سینماتیک یکی از بخشهای مهم مکانیک است که قوانین حرکت اجسام در فضا را مورد توجه قرار می دهد (علل حرکت توسط دینامیک بررسی می شود). در این مقاله، یکی از کمیت های اصلی سینماتیک را بررسی می کنیم، به این سوال پاسخ می دهیم: "مسیر در فیزیک چیست؟"
مفهوم مسیر
مسیر در فیزیک چیست؟ این مقدار برابر با طول قطعه در فضا است که بدن مورد مطالعه در طول حرکت خود بر آن غلبه کرده است. برای محاسبه مسیر، نه تنها موقعیت های اولیه و نهایی بدن، بلکه مسیر حرکت آن نیز ضروری است. به این سوال که مسیر در فیزیک چیست را می توان پاسخ های متفاوتی داد. این مقدار به عنوان طول مسیر، یعنی خط فرضی که بدن در امتداد آن حرکت می کند، درک می شود.
کاراکترهای مختلف برای نشان دادن مسیر استفاده می شود. بنابراین، اگر ما در مورد حرکت یک بعدی صحبت می کنیم، می توانیم از نماد Δx استفاده کنیم، جایی که Δ به معنای تغییر در مختصات x است. علاوه بر این نماد، حروف s، l و h اغلب برای تعیین کمیت مورد نظر استفاده می شوند که دو مورد آخر به ترتیب به معنی طول و ارتفاع هستند. بنابراینبنابراین، در سینماتیک، حرف s اغلب برای تعیین یک مسیر یافت می شود.
اگر معلوم شود که بدن در یک خط مستقیم در فضای سه بعدی حرکت می کند و مختصات موقعیت اولیه آن مشخص است (x0؛ y 0؛ z0) و نهایی (x1؛ y1؛ z 1)، سپس مسیر را می توان با فرمول تعیین کرد:
s=√((x1 -x0)2 + (y 1 - y0)2 + (z1 - z 0)2)
فرمول های سینماتیک
با توجه به اینکه مسیر در فیزیک چگونه مشخص می شود و این مقدار چقدر است، چند فرمول سینماتیک را ارائه می کنیم که برای محاسبه مشخصه مورد مطالعه حرکت استفاده می شود. اینها فرمول های زیر هستند:
s=v × t;
s=v0 × t ± a × t2 / 2
در اینجا اولین عبارت مربوط به وضعیتی است که بدن به طور یکنواخت در یک خط مستقیم با سرعت v در طول زمان t حرکت می کند. عبارت دوم برای حرکت با شتاب یکنواخت معتبر است، جایی که نمادهای v0 و a به ترتیب نشان دهنده سرعت و شتاب اولیه هستند. اگر بدن در حال شتاب است علامت مثبت و در صورت کاهش سرعت باید علامت منفی استفاده شود.
مشکل مثال
پس از تجزیه و تحلیل اینکه یک مسیر در فیزیک چیست، اجازه دهید مشکل زیر را حل کنیم. یک قایق با سرعت 13 کیلومتر در ساعت بر خلاف جریان رودخانه به مدت 1.5 ساعت از نقطه ای به نقطه دیگر حرکت می کند. اگر سرعت رودخانه 3 باشد قایق چقدر مسافت را طی می کندکیلومتر در ساعت؟
این یک مسئله کلاسیک در استفاده از فرمول برای حرکت یکنواخت یک جسم است. پیچیدگی کار فقط تعیین سرعت واقعی قایق است. از آنجایی که حرکت آن در برابر جریان اتفاق می افتد، برابر با تفاوت خواهد بود: 13 - 3 \u003d 10 کیلومتر در ساعت. اکنون باقی مانده است که مقادیر شناخته شده را در فرمول s جایگزین کنید و پاسخ را دریافت کنید:
s=v × t=10 [km/h] × 1.5 [h]=15 km
در مسائل محاسباتی مسیر، برای جلوگیری از اشتباه، باید ابعاد مقادیر استفاده شده از سرعت، زمان و شتاب را رعایت کرد.
