Kinematika: Sejarah, Prinsip, Rumus, Latihan

Kinematika adalah bidang fisika (lebih khusus dari mekanika klasik) yang berkaitan dengan mempelajari pergerakan tubuh tanpa memperhitungkan penyebabnya. Ini berfokus pada mempelajari lintasan benda dari waktu ke waktu melalui penggunaan besaran seperti perpindahan, kecepatan dan percepatan.

Beberapa masalah yang dibahas oleh kinematika adalah kecepatan di mana kereta bergerak, waktu yang dibutuhkan bus untuk mencapai tujuannya, percepatan yang diperlukan oleh pesawat terbang pada saat lepas landas untuk mencapai kecepatan yang diperlukan untuk lepas landas, antara lain.

Untuk ini, kinematika menggunakan sistem koordinat yang memungkinkan lintasan dijelaskan. Sistem koordinat spasial ini disebut sistem referensi. Cabang fisika yang berkaitan dengan studi tentang pergerakan dengan mempertimbangkan penyebabnya (kekuatan), adalah dinamis.

Sejarah

Secara etimologis, kata kinematika berasal dari istilah Yunani κινηματικος ( kynēmatikos ), yang berarti gerakan atau perpindahan. Tidak sia-sia, catatan pertama studi tentang gerakan sesuai dengan para filsuf dan astronom Yunani.

Namun, tidak sampai abad keempat belas ketika konsep pertama tentang kinematika muncul, yang berada dalam doktrin intensitas bentuk atau teori perhitungan ( perhitungan ). Perkembangan ini dibuat oleh ilmuwan William Heytesbury, Richard Swineshead dan Nicolás Oresme.

Kemudian, sekitar tahun 1604, Galileo Galilei melakukan studinya tentang gerakan jatuh bebas dari tubuh, dan bola di pesawat miring.

Antara lain, Galileo tertarik untuk memahami bagaimana planet dan proyektil meriam bergerak.

Kontribusi Pierre Varignon

Dianggap bahwa permulaan kinematika modern terjadi dengan presentasi Pierre Varignon pada Januari 1700 di Royal Academy of Sciences di Paris.

Dalam presentasi ini, ia memberikan definisi konsep akselerasi dan menunjukkan bagaimana hal itu dapat disimpulkan dari kecepatan sesaat, hanya menggunakan perhitungan diferensial.

Secara khusus, istilah sinematik diciptakan oleh André-Marie Ampère, yang merinci isi kinematika dan menempatkannya dalam bidang mekanika.

Akhirnya, dengan perkembangan oleh Albert Einstein dari Teori Relativitas Khusus, periode baru dimulai; inilah yang dikenal sebagai kinematika relativistik, di mana ruang dan waktu tidak lagi memiliki karakter absolut.

Apa yang kamu pelajari?

Kinematika berfokus pada studi tentang pergerakan tubuh tanpa menganalisis penyebabnya. Untuk ini ia menggunakan gerakan titik material, sebagai representasi ideal tubuh dalam gerakan.

Prinsip

Gerakan tubuh dipelajari dari sudut pandang pengamat (internal atau eksternal) dalam kerangka sistem referensi. Dengan demikian, kinematika mengekspresikan secara matematis bagaimana tubuh bergerak dari variasi koordinat posisi tubuh dengan waktu.

Dengan cara ini, fungsi yang memungkinkan untuk mengekspresikan lintasan tubuh tidak hanya tergantung pada waktu, tetapi juga tergantung pada kecepatan dan akselerasi.

Dalam mekanika klasik, ruang dianggap sebagai ruang absolut. Oleh karena itu, ini adalah ruang yang tidak tergantung pada badan material dan perpindahannya. Juga pertimbangkan bahwa semua hukum fisika dipenuhi di setiap wilayah ruang.

Dengan cara yang sama, mekanika klasik menganggap bahwa waktu adalah waktu absolut yang terjadi dengan cara yang sama di setiap wilayah ruang, terlepas dari pergerakan benda dan fenomena fisik apa pun yang mungkin terjadi.

Rumus dan persamaan

Kecepatan

Kecepatan adalah besarnya yang memungkinkan untuk menghubungkan ruang yang dilalui dan waktu yang dihabiskan untuk bepergian. Kecepatan dapat diperoleh dengan menurunkan posisi sehubungan dengan waktu.

v = ds / dt

Dalam rumus ini, s mewakili posisi tubuh, v adalah kecepatan tubuh dan t adalah waktu.

Akselerasi

Akselerasi adalah besaran yang memungkinkan untuk menghubungkan variasi kecepatan dengan waktu. Akselerasi dapat diperoleh dengan menurunkan kecepatan sehubungan dengan waktu.

a = dv / dt

Dalam persamaan ini a mewakili percepatan tubuh yang bergerak.

Gerak bujursangkar yang seragam

Seperti namanya, itu adalah gerakan di mana perpindahan terjadi dalam garis lurus. Karena seragam, itu adalah gerakan di mana kecepatannya konstan dan di mana, akibatnya, akselerasi adalah nol. Persamaan gerakan bujursangkar seragam adalah:

s = s ₀ + v / t

Dalam rumus ini s ₀ mewakili posisi awal.

Gerakan lurus bujursangkar yang dipercepat secara seragam

Sekali lagi, ini adalah gerakan di mana perpindahan terjadi dalam garis lurus. Karena dipercepat secara seragam, itu adalah gerakan di mana kecepatannya tidak konstan, karena itu bervariasi sebagai konsekuensi dari akselerasi. Persamaan dari gerak bujursangkar dipercepat seragam adalah sebagai berikut:

v = v ₀ + a ∙ t

s = s ₀ + v ₀ ∙ t + 0, 5 ∙ a t2

Dalam v ₀ ini kecepatan awal sudah percepatan.