קינמטיקה היא אחד הסעיפים החשובים של המכניקה, שמתחשבת בחוקי התנועה של גופים במרחב (הגורמים לתנועה נחקרים על ידי דינמיקה). במאמר זה נשקול את אחת הכמויות העיקריות של הקינמטיקה, נענה על השאלה: "מהו נתיב בפיזיקה?"
קונספט השביל
מהו נתיב בפיזיקה? זהו ערך השווה לאורך הקטע במרחב, שהגוף הנחקר התגבר עליו במהלך תנועתו. כדי לחשב את הנתיב, יש צורך לדעת לא רק את המיקום הראשוני והסופי של הגוף, אלא גם את מסלול התנועה שלו. ניתן לענות אחרת על השאלה מהו נתיב בפיזיקה. ערך זה מובן כאורך המסלול, כלומר הקו הדמיוני שלאורכו נע הגוף.
תווים שונים משמשים לציון הנתיב. אז, אם אנחנו מדברים על תנועה חד-ממדית, אז אנחנו יכולים להשתמש בסמל Δx, כאשר Δ פירושו שינוי בקואורדינטת x. בנוסף לסמל זה, האותיות s, l ו-h משמשות לעתים קרובות לציון הכמות הנבדקת, שתי האחרונות אומרות אורך וגובה, בהתאמה. כךלפיכך, בקינמטיקה, ניתן למצוא את האות s לרוב כדי לציין נתיב.
אם ידוע שהגוף נע בקו ישר במרחב תלת מימדי, והקואורדינטות של מיקומו ההתחלתי ידועות (x0; y 0; z0) והסופי (x1; y1; z 1), אז ניתן לקבוע את הנתיב לפי הנוסחה:
s=√((x1 - x0)2 + (y 1 - y0)2 + (z1 - z 0)2)
נוסחאות קינמטיות
לאחר שקלטנו כיצד מסומן הנתיב בפיזיקה ומהו הערך הזה, אנו מציגים כמה נוסחאות קינמטיות המשמשות לחישוב המאפיין הנלמד של התנועה. אלו הן הנוסחאות הבאות:
s=v × t;
s=v0 × t ± a × t2 / 2
כאן הביטוי הראשון מתאים למצב שבו הגוף נע בצורה אחידה בקו ישר במהירות v בזמן t. הביטוי השני תקף לתנועה מואצת אחידה, כאשר הסמלים v0 ו-a מציינים את המהירות והתאוצה ההתחלתית, בהתאמה. יש להשתמש בסימן הפלוס אם הגוף מאיץ, ובסימן המינוס אם הוא מאט.
בעיה לדוגמה
לאחר שניתחנו מהו נתיב בפיזיקה, בואו נפתור את הבעיה הבאה. סירה במהירות של 13 קמ"ש נעה נגד זרם הנהר במשך 1.5 שעות מנקודה אחת לאחרת. כמה רחוק נוסעת הסירה אם מהירות הנהר היא 3קמ"ש?
זו בעיה קלאסית של יישום הנוסחה לתנועה אחידה של גוף. המורכבות של המשימה היא רק לקבוע את המהירות האמיתית של הסירה. מכיוון שתנועתו מתרחשת כנגד הזרם, היא תהיה שווה להפרש: 13 - 3 \u003d 10 קמ ש. כעת נותר להחליף את הערכים המוכרים בנוסחה ל-s ולקבל את התשובה:
s=v × t=10 [קמ"ש] × 1.5 [h]=15 ק"מ
בבעיות חישוב נתיב, יש צורך לעקוב אחר מידות הערכים המשומשים של מהירות, זמן ותאוצה כדי למנוע טעויות.
