운동학 - 개념, 요소 및 예제
우리는 운동학이 무엇인지, 그리고 이 물리학 분야의 기원이 무엇인지 설명합니다. 운동학 요소 및 응용 사례.
운동학의 기본 요소는 공간, 시간, 이동성 세 가지입니다.
운동학이란 무엇입니까?
운동학은 동기를 부여하는 힘의 근원을 고려하지 않고 고체 물체의 움직임과 그 궤적을 시간의 함수로 연구하는 물리학 의 한 분야입니다 . 이를 위해 움직이는 물체의 속도( 단위 시간당 변위 의 변화 )와 가속도 (속도의 변화) 가 고려됩니다 .
운동학의 기원은 갈릴레오 갈릴레이와 같은 천문학자와 철학자들이 천상의 별들의 움직임을 이해하기 위해 경사면과 자유 낙하에서 구의 움직임을 관찰했던 고대 천문학 으로 거슬러 올라갑니다 . 니콜라스 코페르니쿠스, 티코 브라헤, 요하네스 케플러의 연구와 함께 이 연구는 아이작 뉴턴이 세 가지 운동 법칙을 공식화하는 데 참고 자료가 되었으며 , 이 모든 것이 함께 18세기 초 현대 운동학의 기초가 되었습니다.
프랑스의 Jean Le Rond d'Alembert, Leonhard Euler 및 André-Marie Ampère의 공헌은 Ampère 자신 이 운동학 (그리스어 kinéin 에서 유래, 움직이다, 움직이다) 으로 세례를 받은 이 분야 의 확립에 핵심 이었습니다.
훨씬 나중에 나온 알베르트 아인슈타인의 상대성 이론은 이 분야를 뒤집어 놓고 빛의 속도 와 같이 시간과 공간 이 절대적인 차원이 아닌 상대론적 운동학을 발견하게 되었습니다 .
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운동학의 요소
운동학의 기본 요소는 공간, 시간, 이동성의 세 가지입니다 . 우리는 고전 역학 에서 처음 두 개(시간과 공간)가 이동체와 독립적이고 존재하기 이전의 절대적인 차원 이라는 점을 고려해야 합니다 .
공간은 유클리드 기하학으로 설명되고, 시간은 우주 의 모든 지역에서 고유한 것으로 간주되며 , 모빌은 움직이는 모든 신체가 될 수 있습니다 . 가장 단순한 이동체는 입자 입니다 (그들의 연구는 입자 운동학 분야를 열었습니다). 그러나 더 자주 강체 고체가 고려됩니다(입자 시스템과 유사하며 우리가 물체 또는 물체로 알고 있는 것에 해당함).
그런 의미에서 고전 운동학은 다음과 같은 유형의 움직임을 고려합니다.
균일한 직선 운동. 물체는 직선에서 가속도가 0인 일정한 속도 v로 움직입니다.
균일하게 가속된 직선 운동. 물체는 시간이 지남에 따라 선형적으로 변하는 속도(가속도가 일정하기 때문에)로 움직입니다.
단순 조화 운동. 이는 신체가 주어진 방향 과 규칙적인 시간 단위로 평형점을 중심으로 진동하는 주기적인 앞뒤 운동입니다 .
포물선 운동. 이는 두 가지 서로 다른 직선 운동의 구성입니다. 하나는 수평이고 일정한 속도이고 다른 하나는 수직이고 균일하게 가속됩니다.
균일한 원운동. 이름에서 알 수 있듯이, 경로를 따라 완벽한 원을 그리며 시간이 지나도 속도 모듈을 변하지 않게 유지하는 무브먼트입니다.
균일하게 가속된 원운동. 경로를 따라 완벽한 원을 그리는 무브먼트이지만 시간이 지남에 따라 모듈에 따라 속도가 달라집니다.
복합 조화 운동 . 이는 서로 다른 방향으로 다양한 단순 조화 운동의 조합입니다.
운동학의 예
시계 바늘은 균일한 원 운동을 나타냅니다.
지구상에서 알려진 대부분의 움직임은 운동학 연구의 좋은 예입니다. 예를 들어, 신체의 추락은 지구 가 모든 물체에 가하는 중력 에 의해 균일하게 가속되는 움직임입니다 . 이 힘은 우리가 무게 라고 부르는 것으로 , 행성의 중심을 향합니다.
또 다른 예는 스프링과 같은 탄성체에 매달린 몸체 로 , 그 움직임은 우리가 가하는 힘에 따라 단순하거나 복잡한 조화를 이룹니다.
마지막으로, 시계 바늘의 움직임 이나 원심 분리기 내부의 느슨한 물체(예: 세탁기의 옷)의 움직임은 각각 균일하거나 가속된 원 운동을 보여줍니다.
