Cinématique

Nous expliquons ce qu'est la cinématique, quelles études, ses principes et donnent plusieurs exemples

La cinématique étudie le mouvement du ballon du panier. Un modèle simple suppose qu'il s'agit d'une particule représentée par son centre de masse

Qu'est-ce que la cinématique?

La cinématique C'est la branche de la physique classique qui ne traite que de la description du Mouvement des corps, sans prendre en compte les interactions qui ont provoqué ce mouvement.

Le mouvement d'un corps en général peut se décomposer en deux: Un mouvement de traduction et une de rotation. Mais si l'objet est suffisamment petit, qui s'occupe presque d'un point, alors le mouvement n'est que la translation, c'est pourquoi le concept de particule est utile en physique.

En physique, une particule est un point matériel, c'est-à-dire un point de pâte. La description du mouvement d'un corps étendu peut être complexe, mais elle est assez simplifiée si nous considérons un point appelé le centre de masse, car ce point se comporte comme si toute la masse y était concentrée.

Si l'objet est symétrique et homogène, le centre de masse coïncide avec son centre géométrique.

Par exemple, le mouvement translationnel de la lune par rapport à la Terre est le mouvement du point central de la lune. De même, si vous vouliez décrire le mouvement d'une balle de basket-ball, il suffit de décrire le mouvement de son centre de pâte, un point qui représente le mouvement de translation de toute la balle.

Principes cinématographiques

La cinématique translationnelle est la description du mouvement d'un point de pâte matériel m, appelé "la particule".

Pour localiser la particule nécessite Un système de référence, c'est-à-dire un point à partir duquel la particule est observée.

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Trois axes mutuellement perpendiculaires, appelés essieux cartésiens, qui servent à définir la position d'un point dans l'espace à travers un système de coordonnées passant à travers le système de référence à travers un système de coordonnées.

En plus du système ou du cadre de référence, les amplitudes cinématiques suivantes sont définies, avec lesquelles le mouvement est décrit:

• La position de la particule, à un certain moment d'observation, c'est le vecteur qui commence à l'origine du système de référence et va à son emplacement. Ce vecteur dépend des coordonnées d'espace, qui à leur tour dépendent du temps.
• La vitesse C'est la prochaine quantité d'intérêt de film, qui est une mesure du changement de position par unité de temps. Se rend compte à quelle vitesse ou variable le mouvement est.
• Accélération, défini comme le changement de vitesse par unité de temps. En mécanique classique, l'accélération est proportionnelle à la force nette sur la particule, étant la constante de proportionnalité sa propre masse.

Types de mouvement dans la cinématique

Dans la cinématique, les types de mouvement sont classés en fonction de la trajectoire et de la valeur d'accélération. De cette façon, les types de mouvement suivants se distinguent:

1. Mouvement rectiligne uniforme (MRU): Lorsque la trajectoire est une ligne droite et que l'accélération est nul.
2. Mouvement rectiligne uniformément accéléré (MRUA): Si la particule suit une ligne droite et que l'accélération est constante et parallèle à vitesse.
3. Mouvement rectiligne uniformément retardé (MRUR): Lorsque la trajectoire est une ligne, mais l'accélération pointe dans la direction contraire à la vitesse.
4. Mouvement parabolique: C'est un mouvement dans le plan vertical qui entraîne une trajectoire parabolique et se produit lorsqu'un objet est jeté dans l'air. Le mouvement parabolique est la superposition d'un mouvement rectiligne horizontal uniforme et d'un mouvement vertical accéléré.
5. Mouvement circulaire uniforme (MCU): Il se produit lorsque la particule se déplace sur un cercle, décrivant des arcs égaux en temps égal.
6. Mouvement circulaire uniformément accéléré (MCUA): C'est celui qui se produit lorsque la particule se déplace sur un cercle, de sorte que l'arc voyageant augmente au fil du temps après une loi quadratique.

Peut vous servir: vagues longitudinales: caractéristiques, différences, exemples Dans le mouvement rectiligne uniforme, le mobile parcourt des distances égales en temps égal, comme indiqué sur la figure

Exemples cinématographiques

Vitesse et vitesse

La vitesse est la mesure avec laquelle la position d'un objet change. En quelques termes précis, on peut dire qu'une voiture va plus vite qu'une autre si sa position change davantage dans la même période.

La vitesse est le quotient de la distance parcourue entre le temps utilisé pour parcourir cette distance.

À titre d'exemple, deux voitures de sport vont, un jaune et les autres voitures rouges.

Un observateur sur le rivage de la route mesure le temps qu'il faut à chacun pour parcourir une section de 500 m et a constaté que la voiture jaune prenait un temps de 10 s, tandis que Red a pris 25 s.

Ainsi, la vitesse de la voiture jaune est:

500 m / 10 s = 50 m / s = 180 km / h

Alors que la voiture rouge a une vitesse de:

500 m / 25 s = 20 m / s = 72 km / h

L'observateur est sûr que la voiture jaune va plus vite que le rouge. Cependant, pour connaître la vitesse des voitures, il est également nécessaire de connaître la direction du mouvement.

Si l'observateur établit que de gauche à droite, c'est la direction positive et que la voiture jaune va dans cette direction, sa vitesse sera de +180 km / h.

Mais si la voiture rouge vient dans la direction opposée, alors sa vitesse sera de -72 km / h.

Vitesse instantanée et vitesse moyenne

Lorsque les objets se déplacent peuvent avoir des variations instantanées de leur vitesse, en fait, c'est la situation la plus courante.

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Par exemple, en un instant étant donné le compteur de vitesse d'une voiture de 50 km / h, mais progressivement sa valeur descend jusqu'à 0 km / h en raison d'un feu rouge. Ensuite, la lumière passe au vert et le compteur de vitesse commence à atteindre une valeur de 40 km / h et reste comme ça jusqu'à ce que la voiture s'arrête à nouveau.

Dans un cas comme celui-ci, la vitesse change à chaque instant.

Si l'itinéraire précédent était effectué en un temps total de 60 minutes et que la distance totale parcourue était de 20 km, la vitesse moyenne était:

20 km / 60 min = 20 km / 1 h = 20 km / h.

Mais en dehors de cela, la vitesse moyenne n'informe pas sur les variations qui se sont produites en attendant.

Accélération

L'accélération est le changement de vitesse par unité de temps. La vitesse peut changer en raison des variations dans:

• La rapidité
• L'adresse
• Les deux en même temps

Les objets qui tombent dans une accélération de l'automne libre, car à chaque instant leur vitesse est en augmentation. L'accélération des corps à la surface de la terre est approximativement g = 10 m / s², ce qui signifie que la vitesse pendant la chute augmente de 10 m / s pour chaque seconde écoulée.

Par exemple, un objet libéré du repos pendant 2 secondes de chute acquiert une vitesse de 20 m / s, étant la distance de diminution de 20 mètres.

Mais si la chute se produit pendant 4 secondes, elle acquiert une vitesse de 40 m / s et la distance parcourue pendant sa descente est évidemment plus grande: 80 m.