علم الحركة: التاريخ ، المبادئ ، الصيغ ، التمارين - جسدي - بدني - 2026

علم الحركة (بشكل أكثر تحديدًا الميكانيكا الكلاسيكية) هو مجال الفيزياء الذي يهتم بدراسة حركة الأجسام دون مراعاة أسباب ذلك. يركز على دراسة مسارات الأجسام بمرور الوقت من خلال استخدام مقادير مثل الإزاحة والسرعة والتسارع.

بعض القضايا التي تتناولها الكينماتيكا هي السرعة التي يسافر بها القطار ، والوقت الذي تستغرقه الحافلة للوصول إلى وجهتها ، والتسارع الذي تتطلبه الطائرة في وقت الإقلاع للوصول إلى السرعة اللازمة للإقلاع ، من بين أمور أخرى.

للقيام بذلك ، تستخدم الكينماتيكا نظام إحداثيات يسمح بوصف المسارات. يسمى نظام الإحداثيات المكاني هذا بالنظام المرجعي. الديناميات هي فرع الفيزياء الذي يتعامل مع دراسة الحركات مع مراعاة أسبابها (قوى).

التاريخ

من الناحية اللغوية ، نشأت كلمة علم الحركة من المصطلح اليوناني κινηματικος (kynēmatikos) ، مما يعني الحركة أو الإزاحة. ليس من المستغرب أن السجل الأول للدراسات عن الحركة يتوافق مع الفلاسفة وعلماء الفلك اليونانيين.

ومع ذلك ، لم يكن حتى القرن الرابع عشر عندما ظهرت المفاهيم الأولى عن علم الحركة ، والتي تقع ضمن عقيدة شدة الأشكال أو نظرية الحسابات (الحسابات). تم إجراء هذه التطورات من قبل العلماء ويليام هيتسبري وريتشارد سوينيشيد ونيكولاس أوريسم.

في وقت لاحق ، حوالي عام 1604 ، أجرى جاليليو جاليلي دراساته حول الحركة في السقوط الحر للأجساد ، وعن الكرات على الطائرات المائلة.

من بين أمور أخرى ، كان جاليليو مهتمًا بفهم كيفية تحرك الكواكب ومقذوفات المدافع.

مساهمة بيير فارينيون

تعتبر بداية علم الحركة الحديثة قد حدثت مع تقديم بيير فارينيون في يناير 1700 في الأكاديمية الملكية للعلوم في باريس.

في هذا العرض التقديمي ، قدم تعريفًا لمفهوم التسارع وأوضح كيف يمكن استنتاجه من السرعة اللحظية ، باستخدام حساب التفاضل فقط.

على وجه التحديد ، صاغ André-Marie Ampère مصطلح علم الحركة ، الذي حدد محتويات الكينماتيكا ووضعها في مجال الميكانيكا.

أخيرًا ، مع تطوير ألبرت أينشتاين لنظرية النسبية الخاصة ، بدأت فترة جديدة. هذا ما يُعرف بالحركية النسبية ، حيث لم يعد المكان والزمان لهما طابع مطلق.

ماذا تدرس؟

تركز علم الحركة على دراسة حركة الأجسام دون الخوض في تحليل أسبابها. لهذا يستخدم حركة نقطة مادية ، كتمثيل مثالي للجسم أثناء الحركة.

البداية

تتم دراسة حركة الأجسام من وجهة نظر مراقب (داخلي أو خارجي) في إطار نظام مرجعي. وهكذا ، فإن علم الحركة يعبر رياضيًا عن كيفية تحرك الجسم من اختلاف إحداثيات موضع الجسم مع مرور الوقت.

بهذه الطريقة ، لا تعتمد الوظيفة التي تسمح بالتعبير عن مسار الجسم على الوقت فحسب ، بل تعتمد أيضًا على السرعة والتسارع.

في الميكانيكا الكلاسيكية يعتبر الفضاء مساحة مطلقة. لذلك ، فهي مساحة مستقلة عن الأجسام المادية وإزاحتها. وبالمثل ، يعتبر أن جميع القوانين الفيزيائية يتم الوفاء بها في أي منطقة من الفضاء.

بالطريقة نفسها ، تعتبر الميكانيكا الكلاسيكية أن الوقت هو وقت مطلق يمر بنفس الطريقة في أي منطقة من الفضاء ، بغض النظر عن حركة الأجسام وأي ظاهرة فيزيائية قد تحدث.

الصيغ والمعادلات

سرعة

السرعة هي المقدار الذي يسمح لنا بالربط بين الفضاء الذي يتم السفر فيه والوقت المستخدم للسفر فيه. يمكن الحصول على السرعة من خلال اشتقاق الموضع بالنسبة إلى الوقت.

ت = دس / دت

في هذه الصيغة ، تمثل s موضع الجسم ، و v هي سرعة الجسم و t هي الوقت.

التسريع

التسارع هو المقدار الذي يجعل من الممكن ربط التباين في السرعة بالوقت. يمكن الحصول على التسارع من خلال اشتقاق السرعة فيما يتعلق بالوقت.

أ = dv / dt

في هذه المعادلة ، تمثل a عجلة الجسم المتحرك.

حركة خط موحدة

كما يوحي اسمها ، فهي حركة تحدث فيها الحركة في خط مستقيم. نظرًا لأنها موحدة ، فهي حركة تكون فيها السرعة ثابتة وبالتالي يكون التسارع فيها صفرًا. معادلة الحركة المستقيمة المنتظمة هي:

ق = ق ₀ + ت /

في هذه الصيغة s ₀ يمثل الموضع الأولي.

حركة مستقيمة متسارعة بشكل منتظم

مرة أخرى ، إنها حركة تحدث فيها الحركة في خط مستقيم. نظرًا لأنه يتم تسريعها بشكل منتظم ، فهي حركة لا تكون فيها السرعة ثابتة ، لأنها تختلف نتيجة للتسارع. معادلات الحركة المستقيمة المعجلة بشكل موحد هي كما يلي:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ t + 0.5 ∙ عند ²

في هذه v ₀ هي السرعة الابتدائية وهي العجلة.

تمرين حل

يتم التعبير عن معادلة حركة الجسم بالتعبير التالي: s (t) = 10t + t ². تحديد:

أ) نوع الحركة.

إنها حركة متسارعة بشكل منتظم ، حيث أن لها تسارع ثابت قدره 2 م / ث ².

v = ds / dt = 2t

أ = dv / dt = 2 م / ث ²

ب) الوضع 5 ثوان بعد بدء الحركة.

ق (5) = 10 5 + 5 ² = 75 م

ج) السرعة عند مرور 10 ثوانٍ منذ بدء الحركة.

v = ds / dt = 2t

الخامس (10) = 20 م / ث

د) الوقت المستغرق للوصول إلى سرعة 40 م / ث.

ت = 2 ت

40 = 2 طن

ر = 40/2 = 20 ثانية

المراجع

1. ريسنيك وهاليداي وكرين (2002). حجم الفيزياء 1. Cecsa.
2. توماس والاس رايت (1896). عناصر الميكانيكا بما في ذلك علم الحركة وعلم الحركة والإحصاء. E و FN Spon.
3. بي بي تيودوريسكو (2007). معادلات الحركة. الأنظمة الميكانيكية ، النماذج الكلاسيكية: ميكانيكا الجسيمات. سبرينغر.
4. معادلات الحركة. (و). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 28 أبريل 2018 ، من es.wikipedia.org.
5. معادلات الحركة. (و). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 28 أبريل 2018 ، من en.wikipedia.org.