Storia cinematica, principi, formule, esercizi

il cinematica è l'area della fisica (più specificamente della meccanica classica) che si occupa dello studio del movimento dei corpi senza tener conto delle cause di esso. Si concentra sullo studio delle traiettorie dei corpi nel tempo attraverso l'uso di grandezze come spostamento, velocità e accelerazione.

Alcuni dei temi trattati dalla cinematica sono la velocità con cui il treno è in movimento, il tempo necessario per prendere un autobus a destinazione, l'accelerazione che richiedono un aereo al decollo per raggiungere la velocità necessaria per il decollo, tra gli altri

Per questo, la cinematica ricorre a un sistema di coordinate che consentono di descrivere le traiettorie. Questo sistema di coordinate spaziali è chiamato il sistema di riferimento. Il ramo della fisica che si occupa dello studio dei movimenti tenendo conto delle loro cause (forze), è la dinamica.

indice

• 1 storia
  • 1.1 Contributo di Pierre Varignon
• 2 Che cosa studi?
• 3 principi
• 4 formule ed equazioni
  • 4.1 Velocità
  • 4.2 Accelerazione
  • 4.3 Moto rettilineo uniforme
  • 4.4 Movimento rettilineo uniformemente accelerato
• 5 Esercizio risolto
• 6 riferimenti

storia

Etimologicamente, la parola cinematica ha la sua origine nel termine greco κινηματικος (kynēmatikos), che significa movimento o spostamento. Non invano, la prima registrazione degli studi sul movimento corrisponde ai filosofi e agli astronomi greci.

Tuttavia, non è stato fino al quattordicesimo secolo in cui sono comparsi i primi concetti sulla cinematica, che rientrano nella dottrina dell'intensità delle forme o della teoria dei calcoli (calculationes). Questi sviluppi sono stati fatti dagli scienziati William Heytesbury, Richard Swineshead e Nicolás Oresme.

Più tardi, intorno all'anno 1604, Galileo Galilei compì i suoi studi sul movimento in caduta libera dei corpi e delle sfere su piani inclinati.

Tra le altre cose, Galileo era interessato a capire come si muovevano i pianeti ei proiettili dei cannoni.

Contributo di Pierre Varignon

Si ritiene che l'inizio della cinematica moderna sia avvenuto con la presentazione di Pierre Varignon nel gennaio del 1700 alla Royal Academy of Sciences di Parigi.

In questa presentazione ha dato una definizione del concetto di accelerazione e ha mostrato come può essere dedotta dalla velocità istantanea, utilizzando solo il calcolo differenziale.

Specificamente, il termine è stato coniato cinematica di Andre-Marie Ampere, precisando qual è il contenuto della cinematica erano e collocato nell'ambito della meccanica.

Infine, con lo sviluppo di Albert Einstein della teoria della relatività speciale, iniziò un nuovo periodo; è quella che è conosciuta come la cinematica relativistica, in cui spazio e tempo non hanno più carattere assoluto.

Cosa studi?

La cinematica si concentra sullo studio del movimento dei corpi senza analizzare le loro cause. Per questo usa il movimento di un punto materiale, come rappresentazione ideale del corpo in movimento.

inizio

Il movimento dei corpi è studiato dal punto di vista di un osservatore (interno o esterno) nell'ambito di un sistema di riferimento. Quindi, la cinematica esprime matematicamente come il corpo si muove dalla variazione delle coordinate della posizione del corpo con il tempo.

In questo modo, la funzione che consente di esprimere la traiettoria del corpo non dipende solo dal tempo, ma dipende anche dalla velocità e dall'accelerazione.

Nella meccanica classica, lo spazio è considerato uno spazio assoluto. Pertanto, è uno spazio indipendente dai corpi materiali e dal loro spostamento. Considera anche che tutte le leggi fisiche sono soddisfatte in qualsiasi regione dello spazio.

Analogamente, meccanica classica ritiene che il tempo è trascorso un tempo assoluto nello stesso modo in qualsiasi regione di spazio, indipendentemente dal movimento dei corpi e di qualsiasi fenomeno fisico che possono verificarsi.

Formule ed equazioni

velocità

La velocità è la grandezza che consente di mettere in relazione lo spazio percorso e il tempo trascorso percorrendolo. La velocità può essere ottenuta derivando la posizione in relazione al tempo.

v = ds / dt

In questa formula s rappresenta la posizione del corpo, v è la velocità del corpo e t è il tempo.

accelerazione

L'accelerazione è la grandezza che consente di mettere in relazione la variazione di velocità con il tempo. L'accelerazione può essere ottenuta derivando la velocità rispetto al tempo.

a = dv / dt

In questa equazione rappresenta l'accelerazione del corpo in movimento.

Moto rettilineo uniforme

Come suggerisce il nome, si tratta di un movimento in cui lo spostamento avviene in linea retta. Essendo uniforme, è un movimento in cui la velocità è costante e in cui, di conseguenza, l'accelerazione è zero. L'equazione del movimento rettilineo uniforme è:

s = s₀ + v / t

In questa formula s₀ rappresenta la posizione iniziale.

Moto rettilineo uniformemente accelerato

Di nuovo, è un movimento in cui lo spostamento avviene in linea retta. Poiché è uniformemente accelerato, è un movimento in cui la velocità non è costante, poiché varia in conseguenza dell'accelerazione. Le equazioni del moto rettilineo uniformemente accelerato sono le seguenti:

v = v₀ + a ∙ t

s = s₀ + v₀ ∙ t + 0,5 ∙ a t²

In questi v₀ è la velocità iniziale e a è l'accelerazione.

Esercizio determinato

L'equazione del movimento di un corpo è espressa dalla seguente espressione: s (t) = 10t + t². determinare:

a) Il tipo di movimento.

È un movimento uniformemente accelerato, poiché ha un'accelerazione costante di 2 m / s².

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s²

b) La posizione 5 secondi dopo l'inizio del movimento.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5²= 75 m

c) La velocità quando sono passati 10 secondi dall'inizio del movimento.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 m / s

d) Il tempo necessario per raggiungere una velocità di 40 m / s.

v = 2t

40 = 2 t

t = 40/2 = 20 s

riferimenti

1. Resnik, Halliday & Krane (2002).Fisica Volume 1. Cecsa.
2. Thomas Wallace Wright (1896). Elementi di meccanica tra cui cinematica, cinetica e statica. E e FN Spon.
3. P. P. Teodorescu (2007). "Cinematica". Sistemi meccanici, modelli classici: meccanica delle particelle. Springer.
4. Cinematica. (N.d.). In Wikipedia Estratto il 28 aprile 2018 da es.wikipedia.org.
5. Cinematica. (N.d.). In Wikipedia Estratto il 28 aprile 2018 da en.wikipedia.org.