي ، والذي يجب أن يصور النظام المرجعي ، ويشير إلى مسار النقطة.

بعد اكتمال الرسم باستخدام الصيغ:

؛ ؛ https://pandia.ru/text/78/108/images/image027_0.gif "width =" 93 "height =" 25 "> ؛.

من خلال استبدال التعبيرات الموسعة لـ Sn و S0 و vn و v0 وما إلى ذلك ، ينتهي الجزء الأول من الحل.

مثال 1 . كان الدراج يتنقل من مدينة إلى أخرى. قطع نصف الطريق بسرعة v1 = 12 km / h ، ثم سافر لنصف الوقت المتبقي بسرعة v2 = 6 km / h ، ثم سار حتى نهاية الرحلة بسرعة v3 = 4 كم / ساعة. أوجد متوسط ​​سرعة راكب الدراجة في الرحلة بأكملها.

أ) هذه المشكلة تتعلق بالحركة المستقيمة المنتظمة لجسم واحد. نقدمه على شكل رسم بياني. عند تجميعها ، نصور مسار الحركة ونختار النقطة المرجعية عليها (النقطة 0). نقسم المسار بالكامل إلى ثلاثة أجزاء S1 ، S2 ، S3 ، على كل منها نشير إلى السرعات v1 ، v2 ، v3 ونلاحظ وقت الحركة t1 ، t2 ، t3.

S = S1 + S2 + S3 ، t = t1 + t2 + t3.

ب) قم بتكوين معادلات الحركة لكل جزء من المسار:

S1 = v1t1 ؛ S2 = v2t2 ؛ S3 = v3t3 واكتب شروطًا إضافية للمشكلة:

S1 = S2 + S3 ؛ t2 = t3 ؛ .

ج) نقرأ حالة المشكلة مرة أخرى ، ونكتب القيم العددية للكميات المعروفة ، وبعد تحديد عدد المجهول في نظام المعادلات الناتج (هناك 7 منهم: S1 ، S2 ، S3 ، t1 ، t2، t3، vav) ، فنحن نحلها فيما يتعلق بالقيمة المرغوبة vav.

إذا تم أخذ جميع الشروط في الاعتبار تمامًا عند حل المشكلة ، ولكن في المعادلات المصاغة يكون عدد المجهول أكبر من عدد المعادلات ، فهذا يعني أنه في العمليات الحسابية اللاحقة سيتم تقليل أحد المجهول ، مثل هذه الحالة تأخذ أيضًا ضع في هذه المشكلة.

يعطي حل النظام فيما يتعلق بمتوسط ​​السرعة:

.

د) استبدال القيم العددية في صيغة الحساب ، نحصل على:

؛ vavg 7 كم / ساعة.

نذكرك أنه من الأنسب استبدال القيم الرقمية في صيغة الحساب النهائية ، متجاوزًا جميع القيم المتوسطة. هذا يوفر الوقت في حل المشكلة ويمنع أخطاء إضافية في العمليات الحسابية.

عند حل المشكلات المتعلقة بحركة الأجسام التي يتم رميها عموديًا لأعلى ، ينبغي إيلاء اهتمام خاص لما يلي. تعطي معادلات السرعة والإزاحة لجسم يُلقى عموديًا لأعلى الاعتماد العام على v و h على t طوال فترة حركة الجسم. إنها صالحة (بعلامة ناقص) ليس فقط للارتفاع البطيء لأعلى ، ولكن أيضًا من أجل المزيد من السقوط المتسارع للجسم ، حيث أن حركة الجسم بعد التوقف الفوري عند أعلى نقطة من المسار تحدث بنفس الشيء التسريع. في هذه الحالة ، تعني h دائمًا حركة نقطة متحركة على طول الخط العمودي ، أي إحداثياتها في لحظة معينة من الزمن - المسافة من أصل الحركة إلى النقطة.

إذا تم طرح جسم رأسيًا لأعلى بسرعة V0 ، فإن الوقت tpod والارتفاع hmax لارتفاعه متساويان:

; .

بالإضافة إلى ذلك ، فإن وقت سقوط هذا الجسم إلى نقطة البداية يساوي وقت الصعود إلى أقصى ارتفاع (tfall = tpod) ، وسرعة السقوط تساوي سرعة الرمي الأولية (vfall = v0).

مثال 2 . قذف جسم رأسيًا لأعلى بسرعة ابتدائية v0 = 3.13 m / s. عندما وصل إلى قمة رحلته ، تم إلقاء جسم ثان من نفس نقطة البداية بنفس السرعة الأولية. تحديد المسافة من نقطة رمي الجثث التي ستلتقي ؛ يتم تجاهل مقاومة الهواء.

المحلول. نصنع رسم. نحتفل عليه بمسار الجثث الأول والثاني. بعد اختيار الأصل عند النقطة ، نشير إلى السرعة الأولية للأجسام v0 ، والارتفاع h الذي حدث عنده الاجتماع (تنسيق y = h) ، والوقت t1 و t2 لحركة كل جسم حتى لحظة الاجتماع.

تسمح لك معادلة حركة الجسم المُلقى لأعلى بالعثور على إحداثيات الجسم المتحرك في أي لحظة من الزمن ، بغض النظر عما إذا كان الجسم يرتفع أو يهبط بعد الارتفاع ، وبالتالي بالنسبة للجسم الأول

,

وللثانية

.

نقوم بتكوين المعادلة الثالثة بناءً على شرط أن الجسم الثاني قد تم إلقاؤه متأخرًا عن الأول لوقت أقصى ارتفاع:

بحل نظام المعادلات الثلاث لـ h ، نحصل على:

; ؛ https://pandia.ru/text/78/108/images/image017_1.gif "width =" 194 "height =" 42 "> ؛ ,

أين و https://pandia.ru/text/78/108/images/image042.gif "width =" 58 "height =" 22 src = ">. gif" width = "381" height = "278">

نختار نظام إحداثيات مستطيل بحيث يتزامن أصله مع نقطة القذف ، ويتم توجيه المحاور على طول سطح الأرض وتوجيهها بشكل طبيعي في اتجاه الإزاحة الأولية للقذيفة. نحن نصور مسار القذيفة ، سرعتها الأولية ، زاوية القذف a ، الارتفاع h ، الإزاحة الأفقية S ، السرعة في لحظة السقوط (يتم توجيهها عرضيًا إلى المسار عند نقطة التأثير) وزاوية السقوط j ( زاوية وقوع الجسم هي الزاوية بين الظل للمسار المرسوم إلى نقطة الوقوع والعادي على سطح الأرض).

يمكن تمثيل حركة الجسم الملقى بزاوية مع الأفق كنتيجة لإضافة حركتين مستقيمتين: واحدة على طول سطح الأرض (ستكون موحدة ، حيث لا تؤخذ مقاومة الهواء في الاعتبار) و العمودي الثاني على سطح الأرض (في هذه الحالة ستكون حركة الجسم الملقى عموديًا لأعلى). لاستبدال حركة معقدة بحركتين بسيطتين ، نحلل (وفقًا لقاعدة متوازي الأضلاع) سرعات vx و vy للسرعة.

أ ، ب) قم بتكوين معادلة السرعة والإزاحة لإسقاطاتها في كل اتجاه. نظرًا لأن المقذوفة تطير بشكل موحد في الاتجاه الأفقي ، فإن سرعتها وإحداثياتها في أي وقت تلبي المعادلات

و . (2)

للاتجاه العمودي:

(3)

و . (4)

في الوقت t1 ، عندما اصطدمت المقذوفة بالأرض ، كانت إحداثياتها هي:

في المعادلة الأخيرة ، يُؤخذ الإزاحة h بعلامة ناقص ، حيث إنه أثناء الحركة سيتحرك المقذوف بالنسبة إلى المستوى المرجعي 0 للارتفاع في الاتجاه المعاكس للاتجاه الذي يؤخذ على أنه موجب.

السرعة الناتجة وقت السقوط هي:

هناك خمسة مجاهيل في نظام المعادلات المترجم ، علينا تحديد S و v.

في حالة عدم وجود مقاومة الهواء ، تكون سرعة الأجسام الساقطة مساوية لسرعة القذف الأولية ، بغض النظر عن الزاوية التي أُلقي بها الجسم ، طالما أن نقطتي الرمي والسقوط على نفس المستوى. بالنظر إلى أن المكون الأفقي للسرعة لا يتغير بمرور الوقت ، فمن السهل إثبات أنه في لحظة السقوط تشكل سرعة الجسم نفس الزاوية مع الأفق كما في لحظة الرمي.

هـ) حل المعادلات (2) و (4) و (5) فيما يتعلق بزاوية الرمي الأولية أ ، نحصل على:

. (10)

نظرًا لأن زاوية الرمي لا يمكن أن تكون خيالية ، فإن هذا التعبير له معنى مادي فقط بشرط ذلك

,

هذا هو ,

من هنا يستتبع ذلك أن أقصى حركة للقذيفة في الاتجاه الأفقي تساوي:

.

بالتعويض عن التعبير عن S = Smax في الصيغة (10) ، نحصل على الزاوية a ، حيث يكون نطاق الطيران أكبر:

لفهم ما تدرسه الميكانيكا ، من الضروري النظر في معنى الحركة بالمعنى الأكثر عمومية. معنى هذه الكلمة يعني تغيير في شيء ما. على سبيل المثال ، تدعو حركة سياسية إلى المساواة بين شرائح مختلفة من السكان ، بغض النظر عن عرقهم. في السابق ، لم يكن موجودًا ، ثم تغير شيء ما والآن يتمتع كل شخص بحقوق متساوية. هذه هي حركة الحضارة إلى الأمام. مثال آخر هو البيئة. في الماضي ، بعد أن خرجت إلى الطبيعة ، لم يفكر أحد فيما تتركه القمامة وراءه. اليوم ، سيجمعها أي شخص متحضر ويأخذها إلى مكان مخصص لذلك لمزيد من التخلص منها.

يمكن ملاحظة شيء مشابه في الميكانيكا. مع الحركة الميكانيكية ، يتغير موضع الجسم في الفضاء بالنسبة للأشياء الأخرى بمرور الوقت. تتمثل المهمة الرئيسية للميكانيكا في تحديد مكان وجود الكائن في أي لحظة ، حتى مع مراعاة الشيء الذي لم يصل بعد. أي للتنبؤ بموضع الجسم في وقت معين ، وليس فقط لمعرفة مكان وجوده بالضبط في الفضاء في الماضي.

علم الحركة هو فرع من فروع الميكانيكا يدرس حركة الجسم دون تحليل أسبابه. هذا يعني أنه لا يعلم أن يشرح ، بل أن يصف. أي التوصل إلى طريقة يمكن من خلالها تحديد موضع الجسد في أي وقت. تشمل المفاهيم الأساسية للحركية السرعة ، والتسارع ، والمسافة ، والوقت ، والإزاحة.

صعوبة في وصف الحركة

المشكلة الأولى التي يواجهها علم الحركة هو أن لكل جسم حجمًا معينًا. افترض أنه من الضروري وصف حركة الجسم. هذا يعني تعلم تحديد موقعها في أي وقت. لكن كل كائن يحتل مكانًا معينًا في الفضاء. أي أن جميع أجزاء هذا الكائن تحتل موقعًا مختلفًا في نفس الوقت.

في هذه الحالة ، ما النقطة التي يجب أخذها لوصف موقع الكائن بأكمله؟ إذا أخذت في الاعتبار كل منها ، فستكون الحسابات معقدة للغاية. لذلك ، يمكن تبسيط إجابة هذا السؤال قدر الإمكان. إذا كانت جميع نقاط جسم واحد تتحرك في نفس الاتجاه ، فإن نقطة واحدة ، والتي يحتوي عليها هذا الجسم ، تكفي لوصف الحركة.

أنواع الحركة في علم الحركة

هناك ثلاثة أنواع:

1. التحويلية هي الحركة التي يظل فيها أي خط مستقيم مرسوم في الجسم موازيًا لنفسه. على سبيل المثال ، سيارة تتحرك على طريق سريع تقوم بهذا النوع من الحركة.
2. الدوران هو حركة الجسم التي تتحرك فيها جميع نقاطه في دوائر مع وضع المراكز على خط مستقيم واحد يسمى محور الدوران. على سبيل المثال ، دوران الأرض حول محورها.
3. الحركة التذبذبية هي حركة يكرر فيها الجسم مساره بعد فترة زمنية معينة. على سبيل المثال ، حركة البندول.

المفاهيم الأساسية في علم الحركة - النقطة المادية

يمكن وصف أي حركة معقدة على أنها مزيج من نوعين بسيطين - متعدية ودورانية. على سبيل المثال ، تشارك عجلة السيارة أو الوقوف العلوي على منصة مستقيمة متحركة في نفس الوقت في هذين النوعين من الحركة.

ولكن ماذا لو كانت حركة الجسم لا يمكن تمثيلها كمجموعة؟ على سبيل المثال ، إذا كانت السيارة تسير على طريق وعر ، فسيتغير موضعها بطريقة معقدة للغاية. إذا اعتبرنا فقط أن هذا النقل ينتقل من مدينة إلى أخرى ، ففي مثل هذه الحالة لا يهم الحجم الذي يتحرك به الجسم من النقطة أ إلى النقطة ب ويمكن إهماله. في هذه الحالة ، من المهم فقط معرفة المدة التي قطعتها السيارة لمسافة معينة وبأي سرعة كانت تتحرك.

ومع ذلك ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن إهمال الحجم غير مسموح به في كل مشكلة. على سبيل المثال ، إذا قمت بحساب الحركة عند ركن السيارة ، فإن تجاهل حجم جسم معين سيؤدي إلى تأثير ضار. لذلك ، فقط في تلك المواقف التي يمكن فيها إهمال أبعاد جسم متحرك في إطار مهمة معينة ، عندئذٍ يُطلق على هذا الجسم عادةً نقطة مادية.

الصيغ الحركية

الأرقام التي يتم من خلالها تحديد موضع نقطة في الفضاء تسمى إحداثيات. لتحديده على خط مستقيم ، يكفي رقم واحد ؛ عندما يتعلق الأمر بالسطح ، ثم رقمين ، حول الفضاء - ثلاثة. المزيد من الأرقام في العالم ثلاثي الأبعاد (لوصف موضع نقطة مادية) ليست مطلوبة.

هناك ثلاث معادلات أساسية لمفهوم الكينماتيكا ، كقسم عن حركة الأجسام:

1. ت = ش + في.
2. S = ut + 1 / 2at 2.
3. ع 2 = ش 2 + 2as.

v = السرعة النهائية ،

ش = السرعة الأولية ،

أ = تسارع ،

s = المسافة التي يقطعها الجسم ،

الصيغ الحركية في الفضاء أحادي البعد:

X - X o = V o t + 1 / 2a t2

V 2 \ u003d V o 1 + 2a (X - X o)

X - X o \ u003d 1 \ 2 (V o + V) t
أين،

V - السرعة النهائية (م / ث) ،

V o - السرعة الأولية (م / ث) ،

أ - تسارع (م / ث 2) ،

ر - الوقت (الأوقات) ،

X - موضع النهاية (م) ،

صيغ الكينماتيكا في الفضاء ثنائي الأبعاد

نظرًا لاستخدام المعادلات التالية لوصف نقطة مادية على مستوى ، فمن الجدير النظر في المحور X و Y.

بالنظر إلى الاتجاه X:

أ س = مستمر

V fx = V i x + a x Δt

X f = X i + V i x Δt + 1 / 2a x Δt 2

Δt \ u003d V fx -V ix / a x

V fx 2 = V ix 2 + 2ax Δx

X f \ u003d X i + 1/2 (V fx + V ix) Δ t.
وبالنظر إلى الاتجاه y:

أ ص = مستمر

V fy = V iy + a y Δt

y f = y i + V iy Δt + 1/2 a x Δt 2

Δt = V fy - V iy / a y

V fy 2 = V iy 2 + 2 ay y

y f = y i +1/2 (V fy + V iy) Δt.

V f - السرعة النهائية (م / ث) ،

V i - السرعة الأولية (م / ث) ،

أ - تسارع (م / ث 2) ،

ر - الوقت (الأوقات) ،

X - موضع النهاية (م) ،

X 0 - الموضع الأولي (م).

حركة القذيفة هي أفضل مثال لوصف حركة الجسم في بعدين. هنا يتحرك الجسم في الوضع الرأسي Y وفي الوضع الأفقي X ، لذلك يمكننا القول إن الجسم به سرعتان.

أمثلة على المهام في علم الحركة

مهمة 1: السرعة الأولية للشاحنة هي صفر. في البداية ، هذا الكائن في حالة سكون. يبدأ تسارع منتظم في العمل عليه خلال فاصل زمني قدره 5.21 ثانية. المسافة التي تقطعها الشاحنة 110 م ، أوجد العجلة.

المحلول:
المسافة المقطوعة s = 110 م ،
السرعة الأولية v i = 0 ،
الوقت t = 5.21 s ،
التسارع أ =؟
باستخدام المفاهيم والصيغ الأساسية للكينماتيكا ، يمكننا أن نستنتج أن ،
s \ u003d v i t + 1/2 a t 2 ،
110 م = (0) × (5.21) + 1/2 × أ (5.21) 2 ،
أ \ u003d 8.10 م / ث 2.

المهمة 2:تتحرك النقطة على طول المحور x (بالسنتيمتر) ، بعد مرور t ثانية من السفر ، يمكن تمثيلها باستخدام المعادلة x = 14t 2 - t + 10. تحتاج إلى إيجاد متوسط ​​سرعة النقطة ، بشرط أن يكون t = 3s ؟

المحلول:
موضع النقطة عند t = 0 هو x = 10 cm.
عند t = 3s ، x = 133 سم.
متوسط ​​السرعة ، V av = Δx / t = 133-10 / 3-0 = 41 سم / ث.

ما هي الهيئة المرجعية

يمكن للمرء أن يتحدث عن الحركة فقط إذا كان هناك شيء نسبي يؤخذ في الاعتبار تغيير موضع الكائن قيد الدراسة. مثل هذا الكائن يسمى هيئة مرجعية ويتم اعتباره دائمًا بشكل مشروط على أنه غير منقولة.

إذا كانت المهمة لا تشير إلى نظام التقارير الذي تتحرك فيه النقطة المادية ، فإن الجسم المرجعي يعتبر الأرض بشكل افتراضي. ومع ذلك ، هذا لا يعني أن أي وسيلة أخرى مناسبة للحساب لا يمكن اعتبارها كائنًا ثابتًا في لحظة معينة من الزمن ، بالنسبة إلى الحركة. على سبيل المثال ، يمكن اعتبار القطار المتحرك الذي يدير السيارة بمثابة المرجع ، وهكذا.

النظام المرجعي وأهميته في علم الحركة

هناك حاجة لثلاثة مكونات لوصف الحركة:

1. نظام الإحداثيات.
2. عد الجسم.
3. جهاز لقياس الوقت.

يشكل الهيكل المرجعي ونظام الإحداثيات المرتبط به وجهاز قياس الوقت من الإطار المرجعي. لا معنى للحديث عن الحركة إذا لم تتم الإشارة إليها. يتيح النظام المرجعي المختار بشكل صحيح تبسيط وصف الحركة ، وعلى العكس من ذلك ، يعقدها إذا تم اختيارها دون جدوى.

لهذا السبب اعتقد البشر منذ فترة طويلة أن الشمس تتحرك حول الأرض وأنها في مركز الكون. مثل هذه الحركة المعقدة للنجوم ، بسبب حقيقة أن المراقبين الأرضيين هم في إطار مرجعي يتحرك بطريقة معقدة للغاية. تدور الأرض حول محورها وفي نفس الوقت تدور حول الشمس. في الواقع ، إذا قمت بتغيير النظام المرجعي ، فسيتم وصف جميع حركات الأجرام السماوية بسهولة. تم القيام بذلك من قبل كوبرنيكوس. قدم وصفه الخاص للنظام العالمي الذي تكون فيه الشمس ثابتة. فيما يتعلق به ، من الأسهل بكثير وصف حركة الكواكب مما لو كان الجسم المرجعي هو الأرض.

المفاهيم الأساسية للحركية - المسار والمسار

دع نقطة ما في البداية تكون في الموضع "أ" ، وبعد مرور بعض الوقت كانت في الموضع "ب". يمكن رسم خط واحد بينهما. ولكن لكي يحمل هذا الخط المستقيم مزيدًا من المعلومات حول الحركة ، أي أنه كان من الواضح من أين وأين يتحرك الجسم ، فلا ينبغي أن يكون مجرد جزء ، بل مقطع موجه ، يُشار إليه عادةً بالحرف S. حركة الجسم عبارة عن متجه مرسوم من الموضع الأولي للجسم إلى الوضع النهائي.

إذا كان الجسم في الأصل عند النقطة أ ، ثم انتهى عند النقطة ب ، فهذا لا يعني أنه تحرك في خط مستقيم فقط. هناك عدد لا حصر له من الطرق للانتقال من موقع إلى آخر. الخط الذي يتحرك على طوله الجسم هو مفهوم أساسي آخر للحركية - المسار. ويطلق على طوله اسم المسار الذي يشار إليه عادة بالحرفين L أو l.