किनेमेटिक्स की बुनियादी अवधारणाएं क्या हैं? यह विज्ञान क्या है और यह क्या अध्ययन करता है? आज हम बात करेंगे कि काइनेमेटिक्स क्या है, किनेमेटिक्स की बुनियादी अवधारणाएँ कार्यों में क्या होती हैं और उनका क्या मतलब है। इसके अलावा, आइए उन मात्राओं के बारे में बात करें जिनसे हम अक्सर निपटते हैं।
कीनेमेटिक्स। बुनियादी अवधारणाएं और परिभाषाएं
पहले बात करते हैं कि यह क्या है। स्कूल पाठ्यक्रम में भौतिकी के सबसे अधिक अध्ययन किए गए वर्गों में से एक यांत्रिकी है। आणविक भौतिकी, बिजली, प्रकाशिकी, और कुछ अन्य शाखाओं, जैसे, उदाहरण के लिए, परमाणु और परमाणु भौतिकी द्वारा इसका अनिश्चित क्रम में पालन किया जाता है। लेकिन आइए यांत्रिकी पर करीब से नज़र डालें। भौतिकी की यह शाखा पिंडों की यांत्रिक गति के अध्ययन से संबंधित है। यह कुछ पैटर्न स्थापित करता है और इसके तरीकों का अध्ययन करता है।
कीनेमेटिक्स यांत्रिकी के हिस्से के रूप में
बाद को तीन भागों में बांटा गया है: कीनेमेटिक्स, डायनामिक्स और स्टैटिक्स। इन तीन उप विज्ञानों को, यदि आप उन्हें कह सकते हैं, तो कुछ ख़ासियतें हैं। उदाहरण के लिए, सांख्यिकी यांत्रिक प्रणालियों के संतुलन के नियमों का अध्ययन करती है। तराजू के साथ जुड़ाव तुरंत दिमाग में आता है। गतिकी निकायों की गति के नियमों का अध्ययन करती है, लेकिन साथ ही उन पर कार्य करने वाली शक्तियों पर भी ध्यान देती है। लेकिन किनेमेटिक्स वही करता है, केवल बलों को ध्यान में नहीं रखा जाता है। नतीजतन, कार्यों में उन्हीं निकायों के द्रव्यमान को ध्यान में नहीं रखा जाता है।
कीनेमेटिक्स की बुनियादी अवधारणाएं। यांत्रिक गति
इस विज्ञान में विषय एक भौतिक बिंदु है। इसे एक शरीर के रूप में समझा जाता है, जिसके आयामों को एक निश्चित यांत्रिक प्रणाली की तुलना में उपेक्षित किया जा सकता है। यह तथाकथित आदर्शीकृत पिंड एक आदर्श गैस के समान है, जिसे आणविक भौतिकी के खंड में माना जाता है। सामान्य तौर पर, एक भौतिक बिंदु की अवधारणा, सामान्य रूप से यांत्रिकी में और विशेष रूप से कीनेमेटीक्स दोनों में, एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। सबसे अधिक माना जाने वाला तथाकथित अनुवाद आंदोलन।
इसका क्या मतलब है और यह क्या हो सकता है?
आमतौर पर आंदोलनों को घूर्णी और अनुवाद में विभाजित किया जाता है। अनुवाद गति की गतिकी की मूल अवधारणाएं मुख्य रूप से सूत्रों में प्रयुक्त मात्राओं से संबंधित हैं। हम उनके बारे में बाद में बात करेंगे, लेकिन अभी के लिए आंदोलन के प्रकार पर लौटते हैं। यह स्पष्ट है कि अगर हम घूर्णी के बारे में बात कर रहे हैं, तो शरीर घूम रहा है।तद्नुसार, स्थानांतरीय गति को शरीर की गति को समतल या रैखिक रूप से कहा जाएगा।
समस्याओं के समाधान का सैद्धांतिक आधार
कीनेमेटिक्स, जिन बुनियादी अवधारणाओं और सूत्रों पर हम अभी विचार कर रहे हैं, उनमें बड़ी संख्या में कार्य हैं। यह सामान्य कॉम्बिनेटरिक्स के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। यहां विविधता का एक तरीका अज्ञात परिस्थितियों को बदलना है। एक और एक ही समस्या को उसके समाधान के उद्देश्य को बदलकर एक अलग प्रकाश में प्रस्तुत किया जा सकता है। दूरी, गति, समय, त्वरण ज्ञात करना आवश्यक है। जैसा कि आप देख सकते हैं, बहुत सारे विकल्प हैं। अगर हम यहां फ्री फॉल की स्थितियों को शामिल कर लें, तो यह जगह अकल्पनीय हो जाती है।
मूल्य और सूत्र
सबसे पहले, आइए एक आरक्षण करें। जैसा कि ज्ञात है, मात्राओं की दोहरी प्रकृति हो सकती है। एक ओर, एक निश्चित संख्यात्मक मान एक निश्चित मान के अनुरूप हो सकता है। लेकिन दूसरी ओर, इसमें वितरण की दिशा भी हो सकती है। उदाहरण के लिए, एक लहर। प्रकाशिकी में, हमें तरंग दैर्ध्य जैसी अवधारणा का सामना करना पड़ता है। लेकिन अगर एक सुसंगत प्रकाश स्रोत (एक ही लेजर) है, तो हम समतल ध्रुवीकृत तरंगों के एक बीम के साथ काम कर रहे हैं। इस प्रकार, तरंग न केवल उसकी लंबाई को इंगित करने वाले संख्यात्मक मान के अनुरूप होगी, बल्कि प्रसार की दी गई दिशा के अनुरूप भी होगी।
क्लासिक उदाहरण
ऐसे मामले यांत्रिकी में एक सादृश्य हैं। मान लीजिए कि हमारे सामने एक गाड़ी चल रही है। द्वारागति की प्रकृति, हम इसकी गति और त्वरण की वेक्टर विशेषताओं को निर्धारित कर सकते हैं। आगे बढ़ते समय (उदाहरण के लिए, एक सपाट फर्श पर) ऐसा करना थोड़ा अधिक कठिन होगा, इसलिए हम दो मामलों पर विचार करेंगे: जब गाड़ी लुढ़कती है और जब यह नीचे लुढ़कती है।
तो चलिए कल्पना करते हैं कि गाड़ी थोड़ी सी ऊपर की ओर जा रही है। इस मामले में, यदि कोई बाहरी ताकतें उस पर कार्रवाई नहीं करती हैं तो यह धीमा हो जाएगा। लेकिन विपरीत स्थिति में, अर्थात्, जब गाड़ी लुढ़कती है, तो उसमें तेजी आएगी। दो मामलों में गति उस दिशा में निर्देशित होती है जहां वस्तु चल रही है। इसे एक नियम के रूप में लिया जाना चाहिए। लेकिन त्वरण वेक्टर को बदल सकता है। जब मंदी होती है, तो इसे वेग वेक्टर के विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाता है। यह मंदी की व्याख्या करता है। इसी तरह की तार्किक श्रृंखला को दूसरी स्थिति में भी लागू किया जा सकता है।
अन्य मूल्य
हमने सिर्फ इस तथ्य के बारे में बात की कि किनेमेटिक्स में वे न केवल स्केलर मात्रा के साथ, बल्कि वेक्टर के साथ भी काम करते हैं। अब इसे एक कदम आगे बढ़ाते हैं। गति और त्वरण के अलावा, समस्याओं को हल करते समय दूरी और समय जैसी विशेषताओं का उपयोग किया जाता है। वैसे, गति को प्रारंभिक और तात्कालिक में विभाजित किया गया है। उनमें से पहला दूसरे का विशेष मामला है। तात्कालिक गति वह गति है जो किसी भी समय पाई जा सकती है। और प्रारंभिक के साथ, शायद, सब कुछ स्पष्ट है।
कार्य
सिद्धांत के एक बड़े हिस्से का अध्ययन हमने पहले पिछले पैराग्राफ में किया था। अब यह केवल मूल सूत्र देने के लिए रह गया है। लेकिन हम और भी बेहतर करेंगे: हम न केवल सूत्रों पर विचार करेंगे, बल्कि समस्या को हल करते समय उन्हें लागू भी करेंगेअर्जित ज्ञान को अंतिम रूप दें। किनेमेटिक्स फ़ार्मुलों के एक पूरे सेट का उपयोग करता है, जिसके संयोजन से, आप वह सब कुछ प्राप्त कर सकते हैं जिसे आपको हल करने की आवश्यकता है। इसे पूरी तरह से समझने के लिए दो शर्तों में एक समस्या है।
एक साइकिल चालक फिनिश लाइन पार करने के बाद धीमा हो जाता है। उसे पूरी तरह से रुकने में पांच सेकंड का समय लगा। पता करें कि वह किस त्वरण से धीमा हुआ, साथ ही वह कितनी ब्रेकिंग दूरी तय करने में सफल रहा। ब्रेकिंग दूरी को रैखिक माना जाता है, अंतिम गति शून्य के बराबर ली जाती है। फिनिश लाइन को पार करने के समय, गति 4 मीटर प्रति सेकंड थी।
असल में, यह कार्य काफी दिलचस्प है और उतना आसान नहीं है जितना पहली नज़र में लग सकता है। यदि हम काइनेमेटिक्स (S=Vot + (-) (^ 2/2 पर)) में दूरी सूत्र लेने की कोशिश करते हैं, तो इसका कुछ भी नहीं आएगा, क्योंकि हमारे पास दो चर के साथ एक समीकरण होगा। ऐसे में कैसे आगे बढ़ें? हम दो तरह से जा सकते हैं: पहले डेटा को सूत्र V=Vo - at में प्रतिस्थापित करके त्वरण की गणना करें, या वहां से त्वरण को व्यक्त करें और इसे दूरी सूत्र में प्रतिस्थापित करें। आइए पहली विधि का उपयोग करें।
तो, अंतिम वेग शून्य है। प्रारंभिक - 4 मीटर प्रति सेकंड। समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों में संगत मात्राओं को स्थानांतरित करके, हम त्वरण के लिए एक व्यंजक प्राप्त करते हैं। यहाँ यह है: a=Vo/t। इस प्रकार, यह प्रति सेकंड 0.8 मीटर के बराबर होगा और इसमें ब्रेकिंग कैरेक्टर होगा।
दूरी सूत्र पर जाएं। हम बस इसमें डेटा को स्थानापन्न करते हैं। हमें उत्तर मिलता है: रुकने की दूरी 10 मीटर है।
