Physik ist eine Wissenschaft, die die Natur und ihre Phänomene untersucht. Einer der Hauptbereiche der Physik ist die Mechanik, die wiederum in Dynamik und Kinematik unterteilt ist.
Die Kinematik untersucht die Bewegung von Körpern unabhängig von den Gründen, die diese Bewegung verursachen. Sie beschreibt und untersucht Größen wie Zeit, Bewegung, Geschwindigkeit und Beschleunigung.
Die grundlegenden Formeln der Kinematik umfassen Formeln für gleichmäßige geradlinige Bewegung, gleichmäßige geradlinige Bewegung und Kreisbewegungen. Kinematikformeln ermöglichen es Ihnen, die Geschwindigkeit und Bewegung des Körpers in verschiedenen Situationen zu berechnen.
- Geschwindigkeit: v = s/t
- Verschiebung: s = v*t
- Zeit: t = s/v
- Durchschnittliche Geschwindigkeit: vsr = (v1 + v2) / 2
- Verschiebung: s = vsp * t
- Geschwindigkeit bei gleichmäßiger Bewegung: v = v0 + a * t
- Bewegung bei gleichmäßiger Bewegung: s = v0 * t + (a * t^2) / 2
- Umfang länge: L = 2 * π * r
- Geschwindigkeit: v = L / T = 2 * π * r / t
- Zeitraum: T = t
- Winkelgeschwindigkeit: ω = 2 * π / T = 2 * π / t
- Zentripetale Beschleunigung: ADC = v^2 / r = (2 * π * r / t)^2 / r = (4 * π^2 * r) / t^2
Die Dynamik untersucht die Bewegung von Körpern unter Berücksichtigung der Gründe, die diese Bewegung verursachen. Die Dynamik basiert auf dem zweiten Newtonschen Gesetz, das eine Verbindung zwischen Kraft, Masse und Körperbeschleunigung herstellt.
Zu den Grundformeln der Dynamik gehören die Formeln des zweiten Newtonschen Gesetzes, die Arbeit und die Energie des Körpers. Dynamikformeln ermöglichen es Ihnen, Beschleunigung, Kraft und Körperleistung in verschiedenen Situationen zu berechnen.
Grundprinzipien der Dynamik in der Physik
Die Grundprinzipien der Dynamik sind das Trägheitsgesetz, das zweite Newtonsche Gesetz und das Gesetz der Interaktion.
Das Gesetz der Trägheit besagt, dass der Körper in Ruhe bleibt oder sich gleichmäßig geradlinig bewegt, bis eine äußere Kraft darauf wirkt.
Newtons zweites Gesetz formuliert die Beziehung zwischen Kraft, Körpergewicht und Beschleunigung. Nach diesem Gesetz ist die Beschleunigung des Körpers proportional zur darauf angewendeten Kraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse.
Das Gesetz der Interaktion legt fest, dass es für jede Aktion eine modulgleiche und entgegengesetzte Gegenwirkung gibt.
Um die Probleme der Dynamik zu lösen, werden auch Formeln verwendet, um die Arbeit von Kraft, kinetischer Energie und potenzieller Energie des Körpers zu berechnen.
Das Verständnis und die Anwendung der Grundprinzipien der Dynamik ermöglichen es, verschiedene Bewegungen in der Mechanik und anderen Bereichen der Physik zu analysieren und zu beschreiben.
Newtons Gesetze
1. Newtons erstes Gesetz oder das Gesetz der Trägheit: der Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich geradlinig und gleichmäßig weiter, bis eine äußere Kraft auf ihn wirkt. Wenn die Summe aller äußeren Kräfte, die auf den Körper wirken, Null ist, bleibt der Körper in Ruhe oder Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.
2. Newtons zweites Gesetz oder Bewegungsgesetz: die Beschleunigung des Körpers ist direkt proportional zur Kraft, die auf ihn wirkt, und umgekehrt proportional zu seiner Masse. Mathematisch kann dies als F = ma geschrieben werden, wobei F für Kraft, m für Körpergewicht und a für Beschleunigung steht.
3. Newtons drittes Gesetz oder Interaktionsgesetz: wenn Körper A mit einer gewissen Kraft auf Körper B wirkt, wirkt Körper B mit einer Kraft derselben Größe, aber der entgegengesetzten Richtung auf Körper A. Die Kräfte, die auf zwei Körper wirken, sind immer gleich groß und in der Richtung entgegengesetzt.
Newtons Gesetze sind in der Physik grundlegend und ermöglichen es Ihnen, verschiedene Bewegungsprozesse von Körpern im Raum zu beschreiben und zu erklären.
Das Konzept der Körperinteraktion
In der Physik beschreibt das Konzept der Interaktion von Körpern den Prozess, bei dem zwei oder mehr Körper aufeinander einwirken. Die Wechselwirkung kann durch Kräfte an und in den Körpern stattfinden.
| Art der Interaktion | Die Beschreibung |
|---|---|
| Mechanische Wechselwirkung | Mechanische Wechselwirkung beinhaltet die Übertragung mechanischer Energie oder Kraft zwischen Körpern. Zum Beispiel die Kollision von Körpern oder das Zusammenwirken von Körpern durch Federn oder feste Oberflächen. |
| gravitative Wechselwirkung | Die Gravitationswechselwirkung ist die Anziehungskraft von Massen von Objekten zueinander. Es wird durch das Gesetz der weltweiten Gravitation beschrieben, wonach Massenkörper von Kräften angezogen werden, die proportional zu ihren Massen sind und umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung zwischen ihnen sind. |
| elektromagnetische Wechselwirkung | Elektromagnetische Wechselwirkung tritt zwischen geladenen Teilchen wie Elektronen und Protonen auf. Es wird durch die Gesetze der Elektrostatik und Elektrodynamik beschrieben und umfasst Anziehungs- und Abstoßungskräfte, die auftreten, wenn geladene Objekte in Kontakt kommen. |
Das Zusammenspiel von Körpern kann sowohl kontaktfähig sein, wenn Körper miteinander in Berührung kommen, als auch kontaktlos sein, wenn die Körper in einer Entfernung aufeinander einwirken.
Arbeit und Energie
Formel zur Berechnung der Arbeit:
W = F * s * cos(α),
- W - arbeit (J);
- F - energie (N);
- s - bewegung (m);
- α - der Winkel zwischen der Kraftrichtung und der Bewegungsrichtung (°).
Energie - es ist die Fähigkeit des Systems, Arbeit zu erledigen. Es gibt verschiedene Arten von Energie: kinetische Energie, potentielle Energie, mechanische Energie usw.
Formeln zur Berechnung der Energie:
- kinetische Energie:Ek = 0.5 * m * v^2, wo:
- Ek - kinetische Energie (J);
- m - gewicht (kg);
- v - geschwindigkeit (m/s).
- potentielle Energie:Ep = m * g * h, wo:
- Ep - potentielle Energie (J);
- m - gewicht (kg);
- g - beschleunigung des freien Falls (9.8 m/s^2);
- h - höhe (m).
- mechanische Energie:Em = Ek + Ep.
Diese Formeln werden in der Physik häufig verwendet, um Probleme im Zusammenhang mit Arbeit und Energie in verschiedenen Systemen zu lösen.
Kinematik und Grundgesetze der Bewegung
Die Hauptkonzepte in der Kinematik sind zurückgelegte Strecke, Bewegung, Geschwindigkeit und Beschleunigung.
Laufstrecke - dies ist die Gesamtlänge des Weges, den der Körper in einer bestimmten Zeit zurückgelegt hat.
Unter Bewegung es wird eine Vektorgröße verstanden, die die Richtung und Länge des Weges von der Anfangsposition zur Endposition des Körpers angibt.
Geschwindigkeit - das Verhältnis der Bewegung zu der Zeitspanne, in der diese Bewegung stattfindet. Die Geschwindigkeit ist auch eine Vektorgröße und hat eine Richtung und eine Größe, die die Bewegung des Körpers anzeigt.
Beschleunigung - dies ist eine Geschwindigkeitsänderung im Laufe der Zeit. Es kann konstant sein oder sich im Laufe der Bewegung ändern.
Die Grundgesetze der Bewegung sind:
- Das Gesetz der Trägheit (Newtons erstes Gesetz). Der Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich gleichmäßig geradlinig, bis eine äußere Kraft auf ihn wirkt.
- Das Gesetz der Bewegung (Newtons zweites Gesetz). Die Kraft, die auf den Körper wirkt, entspricht dem Produkt seiner Masse, um diesen Körper zu beschleunigen. Die Formel lautet: F = m * a.
- Das Gesetz der Interaktion (Newtons drittes Gesetz). Für jede Aktion gibt es eine entgegengesetzte Richtung und eine gleich große Reaktion.
Diese Gesetze helfen, die Bewegung von Körpern unter verschiedenen Bedingungen und Krafteinflüssen zu beschreiben und zu erklären.
Trägheitskräfte und Newtons zweites Gesetz
Nach Newtons zweitem Gesetz ist die Kraft, die auf den Körper wirkt, dem Produkt des Körpergewichts gleich, um es zu beschleunigen:
wobei F Kraft ist, m Körpergewicht ist, a Beschleunigung ist.
Wenn also eine Kraft auf den Körper wirkt, erhält sie eine Beschleunigung, die proportional zu dieser Kraft ist und umgekehrt proportional zu ihrer Masse ist.
Auch das zweite Newtonsche Gesetz erlaubt es, die Kraft zu bestimmen, die benötigt wird, um die Geschwindigkeit des Körpers zu ändern. Wenn das Körpergewicht und seine Anfangs- und Endgeschwindigkeit bekannt sind, können Sie die auf den Körper wirkende Kraft anhand der folgenden Formel berechnen:
wobei F die Kraft ist, m das Körpergewicht ist, Δv die Änderung der Körpergeschwindigkeit ist, Δt die Zeit, in der diese Änderung stattgefunden hat.
Das zweite Newtonsche Gesetz gibt daher eine objektive Beschreibung der Wechselwirkung von Kraft und Masse, die es ermöglicht, die Bewegung des Körpers im Raum zu berechnen und vorherzusagen.
