운동학이란 무엇입니까?

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 .

운동학 의 기원은 갈릴레오 갈릴레이와 같은 천문학자와 철학자가 천상의 별의 움직임 을 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.

프랑스 의 Jean Le Rond d’Alembert, Leonhard Euler 및 André-Marie Ampère의 공헌은 Ampère 자신이 운동학 (그리스어 kinéin 에서 유래, 움직이다, 움직이다) 으로 세례를 받은 이 분야 의 확립에 핵심이었습니다 .

훨씬 나중에 나온 알베르트 아인슈타인의 상대성 이론은 이 분야를 뒤집어 놓고 빛의 속도 와 같이 시간과 공간이 절대적인 차원이 아닌 상대 론적 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 차원이라는 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 라인 이동. 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. 이는 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 것이며 행성의 중심을 향합니다.

또 다른 예는 스프링과 같은 탄성체 에 매달린 몸체로 , 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.