Студент бакалавриата
  1. Классическая механика  1.1. динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. движение снаряда  1.1.4. Относительная скорость  1.1.5. Равномерное круговое движение  1.1.6. Неравномерное круговое движение  1.1.7. Системы отсчета и преобразования  1.2. Законы движения Ньютона  1.2.1. Первый закон движения  1.2.2. Second law of motion  1.2.3. Third Law of Motion  1.2.4. Применение законов Ньютона  1.2.5. Трение и его виды  1.2.6. Диаграмма свободного тела  1.2.7. Ограничения и псевдо-силы  1.3. Work and Energy  1.3.1. работа, проделанная силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия в классической механике  1.3.5. Консервативные и неконсервативные силы  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и КПД  1.4. Скорость и столкновения  1.4.1. Линейный импульс  1.4.2. Закон сохранения импульса  1.4.3. Impulse and impact force  1.4.4. Упругие и неупругие столкновения  1.4.5. Центр масс и скорость  1.4.6. Rocket Propulsion  1.5. Вращательное движение  1.5.1. Крутящий момент и угловой момент  1.5.2. Момент инерции  1.5.3. Кинематика вращения  1.5.4. Вращательная энергия  1.5.5. Rolling Motion  1.5.6. Precession and gyroscopic motion  1.6. Gravitational force  1.6.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.6.2. Гравитационная потенциальная энергия  1.6.3. Orbital mechanics  1.6.4. Kepler's laws of planetary motion  1.6.5. Гравитационное поле и потенциал  1.7. Fluid mechanics  1.7.1. Давление и принцип Паскаля  1.7.2. Плавучесть и принцип Архимеда  1.7.3. Динамика жидкостей и принцип Бернулли  1.7.4. Вязкость и закон Пуазейля  1.7.5. Поверхностное натяжение и капиллярность  1.8. Колебания и волны  1.8.1. Простое Гармоническое Движение  1.8.2. Затухающие и вынужденные колебания  1.8.3. Связанные колебания и нормальные режимы  1.8.4. Wave properties and types  1.8.5. Звуковые волны и эффект Доплера  1.8.6. Интерференция волн и суперпозиция
  2. Электромагнетизм  2.1. Электростатика  2.1.1. Electric charge and properties  2.1.2. Coulomb's law  2.1.3. Электрическое поле и электрический потенциал  2.1.4. Закон Гаусса  2.1.5. Capacitance and Dielectric  2.1.6. Электрический диполь и потенциальная энергия  2.2. Electric circuits  2.2.1. Ток и сопротивление  2.2.2. Закон Ома  2.2.3. Kirchhoff's Laws  2.2.4. RC цепь  2.2.5. AC Circuits and Reactance  2.2.6. Электрическая мощность и энергия  2.3. Магнетизм  2.3.1. Магнитные поля и силы  2.3.2. Закон Ампера  2.3.3. Magnetic dipole moment  2.3.4. Закон Био-Савара  2.3.5. Magnetic Materials and Hysteresis  2.4. Электромагнитная индукция  2.4.1. Закон Фарадея  2.4.2. Lenz's law  2.4.3. Самоиндукция и взаимная индукция  2.4.4. Трансформаторы и индуктивные цепи  2.5. Уравнения Максвелла  2.5.1. Закон Гаусса для электричества  2.5.2. Закон Гаусса для магнетизма  2.5.3. Закон индукции Фарадея  2.5.4. Ampere-Maxwell law  2.5.5. Electromagnetic waves
  3. Термодинамика  3.1. Laws of Thermodynamics  3.1.1. Нулевой закон термодинамики  3.1.2. Первый закон термодинамики  3.1.3. Второй закон  3.1.4. Третий закон  3.2. Тепло и работа  3.2.1. Теплопередача (кондукция, конвекция, излучение)  3.2.2. Термическое расширение  3.2.3. Тепловые двигатели и холодильники  3.2.4. Цикл Карно и эффективность  3.3. Статистическая механика  3.3.1. Распределение Максвелла–Больцмана  3.3.2. Энтропия и Вероятность  3.3.3. Функция распределения  3.3.4. Статистика Ферми–Дирака и Бозе–Эйнштейна
  4. Оптика  4.1. Геометрическая оптика  4.1.1. Отражение и преломление  4.1.2. Mirrors and lenses  4.1.3. Optical Instruments  4.1.4. Fermat's principle  4.2. Оптика волн  4.2.1. Интерференция в волновой оптике  4.2.2. Дифракция  4.2.3. Поляризация  4.2.4. Когерентность и голография
  5. Квантовая механика  5.1. Дуализм волна-частица  5.1.1. Излучение абсолютно черного тела в дуализме волны-частицы в квантовой механике  5.1.2. Фотоэлектрический эффект  5.1.3. Комптоновское рассеяние  5.1.4. Длина волны де Бройля  5.2. Уравнение Шрёдингера  5.2.1. Стационарное уравнение Шрёдингера  5.2.2. Частица в ящике  5.2.3. Quantum Tunneling  5.2.4. Потенциальные ямы и барьеры  5.3. Квантовые состояния  5.3.1. Функция волны  5.3.2. Quantum operators  5.3.3. Принцип неопределённости Гейзенберга  5.3.4. Угловой момент и спин
  6. Относительность  6.1. Special relativity  6.1.1. Преобразования Лоренца  6.1.2. Временное расширение и сокращение длины  6.1.3. Релятивистская энергия и импульс  6.2. Общая теория относительности  6.2.1. Принцип Эквивалентности  6.2.2. Метрика Шварцшильда  6.2.3. Гравитационные волны  6.2.4. Чёрные дыры и горизонты событий
  7. Физика твердого тела  7.1. Кристаллическая структура  7.1.1. Решетки Бравэ  7.1.2. Рентгеновская дифракция  7.1.3. Band theory  7.1.4. Фононы и колебания решетки  7.2. Electrical and Magnetic Properties  7.2.1. Conductors, Semiconductors and Insulators  7.2.2. Сверхпроводимость  7.2.3. Эффект Холла
  8. Ядерная и частичная физика  8.1. Atomic Structure  8.1.1. Атомная модель  8.1.2. Энергия связи ядра  8.2. Радиоактивность  8.2.1. Alpha, beta, gamma decay  8.2.2. Период полураспада  8.2.3. Ядерное деление и слияние  8.3. Particle physics  8.3.1. Standard Model  8.3.2. Кварки и лептоны  8.3.3. антиматерия  8.3.4. Фундаментальные взаимодействия
  9. Астрофизика и космология  9.1. Эволюция звезд  9.1.1. Звездообразование  9.1.2. Чёрные дыры и нейтронные звёзды  9.1.3. Белые карлики и сверхновые  9.2. Космология  9.2.1. Теория Большого взрыва  9.2.2. Dark matter and dark energy  9.2.3. Космическое микроволновое фоновое излучение

Студент бакалавриата → Классическая механика ↓


динамика


Кинематика — это раздел классической механики, который описывает движение точек, тел и систем тел, не учитывая силы, которые вызывают их движение. Проще говоря, это изучение того, как объекты движутся. Обычно мы рассматриваем два типа движения: движение по прямой (линейное движение) и движение по круговой траектории (вращательное движение). Кинематика фокусируется на различных аспектах, таких как смещение, скорость и ускорение.

Основные понятия динамики

Динамика может быть эффективно понята, если разбить её на несколько основных понятий и параметров.

Перемещение

Перемещение — это вектор, представляющий изменение положения объекта. Он имеет как величину, так и направление. Перемещение отличается от расстояния, которое измеряет только, сколько земли объект преодолел, независимо от начальной или конечной точки.

Пример: если автомобиль движется от точки A до точки B и возвращается в точку A, общее пройденное расстояние — это сумма AB и BA. Однако перемещение равно нулю, потому что конечное положение совпадает с начальным.

A B A

Скорость

Скорость — это векторная величина, которая относится к "скорости изменения положения объекта." Это важный аспект динамики, потому что он не только говорит нам, как быстро движется объект, но и в каком направлении. Формула скорости:

скорость = перемещение / время

Пример: если человек идёт 5 метров на восток за 5 секунд, то его скорость на восток будет 1 метр в секунду.

Начало 5 минут V

Ускорение

Ускорение — это векторная величина, определяемая как скорость изменения скорости объекта. Оно может быть положительным (ускоряется) или отрицательным (замедляется) и описывается формулой:

ускорение = изменение скорости / время

Пример: если автомобиль увеличивает скорость с 10 м/с до 20 м/с за 5 секунд, ускорение будет 2 м/с².

0с / 10м/с 5с / 20м/с

Уравнения движения

В динамике есть три основных уравнения движения, которые связывают перемещение, скорость, ускорение и время. Эти уравнения предполагают постоянное ускорение.

Первое уравнение движения

Это уравнение связывает скорость, ускорение и время:

v = u + at

Где:

  • v = конечная скорость
  • u = начальная скорость
  • a = ускорение
  • t = время

Пример: если автомобиль ускоряется с покоя (0 м/с) с ускорением 3 м/с² в течение 4 секунд, тогда конечная скорость будет:

v = 0 + (3 * 4) = 12 м/с

Второе уравнение движения

Это уравнение учитывает начальную скорость, время и ускорение для вычисления перемещения:

s = ut + 0.5 * a * t²

Пример: для объекта с начальной скоростью 2 м/с, который ускоряется с 2 м/с² в течение 3 секунд, перемещение составляет:

s = 2 * 3 + 0.5 * 2 * (3)² = 12 метров

Третье уравнение движения

Это уравнение связывает начальную и конечную скорость, перемещение и ускорение:

v² = u² + 2as

Пример: объект с начальной скоростью 5 м/с ускоряется до 15 м/с при перемещении на 50 м. Рассчитать ускорение.

15² = 5² + 2 * a * 50
225 = 25 + 100a
200 = 100a
a = 2 м/с²

Графическое представление движения

Графики являются ценным инструментом в изучении кинетического движения, так как они предоставляют визуальное представление обсуждаемых уравнений. Обычные графики включают:

График перемещения-времени

Эти графики показывают перемещение по оси y и время по оси x. Прямая линия представляет постоянную скорость, в то время как кривая линия представляет ускорение.

постоянная скорость Ускорение

Графики скорости-времени

Эти графики показывают, как скорость изменяется со временем. Горизонтальная линия представляет постоянную скорость, а наклонная линия представляет собой ускорение, причем наклон указывает на значение ускорения.

устойчиво Ускорение

Графики ускорения-времени

Эти графики измеряют, как ускорение изменяется во времени. Горизонтальная линия представляет постоянное ускорение, что часто совпадает с графиками, обсуждаемыми выше.

Постоянное ускорение

Практические приложения динамики

Понимание динамики важно для прогнозирования движения объектов в различных областях, таких как инженерия, робототехника, астрономия и спорт.

Например, в спорте анализ движения спортсмена может помочь улучшить технику выполнения и снизить риск травм. Инженеры, разрабатывающие транспортные средства, такие как автомобили или самолеты, используют принципы кинематики для прогнозирования того, как изменения скорости и ускорения могут повлиять на безопасность и эффективность. В области робототехники кинематика помогает программировать роботов для выполнения конкретных задач, связанных с движением.

Заключение

Кинематика — это фундаментальный аспект физики, который играет важную роль в понимании движения объектов. С помощью простых уравнений и представлений, таких как графики, она предоставляет информацию о перемещении, скорости и ускорении без учета сил, вовлеченных в процесс. С хорошим пониманием этих концепций прогнозирование и анализ движения становятся доступными, помогая многим дисциплинам, которые полагаются на эти принципы.


Студент бакалавриата → 1.1


U
username
0%
завершено в Студент бакалавриата

← Предыдущий (1)
Классическая механика
Следующий (1.1.1) →
Движение в одном измерении

Комментарии 



динамика

https://www.physicsflow.com/ug/1.1?pfal=ru