Kinematyka to jeden z ważnych działów mechaniki, który uwzględnia prawa ruchu ciał w przestrzeni (przyczyny ruchu badane są przez dynamikę). W tym artykule rozważymy jedną z głównych wielkości kinematyki, odpowiemy na pytanie: „Czym jest ścieżka w fizyce?”
Koncepcja ścieżki
Czym jest ścieżka w fizyce? Jest to wartość równa długości odcinka w przestrzeni, którą badane ciało pokonało w trakcie swojego ruchu. Aby obliczyć drogę, konieczne jest poznanie nie tylko początkowej i końcowej pozycji ciała, ale także trajektorii jego ruchu. Na pytanie, czym jest ścieżka w fizyce, można odpowiedzieć inaczej. Wartość ta jest rozumiana jako długość trajektorii, czyli wyimaginowanej linii, wzdłuż której poruszało się ciało.
Do wskazania ścieżki używane są różne znaki. Jeśli więc mówimy o ruchu jednowymiarowym, możemy użyć symbolu Δx, gdzie Δ oznacza zmianę współrzędnej x. Oprócz tego symbolu, litery s, l i h są często używane do oznaczenia rozważanej wielkości, przy czym dwie ostatnie oznaczają odpowiednio długość i wysokość. WięcTak więc w kinematyce najczęściej można spotkać literę s oznaczającą ścieżkę.
Jeśli wiadomo, że ciało porusza się w linii prostej w przestrzeni trójwymiarowej i znane są współrzędne jego początkowej pozycji (x0; y 0; z0) i końcowy (x1; y1; z 1), to ścieżka może być określona wzorem:
s=√((x1 - x0)2 + (y 1 - y0)2 + (z1 - z 0)2)
Wzory kinematyczne
Po rozważeniu sposobu, w jaki ścieżka jest oznaczana w fizyce i jaka jest ta wartość, przedstawiamy kilka wzorów kinematycznych, które są wykorzystywane do obliczania badanej charakterystyki ruchu. Oto następujące formuły:
s=v × t;
s=v0 × t ± a × t2 / 2
Tutaj pierwsze wyrażenie odpowiada sytuacji, gdy ciało porusza się jednostajnie po linii prostej z prędkością v w czasie t. Drugie wyrażenie jest ważne dla ruchu jednostajnie przyspieszonego, gdzie symbole v0 i a oznaczają odpowiednio prędkość początkową i przyspieszenie. Znak plus powinien być używany, jeśli ciało przyspiesza, a znak minus, jeśli zwalnia.
Przykładowy problem
Po przeanalizowaniu, czym jest ścieżka w fizyce, rozwiążmy następujący problem. Łódź z prędkością 13 km/h porusza się pod prąd rzeki przez 1,5 godziny z jednego punktu do drugiego. Jak daleko popłynie łódź, jeśli prędkość rzeki wynosi 3km/h?
Jest to klasyczny problem zastosowania wzoru na jednostajny ruch ciała. Złożoność zadania polega jedynie na ustaleniu rzeczywistej prędkości łodzi. Ponieważ jego ruch odbywa się pod prąd, będzie równy różnicy: 13 - 3 \u003d 10 km / h. Teraz pozostaje zamienić znane wartości we wzorze na s i uzyskać odpowiedź:
s=v × t=10 [km/h] × 1,5 [h]=15 km
W problemach z obliczaniem ścieżki konieczne jest przestrzeganie wymiarów używanych wartości prędkości, czasu i przyspieszenia, aby uniknąć błędów.
