Grundbegriffe der Kinematikdarstellung. Präsentation grundlegender Kinematikkonzepte, vorbereitet von einem Lehrer der staatlichen Bildungseinrichtung

Mechanik

Grundbegriffe der Kinematik

Thema: Raum, Zeit, Bewegung, Geschwindigkeit. Die Hauptaufgabe der Mechanik.

Mechanik (aus dem Griechischen: Die Kunst, Maschinen zu bauen)

Abschnitt der Physik über die Bewegung materieller Objekte und die Wechselwirkungen zwischen ihnen .

Mechanik

• Kinematik(Bewegung)

• Dynamik(Stärke)

ein Zweig der Mechanik, in dem die Bewegung von Körpern betrachtet wird, ohne die Ursachen dieser Bewegung zu ermitteln.

ein Zweig der Mechanik, der die Ursachen mechanischer Bewegung untersucht.

Grundbegriffe der Kinematik

1. Raum und Zeit

Die Welt um uns herum ist materiell

Existiert objektiv und wirklich, d.h. Unabhängig von unserem Bewusstsein und außerhalb davon.

Es kann auf unsere Sinne einwirken und bestimmte Empfindungen hervorrufen.

Raum und Zeit (Zeitpunkt der Geschwindigkeit der Entwicklung von Ereignissen)

Eigenschaft der Zeit: Eindimensionalität, Kontinuität

Zeiteinheit - Sekunde

Der Werteunterschied eines beliebigen Wertes wird mit Δ (Delta) bezeichnet, zum Beispiel: Δt – Zeitspanne.

Das wichtigste räumliche Merkmal ist die Entfernung

Raumeigenschaften:

- Kontinuität

- Dreidimensionalität

-Euklidisch

Entfernungsmaß - Meter

Es gibt drei Ebenen der Weltstruktur:

MEGAwelt (Welt der Galaxien)

MACROworld (vom Sandkorn bis zu den Planeten des Sonnensystems)

MIKROwelt (Moleküle, Atome, Elementarteilchen)

2. Bezugsrahmen

Referenzkörper – ein Körper, relativ zu dem die Bewegung anderer Körper berücksichtigt wird.

Referenzsystem – eine Kombination aus einem Koordinatensystem, einem Referenzkörper, dem es zugeordnet ist, und einem Gerät zur Zeitmessung.

Koordinatensysteme

• Eindimensional - Koordinatenlinie

Zweidimensional – Koordinatenebene

Raumsystem

Koordinaten (3D)

3. Mechanisches Uhrwerk (MD)

Mechanisches Uhrwerk eines Körpers (Punktes) ist die Änderung seiner Position im Raum relativ zu anderen Körpern im Laufe der Zeit.

4. Materieller Punkt

Materieller Punkt – ein Körper, dessen Größe und Form unter den Bedingungen des betrachteten Problems vernachlässigt werden kann. Ein Körper kann als materieller Punkt betrachtet werden, wenn: 1. die von einem Körper zurückgelegten Strecken sind wesentlich größer als die Größe dieses Körpers; 2. Der Körper bewegt sich translatorisch, d.h. Alle seine Punkte bewegen sich zu jedem Zeitpunkt in die gleiche Richtung.

5. Die Hauptaufgabe der Mechanik

Bestimmen Sie jederzeit die Position eines Partikels in einem ausgewählten Referenzrahmen

6. Flugbahn, Bewegungspfad.

Flugbahn - eine imaginäre Linie, entlang der sich ein Körper bewegt

Weg ( S) – Flugbahnlänge. Umzug – ein Vektor, der den Start- und Endpunkt der Flugbahn verbindet.

7. Geschwindigkeit

Geschwindigkeit- physikalische Vektorgröße, die die Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung charakterisiert. Zeigt an, wie viel Bewegung der Körper pro Zeiteinheit gemacht hat:

Momentane Geschwindigkeit- Körpergeschwindigkeit ein im Moment Zeit oder an einem bestimmten Punkt der Flugbahn. Entspricht dem Verhältnis einer kleinen Bewegung zu einem kleinen Zeitraum, in dem diese Bewegung abgeschlossen ist:

Durchschnittsgeschwindigkeit - physikalische Größe, gleich dem Verhältnis der gesamten zurückgelegten Strecke zur gesamten Zeit:

Problemlösung

Problem 1. Wann ist es möglich und wann nicht, eine Schere, ein Auto, eine Rakete als materiellen Punkt zu akzeptieren?

Aufgabe 2. Während des Spaziergangs wanderte der junge Mann 3 km nach Norden, wo er seine Freundin traf. Nach dem Treffen bestiegen sie einen Bus und fuhren 4 km nach Osten. Bestimmen Sie den Weg und die Bewegung des jungen Mannes

Aufgabe 3. Welchen Wert misst der Zähler in einem Auto: die zurückgelegte Strecke oder die Bewegungslänge?

Problem 4. Wenn wir sagen, dass der Wechsel von Tag und Nacht auf der Erde durch die Rotation der Erde um ihre Achse erklärt wird, dann meinen wir ein Bezugssystem, das mit ... a) Planeten; b) die Sonne; c) Erde; d) jede Körperschaft.

Stufe 1.

1) P Über eine gegebene Flugbahn eines Körpers (siehe Abbildung) ermitteln Sie (grafisch) seine Verschiebung

2) Diktat „Ob Sie es glauben oder nicht“ (+ oder -):

A) Mechanik ist ein Teil der Physik, der mechanische Phänomene untersucht;

B) Mechanische Bewegung ist eine physikalische Größe;

C) Die Bewegung der Kugel entlang der Rille ist ein mechanisches Phänomen;

D) die Mitte des Fahrradrades (beim Fahren auf einer horizontalen Straße) bewegt sich vorwärts;

D) Beim Fallen aus einer bestimmten Höhe erfährt der Ball eine Translationsbewegung.

Ebene 2:

A) Ein Lineal kann als materieller Punkt angesehen werden, wenn es auf dem Tisch eine Drehbewegung ausführt;

B) Die Bahn des Endes des Uhrzeigers ist ein Kreis;

C) Die Erde kann, wenn sie sich im Orbit bewegt, als materieller Punkt betrachtet werden.

Stufe 3

3) Der Abstand zwischen den Punkten A und B in einer geraden Linie beträgt 6 km. Eine Person legt diese Strecke hin und zurück in 2 Stunden zurück. Wie groß ist die Entfernung und Verschiebung einer Person in 2 Stunden und 1 Stunde?

4) Ein Radfahrer bewegt sich im Kreis mit einem Radius von 100 m und macht in 2 Minuten eine Umdrehung. Bestimmen Sie den Weg und die Bewegung des Radfahrers in 1 Minute und 2 Minuten.

Beschreibung der Präsentation anhand einzelner Folien:

1 Folie

Folienbeschreibung:

Unterrichtsthema: Grundbegriffe und Gleichungen der Kinematik. Zweck der Lektion: Wiederholung der Grundkonzepte der Kinematik – Flugbahn, Beschleunigung, Geschwindigkeit, zurückgelegte Strecke und Verschiebung.

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Plan Was studiert Mechanik? Seine Hauptaufgabe. Kinematik. Grundbegriffe: Bezugskörper, Koordinatensystem, Bezugssystem, Unabhängigkeitsgesetz der Bewegung, materieller Punkt und absolut starrer Körper, Translations- und Rotationsbewegung, Trajektorie, Weg, Bewegung, Geschwindigkeit, Beschleunigung. Klassifizierung mechanischer Bewegungen. Grundgleichungen. Bewegungsdiagramme.

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Was studiert Mechanik? Seine Hauptaufgabe. Der Zweig der Physik – die Mechanik – beschäftigt sich mit der Lehre von der mechanischen Bewegung von Körpern. Mechanische Bewegung ist eine Änderung der Position eines Körpers (im Raum) relativ zu anderen Körpern im Laufe der Zeit. Die Hauptaufgabe der Mechanik besteht darin, die Position des Körpers zu jedem Zeitpunkt zu bestimmen.

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Kinematik. Grundkonzepte: Die Mechanik besteht aus zwei Hauptabschnitten: Kinematik und Dynamik. Der Abschnitt, der die Ursachen mechanischer Bewegung nicht berücksichtigt und nur ihre geometrischen Eigenschaften beschreibt, wird Kinematik genannt. Die Kinematik verwendet Konzepte wie Flugbahn, Weg und Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung.

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RELATIVITÄT DER BEWEGUNG. REFERENZSYSTEM. Um die mechanische Bewegung eines Körpers (Punktes) zu beschreiben, müssen Sie seine Koordinaten zu jedem Zeitpunkt kennen. Um Koordinaten zu bestimmen, müssen Sie einen Referenzkörper auswählen und ihm ein Koordinatensystem zuordnen. Häufig ist der Bezugskörper die Erde, der ein rechtwinkliges kartesisches Koordinatensystem zugeordnet ist. Um jederzeit die Position eines Punktes bestimmen zu können, müssen Sie auch den Beginn der Zeitzählung festlegen. Das Koordinatensystem, der Bezugskörper, dem es zugeordnet ist, und die Vorrichtung zur Zeitmessung bilden ein Bezugssystem, relativ zu dem die Bewegung des Körpers betrachtet wird

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Die Bewegung realer Körper ist normalerweise komplex. Um die Betrachtung von Bewegungen zu vereinfachen, verwenden wir daher das Gesetz der Bewegungsunabhängigkeit: Jede komplexe Bewegung kann als Summe unabhängiger einfacher Bewegungen dargestellt werden. Zu den einfachsten Bewegungen zählen Translations- und Rotationsbewegungen. In der Physik werden häufig Modelle verwendet, die die gesamte Vielfalt ermöglichen physikalische Eigenschaften Wählen Sie die Hauptsache, die dieses physikalische Phänomen bestimmt. Eines der ersten Modelle realer Körper ist ein materieller Punkt und ein absolut starrer Körper. Gesetz der Unabhängigkeit der Bewegungen

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Ein Körper, dessen Abmessungen unter gegebenen Bewegungsbedingungen vernachlässigt werden können, wird materieller Punkt genannt. Ein Körper kann als materieller Punkt betrachtet werden, wenn seine Abmessungen im Vergleich zu der von ihm zurückgelegten Entfernung oder im Vergleich zu den Entfernungen von ihm zu anderen Körpern klein sind. Ein absolut starrer Körper ist ein Körper, dessen Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten während seiner Bewegung konstant bleibt. Diese Modelle ermöglichen es, die Verformung von Körpern während der Bewegung zu eliminieren. Materieller Punkt und absolut solider Körper.

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Translations- und Rotationsbewegung. Eine translatorische Bewegung ist eine Bewegung, bei der sich ein Segment, das zwei beliebige Punkte eines starren Körpers verbindet, bei der Bewegung parallel zu sich selbst bewegt. Daraus folgt, dass sich bei der Translationsbewegung alle Punkte des Körpers gleich bewegen, d.h. mit den gleichen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Eine Rotationsbewegung ist eine Bewegung, bei der sich alle Punkte eines absolut starren Körpers auf Kreisen bewegen, deren Mittelpunkte auf derselben Geraden, der sogenannten Rotationsachse, liegen und diese Kreise in Ebenen senkrecht zur Rotationsachse liegen. Unter Verwendung des Gesetzes der Bewegungsunabhängigkeit kann die komplexe Bewegung eines starren Körpers als Summe von Translations- und Rotationsbewegungen betrachtet werden.

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Translationsbewegung Wählen Sie die richtige Aussage zur Translationsbewegung aus: Translationsbewegung ist die Bewegung eines Körpers, bei der sich ein gerades Liniensegment, das zwei beliebige zu diesem Körper gehörende Punkte verbindet, bewegt und dabei parallel zu sich selbst bleibt. Bei der Translationsbewegung bewegen sich alle Punkte eines starren Körpers auf die gleiche Weise, beschreiben die gleichen Trajektorien und haben zu jedem Zeitpunkt die gleichen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Die Abwärtsbewegung des Springers ist ein Beispiel für eine Vorwärtsbewegung. Der Mond bewegt sich fortschreitend um die Erde.

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FLUGBAHN, WEG, BEWEGUNG Die Bewegungsbahn ist die Linie, entlang der sich der Körper bewegt. Die Länge der Flugbahn wird als zurückgelegte Strecke bezeichnet. Der Weg ist eine skalare physikalische Größe, die Summe der Längen von Flugbahnsegmenten, und kann nur positiv sein. Eine Verschiebung ist ein Vektor, der den Start- und Endpunkt einer Flugbahn verbindet. BEISPIELE:  zurückgelegte Strecke –  Verschiebungsvektor – S a und b – die Start- und Endpunkte des Pfades während der krummlinigen Bewegung des Körpers. S Abb. 1 S Abb. 2 ACDENB – Bewegungsvektortrajektorie - S

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BEISPIEL FÜR EINEN VERSCHIEBUNGSVEKTOR Die Verschiebung ist die Differenz zwischen der End- und der Anfangsposition und wird wie folgt bezeichnet:

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Geschwindigkeit Die Art der Bewegung eines Körpers wird durch seine Geschwindigkeit bestimmt. Wenn die Geschwindigkeit konstant ist, dann nennt man die Bewegung gleichmäßig und die Bewegungsgleichung lautet wie folgt: [m/s2] Das Geschwindigkeitsmodul ist gleich: Wenn die Geschwindigkeit über die gleichen Zeiträume um den gleichen Betrag zunimmt, dann ist die Bewegung heißt gleichmäßig beschleunigt. Nimmt die Geschwindigkeit im gleichen Zeitraum um den gleichen Betrag ab, so nennt man die Bewegung gleichmäßig langsam. Diese Bewegungsarten nennt man gleichmäßig alternierende Bewegung.

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Folienbeschreibung:

DURCHSCHNITTLICHE UND AUGENBLICKGESCHWINDIGKEIT Die Änderungsrate der Position eines materiellen Punktes im Raum im Laufe der Zeit wird durch durchschnittliche und augenblickliche Geschwindigkeiten charakterisiert. Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist eine Vektorgröße, die dem Verhältnis der Bewegung zur Zeitspanne entspricht, in der diese Bewegung stattgefunden hat: Vav = s/t. Die Momentangeschwindigkeit ist die Grenze des Verhältnisses der Bewegung s zur Zeitspanne t, in der diese Bewegung stattgefunden hat, da t gegen Null tendiert: Vmgn = limt-->0 s/t.

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ADDITION DER GESCHWINDIGKEIT Betrachten wir die Bewegung eines Körpers in einem bewegten Koordinatensystem. Sei S1 die Bewegung eines Körpers in einem sich bewegenden Koordinatensystem, S2 die Bewegung eines sich bewegenden Koordinatensystems relativ zu einem festen, dann ist S die Bewegung eines Körpers in einem festen Koordinatensystem gleich: Wenn die Bewegungen von S1 und S2 werden gleichzeitig ausgeführt, dann: Somit ist die Geschwindigkeit des Körpers relativ zu einem festen Bezugssystem gleich der Summe der Geschwindigkeit des Körpers im bewegten Bezugssystem und der Geschwindigkeit des sich bewegenden Bezugssystems relativ zum stationären. Diese Aussage wird als klassisches Gesetz der Addition von Geschwindigkeiten bezeichnet.

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Beschleunigung Der Betrag der Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit ist Beschleunigung: Während der Bewegung kann sich die Geschwindigkeit ändern, das Ausbleiben einer Geschwindigkeitsänderung führt zum Fehlen einer Beschleunigung. Ein stationärer Körper oder ein sich bewegender Körper mit konstante Geschwindigkeit hat null Beschleunigung. Die Beschleunigung bestimmt, um wie viel sich die Geschwindigkeit wann erhöht hat gleichmäßig beschleunigte Bewegung und wie stark es bei gleichmäßiger Zeitlupe in 1 Sekunde abgenommen hat.

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Beispiel: Ein Radfahrer bewegt sich mit der Beschleunigung a=5m/s2, dann nimmt seine Geschwindigkeit jede Sekunde die folgenden Werte an:

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Durchschnittliche und momentane Beschleunigung Die Größe, die die Geschwindigkeitsänderungsrate charakterisiert, wird Beschleunigung genannt. Die durchschnittliche Beschleunigung ist ein Wert, der dem Verhältnis der Geschwindigkeitsänderung zur Zeitspanne entspricht, in der diese Änderung auftrat: аср = v/t. Wenn v1 und v2 Momentangeschwindigkeiten zu den Zeitpunkten t1 und t2 sind, dann ist v=v2-v1, t=t2-t1. Die Momentanbeschleunigung ist die Beschleunigung eines Körpers zu einem bestimmten Zeitpunkt. Dies ist eine physikalische Größe, die dem Grenzwert des Verhältnisses der Geschwindigkeitsänderung zum Zeitintervall, in dem diese Änderung auftrat, entspricht, da das Zeitintervall gegen Null tendiert: amgn = lim t-->0 v/t.

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Grundgleichungen.

„Bewegung von Körpern“ – Grundbegriffe der Kinematik. Und auf dem Diagramm gibt es keinen solchen Zeitraum, der länger als 5 Minuten dauert. Welcher Körper bewegt sich am schnellsten? Intensiver Vorbereitungskurs für das One Staatsexamen. – M.: Iris-Press, 2007. Relativität der Bewegung. Die zurückgelegte Strecke ist die Länge der Flugbahn, die der Körper in einer bestimmten Zeit t zurücklegt.

„Gleichmäßige und ungleichmäßige Bewegung“ – Merkmale dieser Bewegung. Verschiebung (zurückgelegte Strecke) Zeit Geschwindigkeit. Merkmale ungleichmäßiger Bewegung. Gleichmäßige Bewegung. Die Geschwindigkeit eines Körpers bei gleichförmiger Bewegung lässt sich mit der Formel bestimmen. Jablonewka. Die Geschwindigkeit eines Körpers bei ungleichmäßiger Bewegung kann mit der Formel bestimmt werden. Ungleichmäßige Bewegung.

„Das Konzept der Kinematik“ – Vektorgrößen. Der Wert gibt die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit an. Vektor a. Winkelgeschwindigkeitsvektor. Einheitsvektor. Ein Vektor, der den Startpunkt (1) der Bewegung mit dem Endpunkt (2) verbindet. Vektoraddition von Geschwindigkeiten. In Lehrbüchern werden Vektoren durch Fettschrift gekennzeichnet. Wählen wir ein rechteckiges Koordinatensystem.

„Untersuchung der Bewegung eines Körpers im Kreis“ – Bewegung von Körpern im Kreis. Führen Sie den Test durch. Bewegungsdynamik von Körpern im Kreis. Lösen Sie das Problem. P. N. Nesterov. Entscheiden Sie selbst. Wir prüfen die Antworten. Grundniveau. Algorithmus zur Lösung von Problemen. Körpergewicht. Studium der Problemlösungsmethode.

„Bewegung eines Körpers im Kreis“ – Mit welcher linearen Geschwindigkeit warf der Wolf den Hut. Periode bei gleichförmiger Kreisbewegung. Der Minutenzeiger einer Uhr ist dreimal länger als der Sekundenzeiger. Die Beschleunigung ist direkt proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit. Mit welcher Mindestgeschwindigkeit sollte sich das Anziehungsflugzeug bewegen? Winkelbewegung. Winkelgeschwindigkeit.

„Kinematik eines Punktes“ – Coriolis-Beschleunigung. Satz von Euler. Kinematik eines starren Körpers. Allgemeiner Fall zusammengesetzte Körperbewegung. Planparallele Bewegung eines starren Körpers. Komplexe Punktbewegung. Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung. Ursachen der Coriolis-Beschleunigung. Transformation von Rotationen. Komplexe Bewegung eines starren Körpers.