De dynamisk Det er området mekanikk som studerer samspillet mellom kropper og deres effekter. Den handler om å beskrive dem kvalitativt og kvantitativt, samt å forutsi hvordan de vil utvikle seg over tid.
Ved å bruke prinsippene er det kjent hvordan kroppens bevegelse blir modifisert når de samhandler med andre, og også hvis disse interaksjonene deformerer den, siden det er fullt mulig at begge effektene oppstår samtidig..
Troen til den store greske filosofen Aristoteles (384-322 f.Kr.) hersket som grunnlaget for dynamikken i Vesten i århundrer. Han trodde at gjenstander beveget seg på grunn av en slags energi som dyttet dem i den ene eller andre retningen..
Han observerte også at mens en gjenstand skyves, beveger den seg med konstant hastighet, men når skyvingen stoppes, beveger den seg mer og mer sakte til den stopper..
Ifølge Aristoteles var virkningen av en konstant kraft nødvendig for å få noe til å bevege seg i konstant hastighet, men det som skjer er at denne filosofen ikke hadde effekten av friksjon.
En annen ide om ham var at tyngre gjenstander falt raskere enn lettere. Det var den store Galileo Galilei (1564-1642) som gjennom eksperimenter demonstrerte at alle legemer faller med samme akselerasjon uavhengig av masse, og forsømmer viskose effekter..
Men det er Isaac Newton (1642-1727), den mest bemerkelsesverdige forskeren som noen gang har levd, som regnes som faren til moderne dynamikk og matematisk beregning, sammen med Gottfried Leibniz.
Dens berømte lover, formulert i det syttende århundre, forblir like gyldige og friske i dag. De er grunnlaget for klassisk mekanikk, som vi ser og påvirker oss hver dag. Disse lovene vil bli diskutert om kort tid.
Artikkelindeks
Dynamikk studerer samspillet mellom objekter. Når objekter samhandler, er det endringer i bevegelsen og også deformasjoner. Et bestemt område kalt statisk er dedikert til systemene i likevekt, de som er i ro eller med jevn rettlinjet bevegelse..
Ved å bruke prinsippene for dynamikk er det mulig å forutsi, ved hjelp av ligninger, hva som vil være endringene og utviklingen av objekter i tid. For å gjøre dette etableres noen forutsetninger avhengig av hvilken type system som skal studeres..
Partikkelmodellen er den enkleste å begynne å anvende prinsippene for dynamikk. I det antas det at objektet som skal studeres har masse, men ingen dimensjoner. Derfor kan en partikkel være så liten som et elektron eller så stor som jorden eller solen..
Når du vil observere effekten av størrelse på dynamikken, er det nødvendig å vurdere størrelsen og formen på objekter. En modell som tar hensyn til dette er den for det stive faste stoffet, et legeme med målbare dimensjoner sammensatt av mange partikler, men som ikke deformeres under påvirkning av kreftene..
Til slutt tar mekanikken i kontinuerlige medier hensyn til ikke bare dimensjonene til objektet, men også dets spesielle egenskaper, inkludert dets evne til å deformere. Kontinuerlige medier omfatter stive og ikke-stive faste stoffer, så vel som væsker.
Nøkkelen til å forstå hvordan dynamikk fungerer er å forstå Newtons lover, som kvantitativt knytter kreftene som virker på kroppen med endringer i bevegelsestilstand eller hvile..
Sier slik:
Når nettokraften på et objekt er lik null, vil objektet fortsette i ro hvis det var i ro. Og hvis den beveget seg, vil bevegelsen være rettlinjet og med konstant hastighet.
Den første delen av uttalelsen ser ganske åpenbar ut, siden det er tydelig at et objekt i ro vil forbli slik, med mindre det blir forstyrret. Og for dette kreves en styrke.
På den annen side er det vanskeligere å akseptere det faktum at et objekt fortsetter i bevegelse selv når nettokraften på det er null, siden det ser ut til at et objekt kan forbli i bevegelse på ubestemt tid. Og hverdagserfaring forteller oss at ting før eller siden går tregere.
Svaret på denne tilsynelatende motsetningen er i friksjon. Hvis et objekt beveger seg på en perfekt glatt overflate, kan det gjøre det på ubestemt tid, forutsatt at ingen andre krefter får bevegelsen til å variere.
Siden det er umulig å eliminere friksjon, er situasjonen der en kropp beveger seg på ubestemt tid med konstant hastighet en idealisering.
Til slutt er det viktig å merke seg at selv om nettokraften er null, representerer dette ikke nødvendigvis et totalt fravær av krefter på objektet..
Objekter på jordoverflaten opplever alltid tyngdekraften. En bok som hviler på et bord, forblir slik, fordi overflaten på bordet utøver en kraft som motvirker vekten.
Newtons første lov fastslår hva som skjer med et objekt som netto eller den resulterende kraften er null på. Nå indikerer dynamikkens grunnleggende lov eller Newtons andre lov hva som vil skje når nettokraften ikke avbrytes:
Hvis en ekstern nettokraft F virker på et objekt med masse m, vil det oppleve en akselerasjon proporsjonal med kraften og i samme retning. Matematisk:
Fnett = mtil.
Jo større en påført kraft er, jo større er hastigheten på et objekt. Og hvis den samme kraften blir brukt på gjenstander med forskjellige masser, vil de største endringene oppleves av gjenstander som er lettere og lettere å bevege seg. Hverdagsopplevelse stemmer overens med disse påstandene.
Newtons to første lover refererer til et enkelt objekt. Men den tredje loven viser til to gjenstander. Vi vil gi dem navnet objekt 1 og objekt 2:
Når to objekter samhandler, er kreftene de utøver på hverandre alltid like både i størrelse og retning, men i motsatt retning, som i matematisk form uttrykkes som følger:
F12 = -Ftjueen
Når en kropp blir påvirket av en kraft, er det faktisk fordi en annen er ansvarlig for å forårsake den. Dermed har gjenstander på jorden vekt, fordi den tiltrekker dem mot sitt sentrum. En elektrisk ladning frastøtes av en annen ladning med samme tegn, fordi den utøver en frastøtende kraft på den første, og dermed.
I dynamikk er det flere mengder som konserveres under bevegelse, og hvis studier er essensielle. De er som en solid kolonne som det er mulig å feste til for å løse problemer der kreftene varierer på svært komplekse måter..
Et eksempel: akkurat når to kjøretøyer kolliderer, er interaksjonen mellom dem veldig intens, men kort. Så intens at ingen andre krefter trenger å bli tatt i betraktning, og kjøretøyene kan derfor betraktes som et isolert system.
Men å beskrive denne intense samspillet er ikke en enkel oppgave, siden det involverer krefter som varierer i tid og også i rommet. Imidlertid forutsatt at kjøretøyene utgjør et isolert system, er kreftene mellom dem interne, og fremdriften bevares..
Ved å bevare fremdriften er det mulig å forutsi hvordan kjøretøyene vil bevege seg rett etter kollisjonen.
Her er to av de viktigste bevaringsprinsippene i Dynamics:
I naturen er det to typer krefter: konservative og ikke-konservative. Vekt er et godt eksempel på førstnevnte, mens friksjon er et godt eksempel på sistnevnte..
Vel, konservative krefter karakteriseres fordi de gir muligheten for å lagre energi i konfigurasjonen av systemet. Det er den såkalte potensielle energien.
Når en kropp har potensiell energi takket være en konservativ kraft som vekt og går i bevegelse, blir denne potensielle energien omgjort til kinetisk energi. Summen av begge energiene kalles systemets mekaniske energi og er den som er bevart, det vil si at den forblir konstant.
Være ELLER potensiell energi, K kinetisk energi og OGm mekanisk energi. Hvis bare konservative krefter virker på et objekt, er det sant at:
OGm = U + K = konstant
Derfor:
OGm første = Em endelig
Dette prinsippet gjelder ikke bare når to kjøretøy kolliderer. Det er en fysikklov med et omfang som går utover den makroskopiske verdenen.
Drivkraften er bevart på nivået med sol-, stjernesystemer og galaksesystemer. Og det gjør det også på skalaen til atomet og atomkjernen, til tross for at Newtonsk mekanikk opphører å være gyldig der.
Være P momentumvektoren gitt av:
P = m.v
Drifting P med hensyn til tid:
dP / dt = d [m.v] / dt
Hvis massen forblir konstant:
dP / dt = m dv/ dt = m.til
Derfor kan vi skrive Newtons andre lov slik:
Fnett = dP / dt
Hvis to kropper m1 og Mto utgjøre et isolert system, kreftene mellom dem er interne og ifølge Newtons tredje lov er de like og motsatte F1 = -Fto, blir oppfylt som:
dP1 / dt = - dPto/ dt → d [P1 + Pto] / dt = 0
Hvis derivatet med hensyn til tid av en størrelse er null, betyr det at størrelsen forblir konstant. Derfor, i et isolert system, kan det fastslås at systemets momentum er bevart:
P1 + Pto = konstant
Likevel, P1 Y Pto de kan variere individuelt. Dynamikken til et system kan omfordeles, men det som betyr noe er at summen forblir uendret.
Det er mange viktige begreper i dynamikk, men to av dem skiller seg ut: masse og kraft. På kraften som allerede er kommentert tidligere og nedenfor, er en liste med de mest fremtredende konseptene som vises ved siden av den i studiet av dynamikk:
Det er gjenstandenes eiendom å motstå endringer i deres tilstand av hvile eller bevegelse. Alle gjenstander med masse har treghet, og det oppleves veldig ofte, for eksempel når man reiser i en akselererende bil, har passasjerene en tendens til å forbli i ro, noe som oppleves som en følelse av å stikke til setet bak.
Og hvis bilen stopper brått, har passasjerene en tendens til å falle flatt på ansiktet etter den fremre bevegelsen de hadde tidligere, så det er viktig å alltid bruke sikkerhetsbelter.
Mass er målingen på treghet, siden jo større massen til en kropp er, desto vanskeligere er det å bevege den eller få den til å endre bevegelsen. Masse er en skalar mengde, dette betyr at for å spesifisere massen til en kropp er det nødvendig å gi den numeriske verdien pluss den valgte enheten, som kan være kilo, pund, gram og mer..
Vekt er den kraften som Jorden trekker gjenstander nær overflaten mot sentrum..
Fordi det er en kraft, har vekten et vektortegn, og derfor spesifiseres den fullstendig når dens størrelse eller numeriske verdi, retning og sans er angitt, som vi allerede vet er loddrett nedover..
Dermed, selv om slekt, er vekt og masse ikke like, ikke engang ekvivalente, siden den første er en vektor og den andre er en skalar.
Beskrivelsen av en bevegelse kan variere avhengig av valgt referanse. De som skal opp i en heis er i ro i henhold til en fast referanseramme til den, men sett av en observatør på bakken beveger passasjerene seg.
Hvis en kropp opplever bevegelse om en referanseramme, men er i ro i en annen, kan Newtons lover ikke gjelde for begge deler. Faktisk er Newtons lover gjeldende for visse referanserammer: de som er treghet.
I treghetsreferanserammer, kropper akselererer ikke med mindre de blir forstyrret på en eller annen måte - ved å bruke en kraft-.
De fiktive kreftene eller pseudokreftene dukker opp når bevegelsen til et legeme i en akselerert referanseramme analyseres. En fiktiv styrke utmerker seg fordi det ikke er mulig å identifisere agenten som er ansvarlig for utseendet.
Sentrifugalkraft er et godt eksempel på fiktiv styrke. Det at det er, gjør det imidlertid ikke mindre reelt for de som opplever det når de svinger inn i bilene sine og føler at en usynlig hånd skyver dem ut av kurven..
Denne viktige vektoren er allerede nevnt før. Et objekt opplever akselerasjon så lenge det er en kraft som endrer hastigheten.
Når en styrke virker på et objekt og den endrer sin posisjon, har styrken gjort arbeidet. Og dette arbeidet kan lagres i form av energi. Derfor jobbes det med objektet, takket være det det skaffer energi.
Følgende eksempel klargjør poenget: antar at en person hever en gryte en viss høyde over bakkenivå.
For dette må den bruke en kraft og overvinne tyngdekraften, derfor fungerer den på potten, og dette arbeidet lagres i form av gravitasjonspotensialenergi i potten, proporsjonalt med massen og høyden den nådde over gulvet:
U = m.g.h
Hvor m er massen, g det er tyngdekraften og h Er høyden. Hva kan potten gjøre når den er på nivå h? Vel, det kan falle, og når det faller, reduseres gravitasjonspotensialenergien som den har, mens den kinetiske eller bevegelsesenergien øker..
For at en kraft skal utføre arbeid, må den produsere en forskyvning som må være parallell med kraften. Hvis dette ikke skjer, virker kraften fremdeles på objektet, men fungerer ikke på det..
Newtons første lov.
Newtons andre lov.
Newtons tredje lov.
Lov om bevaring av materie.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.