KINEMATICS: ประวัติศาสตร์หลักการสูตรแบบฝึกหัด - กายภาพ - 2025

จลนศาสตร์เป็น (โดยเฉพาะอย่างยิ่งของกลศาสตร์คลาสสิก) พื้นที่ของฟิสิกส์ที่ใส่ใจในการศึกษาการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยไม่ต้องคำนึงถึงสาเหตุของมัน มุ่งเน้นไปที่การศึกษาวิถีของร่างกายเมื่อเวลาผ่านไปโดยใช้ขนาดเช่นการกระจัดความเร็วและความเร่ง

ปัญหาบางอย่างที่ครอบคลุมโดยจลนศาสตร์คือความเร็วในการเดินทางของรถไฟเวลาที่รถบัสไปถึงจุดหมายปลายทางความเร่งที่เครื่องบินต้องการในเวลาเครื่องขึ้นเพื่อให้ได้ความเร็วที่จำเป็นในการขึ้นเครื่อง และอื่น ๆ

ในการทำเช่นนี้จลนศาสตร์ใช้ระบบพิกัดที่ช่วยให้สามารถอธิบายวิถีได้ ระบบพิกัดเชิงพื้นที่นี้เรียกว่าระบบอ้างอิง สาขาฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาการเคลื่อนไหวโดยคำนึงถึงสาเหตุ (กองกำลัง) คือพลศาสตร์

ประวัติศาสตร์

ในทางนิรุกติศาสตร์คำว่าจลนศาสตร์มีต้นกำเนิดจากคำภาษากรีกκινηματικος (kynēmatikos) ซึ่งหมายถึงการเคลื่อนที่หรือการเคลื่อนที่ ไม่น่าแปลกใจที่บันทึกการศึกษาการเคลื่อนไหวครั้งแรกสอดคล้องกับนักปรัชญาและนักดาราศาสตร์ชาวกรีก

อย่างไรก็ตามจนถึงศตวรรษที่สิบสี่เมื่อแนวคิดแรกเกี่ยวกับจลนศาสตร์ปรากฏขึ้นซึ่งอยู่ในหลักคำสอนเรื่องความเข้มข้นของรูปแบบหรือทฤษฎีการคำนวณ (การคำนวณ) การพัฒนาเหล่านี้เกิดขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ William Heytesbury, Richard Swineshead และ Nicolas Oresme

ต่อมาประมาณปี 1604 กาลิเลโอกาลิเลอีได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ในการล้มลงของร่างกายและทรงกลมบนเครื่องบินเอียง

เหนือสิ่งอื่นใดกาลิเลโอสนใจที่จะทำความเข้าใจว่าดาวเคราะห์และกระสุนปืนใหญ่เคลื่อนที่ได้อย่างไร

เรื่องเขียนที่ส่งไปตีพิมพ์ของ Pierre Varignon

จุดเริ่มต้นของจลนศาสตร์สมัยใหม่ถือได้ว่าเกิดขึ้นพร้อมกับการนำเสนอของ Pierre Varignon ในเดือนมกราคมปี 1700 ที่ Royal Academy of Sciences ในปารีส

ในการนำเสนอนี้เขาได้ให้คำจำกัดความของแนวคิดเรื่องความเร่งและแสดงให้เห็นว่ามันสามารถอนุมานได้อย่างไรจากความเร็วชั่วขณะโดยใช้แคลคูลัสเชิงอนุพันธ์เท่านั้น

โดยเฉพาะคำว่าจลนศาสตร์ได้รับการประกาศเกียรติคุณโดยAndré-Marie Ampèreซึ่งเป็นผู้ระบุว่าเนื้อหาของจลนศาสตร์คืออะไรและวางไว้ในสาขากลศาสตร์

ในที่สุดด้วยการพัฒนาโดยอัลเบิร์ตไอน์สไตน์แห่งทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษช่วงเวลาใหม่ก็เริ่มขึ้น นี่คือสิ่งที่เรียกว่าจลศาสตร์เชิงสัมพัทธภาพซึ่งปริภูมิและเวลาไม่มีอักขระสัมบูรณ์อีกต่อไป

คุณเรียนอะไร?

จลนศาสตร์มุ่งเน้นไปที่การศึกษาการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยไม่ต้องวิเคราะห์สาเหตุ สำหรับสิ่งนี้เขาใช้การเคลื่อนไหวของจุดวัสดุเป็นตัวแทนในอุดมคติของร่างกายในการเคลื่อนไหว

การเริ่มต้น

การเคลื่อนไหวของร่างกายถูกศึกษาจากมุมมองของผู้สังเกต (ภายในหรือภายนอก) ภายในกรอบของระบบอ้างอิง ดังนั้นจลนศาสตร์ทางคณิตศาสตร์จึงแสดงออกทางคณิตศาสตร์ว่าร่างกายเคลื่อนที่อย่างไรจากการเปลี่ยนแปลงของพิกัดตำแหน่งของร่างกายตามเวลา

ด้วยวิธีนี้ฟังก์ชันที่ช่วยในการแสดงวิถีของร่างกายไม่เพียงขึ้นอยู่กับเวลา แต่ยังขึ้นอยู่กับความเร็วและความเร่งด้วย

ในพื้นที่กลศาสตร์คลาสสิกถือเป็นพื้นที่ที่แน่นอน ดังนั้นจึงเป็นช่องว่างที่ไม่ขึ้นกับเนื้อวัสดุและการกระจัด ในทำนองเดียวกันถือว่ากฎทางกายภาพทั้งหมดได้รับการปฏิบัติตามในพื้นที่ใด ๆ

ในทำนองเดียวกันกลศาสตร์คลาสสิกถือว่าเวลาเป็นเวลาที่แน่นอนที่ผ่านไปในลักษณะเดียวกันในพื้นที่ใด ๆ โดยไม่คำนึงถึงการเคลื่อนไหวของร่างกายและปรากฏการณ์ทางกายภาพใด ๆ ที่อาจเกิดขึ้น

สูตรและสมการ

ความเร็ว

ความเร็วคือขนาดที่ช่วยให้เราสามารถเชื่อมโยงพื้นที่ที่เดินทางและเวลาที่ใช้ในการเดินทาง ความเร็วสามารถหาได้จากการหาตำแหน่งที่สัมพันธ์กับเวลา

v = ds / dt

ในสูตรนี้ s แทนตำแหน่งของร่างกาย v คือความเร็วของร่างกายและ t คือเวลา

การเร่งความเร็ว

ความเร่งเป็นขนาดที่ทำให้สามารถเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงของความเร็วกับเวลาได้ ความเร่งสามารถหาได้จากการหาความเร็วตามเวลา

a = dv / dt

ในสมการนี้แสดงถึงความเร่งของร่างกายที่กำลังเคลื่อนที่

การเคลื่อนไหวของเส้นสม่ำเสมอ

ตามชื่อของมันคือการเคลื่อนไหวที่การเคลื่อนไหวเกิดขึ้นเป็นเส้นตรง เนื่องจากมีความสม่ำเสมอจึงเป็นการเคลื่อนที่ที่ความเร็วคงที่และด้วยเหตุนี้ความเร่งจึงเป็นศูนย์ สมการของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอคือ:

s = s ₀ + v / t

ในสูตรนี้ s ₀แสดงถึงตำแหน่งเริ่มต้น

การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงที่เร่งอย่างสม่ำเสมอ

อีกครั้งเป็นการเคลื่อนไหวที่การเคลื่อนไหวเกิดขึ้นเป็นเส้นตรง เนื่องจากมีการเร่งอย่างสม่ำเสมอจึงเป็นการเคลื่อนที่ที่ความเร็วไม่คงที่เนื่องจากมันแตกต่างกันไปตามความเร่ง สมการของการเคลื่อนที่เชิงเส้นตรงที่เร่งสม่ำเสมอมีดังนี้:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0.5 ∙ที่²

ใน v ₀เหล่านี้คือความเร็วเริ่มต้นและคือความเร่ง

การออกกำลังกายได้รับการแก้ไข

สมการการเคลื่อนที่ของร่างกายจะแสดงโดยการแสดงออกดังต่อไปนี้: s (t) = 10t + T 2 ตรวจสอบ:

ก) ประเภทของการเคลื่อนไหว

มันเป็นความเคลื่อนไหวเร่งเหมือนกันเพราะมันมีอัตราเร่งคงที่ของ 2 เมตร / วินาที2

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 เมตร / วินาที²

b) ตำแหน่ง 5 วินาทีหลังจากเริ่มการเคลื่อนไหว

s (5) = 10 ∙ 5 + 5 ² = 75 ม

c) ความเร็วเมื่อเวลาผ่านไป 10 วินาทีนับตั้งแต่การเคลื่อนไหวเริ่มขึ้น

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 เมตร / วินาที

d) เวลาที่ใช้ในการเข้าถึงความเร็ว 40 m / s

v = 2t

40 = 2 ต

เสื้อ = 40/2 = 20 วินาที

อ้างอิง

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). ฟิสิกส์เล่ม 1. Cecsa
2. โทมัสวอลเลซไรท์ (2439) องค์ประกอบของกลศาสตร์ ได้แก่ จลนศาสตร์จลศาสตร์และสถิติ E และ FN Spon
3. พีพีทีโอเดอชู (2550). กลศาสตร์การเคลื่อนไหว ระบบเครื่องกลแบบจำลองคลาสสิก: กลศาสตร์ของอนุภาค สปริงเกอร์
4. กลศาสตร์การเคลื่อนไหว (ND) ในวิกิพีเดีย. สืบค้นเมื่อวันที่ 28 เมษายน 2018 จาก es.wikipedia.org.
5. กลศาสตร์การเคลื่อนไหว (ND) ในวิกิพีเดีย. สืบค้นเมื่อวันที่ 28 เมษายน 2018 จาก en.wikipedia.org.