Kinematika

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Klasična mehanika
povijest klasične mehanike
kronologija klasične mehanike

Kinematika (franc. cinématique, prema grč. ϰίνημα, genitiv ϰıνηματος: gibanje) je grana mehanike koja proučava gibanje tijela, bez obzira na njegove uzroke (sila). Naziv je 1834. uveo André-Marie Ampère. Gibanje točke ili čestice u prostoru, to jest njezina putanja, brzina i ubrzanje, potpuno je određeno ako je poznata promjena njezinih triju koordinata položaja u vremenu. Gibanje krutoga tijela određeno je poznavanjem gibanja jedne točke tijela i promjene orijentacije tijela prema koordinatnim osima u vremenu. Kinematika mehanizama proučava gibanje sastavnih dijelova mehanizama, neovisno o uzrocima gibanja. [1]

Translatorno gibanje ili pravocrtno gibanje je gibanje u kojem sve točke krutog tijela u jednom trenutku imaju istu brzinu i prevale isti put, i zato je svaka na tom tijelu za vrijeme gibanja sama sebi paralelna.
Uobičajeno je da se slobodni pad uzima kao primjer jednolikog ubrzanog gibanja (gibanja sa stalnim ubrzanjem). Pritom se pretpostavlja da nema otpora zraka ili trenja.
Prikaz promjene brzine lopte u slobodnom padu, pod konstantnom silom gravitacije.
Kosi hitac projektila koji je izbačen brzinom 10 m/s pod različitim kutevima (u vakuumu).

Gibanje[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Gibanje

Gibanje je osnovni pojam u mehanici, određen (definiran) kao promjena položaja tijela u odnosu na neki sustav (referentni sustav) tijekom vremena. Gibanjem čestica (molekula, atoma, subatomskih čestica) bavi se fizika u širem smislu. Dvije su osnovne vrste gibanja translacija ili pravocrtno gibanje (mijenjanje položaja bez promjene orijentacije) i rotacija (vrtnja tijela). Promjena položaja točke tijela u vremenu jest brzina, a promjena kuta zakreta u vremenu kod vrtnje tijela oko osi jest kutna brzina. Važnija su gibanja oscilatorna (titranje), gibanje valova i toplinska (termička) gibanja (oscilacije kristalne rešetke, Brownovo gibanje). Uz gibanje tijela, odnosno čestice, vezani su pojmovi kinetičke energije, količine gibanja, i momenta količine gibanja (kutna količina gibanja). Te se veličine mijenjaju samo pod djelovanjem sila. Prenošenje zvučnih valova također predstavlja gibanje s prijenosom energije i impulsa, a toplinskim gibanjem prenosi se toplinska energija (toplina) [2]

Prvi Newtonov zakon[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Newtonovi zakoni gibanja

Prvi Newtonov zakon (zakon tromosti ili inercije) tvrdi da svako tijelo ostaje u stanju mirovanja ili jednolikoga gibanja po pravcu dok ga neka vanjska sila ne prisili da to stanje promijeni. Taj je aksiom Isaac Newton preuzeo od Galilea Galileija, koji ga je izveo već 1638.

Translacija[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Translacija

Translacija (lat. translatio: prijenos) ili translacija krutoga tijela, u mehanici, je gibanje krutoga tijela bez rotacije pri kojemu se sve točke tijela gibaju po jednakim putanjama. [3] Translatorno gibanje ili pravocrtno gibanje je gibanje u kojem sve točke krutog tijela u jednom trenutku imaju istu brzinu i prevale isti put, i zato je svaka na tom tijelu za vrijeme gibanja sama sebi paralelna. [4]

Jednoliko pravocrtno gibanje[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Jednoliko pravocrtno gibanje

Jednoliko pravocrtno gibanje ili jednoliko gibanje po pravcu je gibanje tijela bez ubrzanja. Tijelo se giba uvijek istom brzinom v i tijekom čitavog puta prevaljuje uvijek jednake puteve s. Jednadžba za brzinu tijela tijekom jednolikog pravocrtnog gibanja je:

 v={ s\over t}

Jednoliko ubrzano gibanje po pravcu[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Jednoliko ubrzano gibanje po pravcu

Jednoliko ubrzano gibanje po pravcu ili jednoliko ubrzano pravocrtno gibanje je gibanje po pravcu kod kojega se ubrzanje (akceleracija) ne mijenja, to jest to je gibanje stalnim (konstantnim) ubrzanjem. To znači da je pravo ubrzanje jednako srednjem (prosječnom) u bilo kojem vremenskom razmaku (intervalu). Posve isto značenje ima određenje da se kod jednoliko ubrzanog gibanja po pravcu brzina promijeni za jednake iznose u jednakim vremenskim razmacima (intervalima). Veličine koje opisuju gibanje su ubrzanje, brzina i pređeni put, te se kao funkcije vremena opisuju sljedećim jednadžbama [5]:

 a = konst.
 v = a \cdot t+v_0
 s ={a \over 2} \cdot t^2+v_0 \cdot t

Slobodni pad[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Slobodni pad

Slobodni pad je jednoliko ubrzano pravocrtno gibanje tijela bez početne brzine, uzrokovano djelovanjem Zemljine privlačne sile ili sile teže (gravitacija), kao i pojava težine tijela. Pri tome tijelo pri padu uz stalno ubrzanje prevaljuje sve veći put, jer je brzina pada sve veća. Važno je napomenuti da ubrzanje tijela ne ovisi o masi tijela. U slobodnom padu prevaljeni put tijela koje slobodno pada (inače se označava sa s) je u ovom slučaju visina s koje tijelo pada te se označava s h, akceleracija ili ubrzanje (inače se označava s a) je u ovom slučaju gravitacija te se označava s g, vrijeme s t, a brzina s v. Jednadžba jednolikog ubrzanog gibanja po pravcu:

v=a \cdot t

postaje jednadžba slobodnog pada:

v=g \cdot t

Jednadžba koja opisuje zavisnost vremena o visini s koje tijelo pada i gravitaciji, glasi:

{t^2}=\frac{2 \cdot h}{g}   =>   t=\sqrt\frac{2 \cdot h}{g}   =>   h=\frac{g \cdot t^2}{2}=\frac{v \cdot t}{2}

Jednadžba koja opisuje zavisnost brzine o visini s koje tijelo pada i gravitaciji, glasi:

{v^2}={2 \cdot h \cdot g}   =>   v=\sqrt{2 \cdot h \cdot g}   =>   h=\frac{v^2}{2 \cdot g}

Ono što je vidljivo jest da bez otpora zraka (vakum) da slobodni pad nije ovisan o težini nekog tijela koji je u slobodnom padu, već je isključivo ovisan o sili teže.

Kosi hitac[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Kosi hitac

Kosi hitac je krivocrtno gibanje nastalo kada vektor početne brzine izbačenog tijela zatvara kut horizontalom i vertikalom. Putanja tijela ima oblik parabole s tjemenom na vrhu. Na izbačeno tijelo djeluje vektor kose početne brzine te ubrzanje zemljine sile teže.

Hitac je izbačaj tijela u prostor i složeno gibanje koje nastane kada na izbačeno tijelo djeluje sila teža. Ovisno o smjeru vektora početne brzine prema sili teži, hitac može biti horizontalni ili vodoravni (gibanje materijalne točke koja je izbačena vodoravno u polju sile teže), vertikalni ili okomiti (gibanje materijalne točke koja je izbačena u polju sile teže vertikalno prema gore ili prema dolje) i kosi (gibanje materijalne točke koja je izbačena u polju sile teže pod oštrim kutom prema vodoravnoj ravnini). Ako je otpor zraka zanemariv, putanja gibanja je parabola. [6]

Vrtnja ili rotacija[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Vrtnja

Vrtnja ili rotacija (lat. rotatio: okretanje, obrtanje), u fizici, je okretanje krutoga tijela oko osi. Točke tijela u vrtnji opisuju kružnice kojima je središte na osi vrtnje, miruju jedino točke na osi vrtnje. Vrtnja može biti jednolika, jednoliko ubrzana ili nepravilna. [7]

Jednoliko gibanje po kružnici[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Jednoliko gibanje po kružnici

Jednoliko gibanje po kružnici ili jednoliko kružno gibanje je takvo kružno gibanje kod kojega brzina ne mijenja iznos. Promatra se gibanje točke ili čestice (tijela zanemarive veličine) po kružnici. Kod većeg tijela promatra se gibanje po kružnici njegovog centra masa. Svako jednoliko gibanje može se odrediti kao gibanje kod kojega točka (tijelo) u jednakim vremenskim intervalima (vremenskim razmacima) prelazi jednake puteve. To znači da su prosječni iznosi brzine u svim vremenskim razmacima jednaki, to jest da brzina ne mijenja iznos. Prilikom jednolike vrtnje (rotacije) krutog tijela oko nepomične osi, ne mijenja se njegova kutna brzina, a njegove se točke jednoliko kružno gibaju po kružnicama okomitima na tu os, kojima je središte na toj osi.

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. kinematika, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  2. gibanje, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  3. translacija, [3] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  4. Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
  5. I. Levanat: Fizika za TVZ - Kinematika i dinamika Tehničko veleučilište u Zagrebu (2010)
  6. hitac, [4] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  7. rotacija ili vrtnja, [5] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.