Cum se determină mărimea vectorului deplasare dintr-un grafic. Proiecții ale vectorului deplasare. Metode generale de determinare a deplasărilor

Greutate este o proprietate a unui corp care îi caracterizează inerția. Sub aceeași influență a corpurilor înconjurătoare, un corp își poate schimba rapid viteza, în timp ce altul, în aceleași condiții, se poate schimba mult mai lent. Se obișnuiește să spunem că al doilea dintre aceste două corpuri are o inerție mai mare sau, cu alte cuvinte, al doilea corp are o masă mai mare.

Dacă două corpuri interacționează între ele, atunci, ca rezultat, viteza ambelor corpuri se schimbă, adică, în procesul de interacțiune, ambele corpuri capătă accelerație.

Raportul accelerațiilor acestor două corpuri se dovedește a fi constant sub orice influență. În fizică, se acceptă că masele corpurilor care interacționează sunt invers proporționale cu accelerațiile dobândite de corpuri ca urmare a interacțiunii lor. Rezistenţă este o măsură cantitativă a interacțiunii corpurilor. Forța provoacă o schimbare a vitezei unui corp. În mecanica newtoniană, forțele pot avea o natură fizică diferită: forță de frecare, gravitaţie , forța elastică etc. Forța este. cantitate vectorială Suma vectorială toate forțele care acționează asupra unui corp se numesc.

forța rezultantă Pentru a măsura forțele este necesar să se stabilească standard de putere Şi metoda de comparare

alte forțe cu acest standard. Ca standard de forță, putem lua un arc întins la o anumită lungime specificată. Modul de forță F 0 cu care acest arc, la o tensiune fixa, actioneaza asupra unui corp atasat de capatul sau se numeste standard de putere Ca standard de forță, putem lua un arc întins la o anumită lungime specificată. Modul de forță = Ca standard de forță, putem lua un arc întins la o anumită lungime specificată. Modul de forță.

Modul de a compara alte forțe cu un standard este următorul: dacă corpul, sub influența forței măsurate și a forței de referință, rămâne în repaus (sau se mișcă uniform și rectiliniu), atunci forțele sunt egale ca mărime Ca standard de forță, putem lua un arc întins la o anumită lungime specificată. Modul de forță 0 (Fig. 1.7.3). Ca standard de forță, putem lua un arc întins la o anumită lungime specificată. Modul de forță Dacă forţa măsurată Ca standard de forță, putem lua un arc întins la o anumită lungime specificată. Modul de forță 0 , 4Ca standard de forță, putem lua un arc întins la o anumită lungime specificată. Modul de forță mai mare (în valoare absolută) decât forța de referință, atunci se pot conecta două arcuri de referință în paralel (Fig. 1.7.4). În acest caz, forța măsurată este 2

0 . Ca standard de forță, putem lua un arc întins la o anumită lungime specificată. Modul de forță Forțele 3 pot fi măsurate în mod similar

0, etc. Măsurarea forțelor mai mici de 2 0, poate fi realizat conform schemei prezentate în Fig. 1.7.5. Forța de referință în Sistemul internațional

se numesc unitatile

În practică, nu este nevoie să se compare toate forțele măsurate cu un standard. Pentru măsurarea forțelor se folosesc arcuri calibrate conform descrierii de mai sus. Se numesc astfel de arcuri calibrate dinamometre

. Forța se măsoară prin întinderea dinamometrului (Fig. 1.7.6). legile mecanicii lui Newton - trei legi care stau la baza aşa-zisei. mecanica clasica. Formulat de I. Newton (1687). Prima lege: „Fiecare corp continuă să fie menținut în starea sa de repaus sau în mișcare uniformă și rectilinie până când și dacă nu este obligat de forțele aplicate să schimbe acea stare.” A doua lege: „Modificarea impulsului este proporțională cu forța motrice aplicată și are loc în direcția dreptei de-a lungul căreia acționează această forță.” A treia lege: „O acțiune are întotdeauna o reacție egală și opusă, în caz contrar, interacțiunile a două corpuri unul asupra celuilalt sunt egale și direcționate în direcții opuse.” 1.1. Legea inerției (prima lege a lui Newton) : un corp liber, asupra căruia nu este acționat de forțele din alte corpuri, se află într-o stare de repaus sau de mișcare liniară uniformă (conceptul de viteză aici se aplică centrului de masă al corpului în cazul mișcării netranslaționale ). Cu alte cuvinte, corpurile sunt caracterizate de inerție (din latinescul inerție - „inactivitate”, „inerție”), adică fenomenul procedați în același mod. Într-un sistem de referință adus la o stare de repaus sau o mișcare rectilinie uniformă în raport cu un sistem de referință inerțial (în mod convențional, „în repaus”), toate procesele decurg exact în același mod ca într-un sistem în repaus. Trebuie remarcat faptul că conceptul de sistem de referință inerțial este un model abstract (un anumit obiect ideal considerat în locul unui obiect real. Exemple de model abstract sunt un corp absolut rigid sau un fir fără greutate), sistemele de referință reale sunt întotdeauna asociate cu un anumit obiect și corespondența dintre mișcarea efectiv observată a corpurilor în astfel de sisteme cu rezultatele calculului va fi incompletă. 1.2 Legea mișcării - o formulare matematică a modului în care se mișcă un corp sau a modului în care are loc un tip mai general de mișcare. În mecanica clasică a unui punct material, legea mișcării reprezintă trei dependențe a trei coordonate spațiale de timp sau o dependență a unei mărimi vectoriale (vector rază) de timp, tip. Legea mișcării poate fi găsită, în funcție de problemă, fie din legile diferențiale ale mecanicii, fie din cele integrale. Legea conservării energiei - legea de bază a naturii, care este că energia unui sistem închis se păstrează în timp. Cu alte cuvinte, energia nu poate apărea din nimic și nu poate dispărea în nimic, ea se poate muta doar dintr-o formă în alta. Legea conservării energiei se găsește în diverse ramuri ale fizicii și se manifestă în conservare diverse tipuri energie. De exemplu, în mecanica clasică legea se manifestă în conservarea energiei mecanice (suma energiilor potențiale și cinetice). În termodinamică, legea conservării energiei se numește prima lege a termodinamicii și vorbește despre conservarea energiei pe lângă energia termică. Deoarece legea conservării energiei nu se aplică unor cantități și fenomene specifice, ci reflectă un model general care este aplicabil peste tot și întotdeauna, este mai corect să o numim nu lege, ci principiul conservării energiei. Un caz special este Legea conservării energiei mecanice - energia mecanică a unui sistem mecanic conservator este conservată în timp. Mai simplu spus, în absența unor forțe precum frecarea (forțe disipative), energia mecanică nu ia naștere din nimic și nu poate dispărea nicăieri. Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 Legea conservării energiei este o lege integrală. Aceasta înseamnă că constă în acțiune legi diferențialeși este o proprietate a acțiunii lor combinate. De exemplu, se spune uneori că imposibilitatea creării unei mașini cu mișcare perpetuă se datorează legii conservării energiei. Dar asta nu este adevărat. De fapt, în fiecare proiect de mașină cu mișcare perpetuă, se declanșează una dintre legile diferențiale și tocmai aceasta face ca motorul să fie inoperant. Legea conservării energiei generalizează pur și simplu acest fapt. Conform teoremei lui Noether, legea conservării energiei mecanice este o consecință a omogenității timpului. 1.3. Legea conservării impulsului (Legea conservării impulsului, legea a 2-a a lui Newton) afirmă că suma momentelor tuturor corpurilor (sau particulelor) unui sistem închis este o valoare constantă. Din legile lui Newton se poate arăta că atunci când se mișcă în spațiul gol, impulsul se păstrează în timp, iar în prezența interacțiunii, viteza modificării sale este determinată de suma forțelor aplicate. În mecanica clasică, legea conservării impulsului este de obicei derivată ca o consecință a legilor lui Newton. Totuși, această lege de conservare este adevărată și în cazurile în care mecanica newtoniană nu este aplicabilă (fizica relativistă, mecanica cuantică). Ca oricare dintre legile conservării, legea conservării impulsului descrie una dintre simetriile fundamentale - omogenitatea spațiului. a treia lege a lui Newton explică ce se întâmplă cu două corpuri care interacționează. Să luăm de exemplu un sistem închis format din două corpuri. Primul corp poate actiona asupra celui de-al doilea cu o anumita forta F12, iar al doilea poate actiona asupra primului cu o forta F21. Cum se compară forțele? A treia lege a lui Newton spune: forța de acțiune este egală ca mărime și opusă ca direcție forței de reacție. Să subliniem că aceste forțe sunt aplicate unor corpuri diferite și, prin urmare, nu sunt compensate deloc. Legea în sine: Corpurile acţionează unele asupra altora cu forţe îndreptate de-a lungul aceleiaşi drepte, egale ca mărime şi opuse ca direcţie: . referință, atunci va diferi ca aparență de cea de-a doua lege a lui Newton. Cu toate acestea, adesea, pentru a simplifica considerația, este introdusă o anumită „forță de inerție” fictive, iar apoi aceste ecuații de mișcare sunt rescrise într-o formă foarte asemănătoare cu cea de-a doua lege a lui Newton. Matematic, totul aici este corect (corect), dar din punctul de vedere al fizicii, noua forță fictivă nu poate fi considerată ca ceva real, ca urmare a unei interacțiuni reale. Să subliniem încă o dată: „forța de inerție” este doar o parametrizare convenabilă a modului în care legile mișcării diferă în sistemele de referință inerțiale și non-inerțiale. 1.5. Legea vâscozității Legea viscozității lui Newton (frecare internă) - expresie matematică , conectând efortul de frecare internă τ (vâscozitatea) și modificarea vitezei mediului v în spațiu (rata de deformare) pentru corpurile fluide (lichide și gaze): unde valoarea η se numește coeficient de frecare internă sau dinamică coeficientul de vâscozitate (unitatea CGS - poise). Coeficientul de vâscozitate cinematică este valoarea μ = η / ρ (unitatea CGS este Stokes, ρ este densitatea mediului). Legea lui Newton poate fi obținută analitic folosind metode de cinetică fizică, unde vâscozitatea este de obicei considerată simultan cu conductivitatea termică și legea Fourier corespunzătoare pentru conductibilitatea termică. În teoria cinetică a gazelor, coeficientul de frecare internă se calculează prin formula< u > - Unde viteza medie

mișcarea termică a moleculelor, λ este calea liberă medie. 9

Clasă:

Obiectivele lecției:
Educațional:
– introduceți conceptele de „mișcare”, „cale”, „traiectorie”.
Dezvoltare: - dezvolta gândire logică
, vorbirea fizică corectă, folosirea terminologiei adecvate.
Educațional:

– obțineți o activitate ridicată la clasă, atenție și concentrare a elevilor.

Echipament:
sticla de plastic cu o capacitate de 0,33 litri cu apa si cantar;

flacon medical cu o capacitate de 10 ml (sau eprubetă mică) cu cântar.

Demonstrații: Determinarea deplasării și a distanței parcurse.

Progresul lecției

1. Actualizarea cunoștințelor.

- Bună, băieți! Aşezaţi-vă! Astăzi vom continua să studiem tema „Legile interacțiunii și mișcării corpurilor” iar în lecție ne vom familiariza cu trei concepte (termeni) noi legate de acest subiect. Între timp, să vă verificăm temele pentru această lecție.

2. Verificarea temelor.

Doi elevi primesc fișe cu sarcini individuale care sunt finalizate în timpul testului oral ex. 1 pagina 9 a manualului.

1. Ce sistem de coordonate (unidimensional, bidimensional, tridimensional) trebuie ales pentru a determina poziția corpurilor:

a) tractor în câmp;
b) elicopter pe cer;
c) tren
d) piesă de șah pe tablă.

2. Având în vedere expresia: S = υ 0 t + (a t 2) / 2, exprimă: a, υ 0

1. Ce sistem de coordonate (unidimensional, bidimensional, tridimensional) ar trebui ales pentru a determina poziția unor astfel de corpuri:

a) candelabru în cameră;
b) lift;
c) submarin;
d) avion pe pistă.

2. Având în vedere expresia: S = (υ 2 – υ 0 2) / 2 · a, exprimă: υ 2, υ 0 2.

3. Studiul de material teoretic nou.

Asociată cu modificările coordonatelor corpului este cantitatea introdusă pentru a descrie mișcarea - CIRCULAŢIE.

Prin mișcarea corpului ( punct material) este un vector care leagă poziția inițială a unui corp cu poziția sa ulterioară.

Mișcarea este de obicei indicată cu litera . În SI, deplasarea se măsoară în metri (m).

– [m] – metru.

Deplasare - magnitudine vector, aceste. Pe lângă valoarea numerică, are și o direcție. Mărimea vectorială este reprezentată ca segment, care începe într-un anumit punct și se termină cu un punct care indică direcția. Un astfel de segment de săgeată se numește vector.

– vector desenat din punctul M la M 1

Cunoașterea vectorului deplasare înseamnă cunoașterea direcției și mărimii acestuia. Modulul unui vector este scalar, i.e. valoare numerică. Cunoscând poziția inițială și vectorul de mișcare al corpului, puteți determina unde se află corpul.

În procesul de mișcare, un punct material ocupă diverse prevederiîn spaţiu relativ la sistemul de referinţă ales. În acest caz, punctul în mișcare „descrie” o linie în spațiu. Uneori, această linie este vizibilă - de exemplu, un avion care zboară înalt poate lăsa o urmă pe cer. Un exemplu mai familiar este semnul unei bucăți de cretă pe o tablă.

O linie imaginară în spațiu de-a lungul căreia se mișcă un corp se numește TRAIECTORIE mișcările corpului.

Traiectoria unui corp este o linie continuă care este descrisă de un corp în mișcare (considerat ca punct material) în raport cu sistemul de referință selectat.

Mișcarea în care toate punctele corp deplasându-se de-a lungul aceeași traiectorii, numit progresivă.

De foarte multe ori traiectoria este o linie invizibilă. Traiectorie punctul de mișcare poate fi direct sau strâmb linia. După forma traiectoriei circulaţie Se întâmplă direct standard de putere curbilinii.

Lungimea traseului este CALE. Calea este o mărime scalară și se notează cu litera l. Calea crește dacă corpul se mișcă. Și rămâne neschimbat dacă corpul este în repaus. Astfel, calea nu poate scădea în timp.

Modulul de deplasare și traseul pot coincide ca valoare numai dacă corpul se mișcă de-a lungul unei linii drepte în aceeași direcție.

Care este diferența dintre o cale și o mișcare? Aceste două concepte sunt adesea confundate, deși de fapt sunt foarte diferite unul de celălalt. Să ne uităm la aceste diferențe: ( Anexa 3) (distribuit sub formă de cartonașe fiecărui elev)

Calea este o mărime scalară și este caracterizată doar de o valoare numerică.
Deplasarea este o mărime vectorială și este caracterizată atât de o valoare numerică (modul) cât și de direcție.
Când un corp se mișcă, calea nu poate decât să crească, iar modulul de deplasare poate să crească și să scadă.
Dacă corpul revine la punctul de plecare, deplasarea lui este zero, dar calea nu este zero.

	Cale	În mișcare
Definiţie	Lungimea traiectoriei descrisă de un corp într-un anumit timp	Un vector care leagă poziția inițială a corpului cu poziția sa ulterioară
Desemnare	l [m]	S [m]
Natura mărimilor fizice	Scalar, adică determinată numai de valoarea numerică	Vector, adică determinată de valoarea numerică (modul) și direcția
Nevoia de introducere	Cunoscând poziția inițială a corpului și traseul parcurs l pe o perioadă de timp t, este imposibil să se determine poziția corpului la un moment dat în timpul t	Cunoscând poziția inițială a corpului și S pentru o perioadă de timp t, poziția corpului la un moment dat de timp t este determinată în mod unic
	l = S în cazul mișcării rectilinie fără întoarceri

4. Demonstrația de experiență (elevii efectuează independent la locul lor la birourile lor, profesorul, împreună cu elevii, realizează o demonstrație a acestei experiențe)

Umpleți o sticlă de plastic cu o cântare până la gât cu apă.
Umpleți sticla cu cântarul cu apă până la 1/5 din volum.
Înclinați sticla astfel încât apa să ajungă până la gât, dar să nu curgă afară din sticlă.
Coboara rapid sticla cu apa in sticla (fara a o inchide cu dopul) astfel incat gatul sticlei sa intre in apa sticlei. Sticla plutește pe suprafața apei din sticlă. O parte din apă se va vărsa din sticlă.
Înșurubați capacul sticlei.
Strângeți părțile laterale ale sticlei și coborâți plutitorul pe fundul sticlei.

Eliberând presiunea de pe pereții sticlei, faceți plutitorul să plutească la suprafață. Determinați traseul și mișcarea plutitorului:___________________________________________________________
Coborâți plutitorul pe fundul sticlei. Determinați traseul și mișcarea plutitorului:________________________________________________________________________________
Faceți plutitorul să plutească și să se scufunde. Care este traiectoria și mișcarea plutitorului în acest caz?________________________________________________________________________________________________

5. Exerciții și întrebări pentru revizuire.

Plătim călătoria sau transportul atunci când călătorim cu taxiul? (Cale)
Mingea a căzut de la o înălțime de 3 m, a sărit de pe podea și a fost prinsă la o înălțime de 1 m. Găsiți traseul și mișcarea mingii. (Cale – 4 m, mișcare – 2 m.)

6. Rezumatul lecției.

Revizuirea conceptelor lecției:

– mișcarea;
– traiectorie;
- cale.

7. Tema pentru acasă.

§ 2 din manual, întrebări după paragraful, exercițiul 2 (p. 12) din manual, repetă experiența lecției acasă.

Referințe

1. Peryshkin A.V., Gutnik E.M.. Fizică. Clasa a IX-a: manual pentru instituții de învățământ general - ed. a IX-a, stereotip. – M.: Dropia, 2005.

Acest termen are alte semnificații, vezi Mișcare (sensuri).

În mișcare(în cinematică) - o schimbare a poziției unui corp fizic în spațiu în timp față de sistemul de referință selectat.

În raport cu deplasarea unui punct material în mișcare numit vector care caracterizează această modificare. Are proprietatea de aditivitate. Notat de obicei prin simbolul S → (\displaystyle (\vec (S))) - din italiană. s postamento (mișcare).

Modulul vectorial S → (\displaystyle (\vec (S))) este modulul de deplasare, măsurat în metri în Sistemul Internațional de Unități (SI); în sistemul GHS - în centimetri.

Puteți defini mișcarea ca o modificare a vectorului rază a unui punct: Δ r → (\displaystyle \Delta (\vec (r))) .

Modulul de deplasare coincide cu distanța parcursă dacă și numai dacă direcția vitezei nu se schimbă în timpul mișcării. În acest caz, traiectoria va fi un segment de linie dreaptă. În orice alt caz, de exemplu, cu mișcarea curbilinie, din inegalitatea triunghiului rezultă că drumul este strict mai lung.

Viteza instantanee a unui punct este definită ca limita raportului de mișcare față de perioada mică de timp în care a fost realizată. Mai strict:

V → = lim Δ t → 0 Δ r → Δ t = d r → d t (\displaystyle (\vec (v))=\lim \limits _(\Delta t\to 0)(\frac (\Delta (\vec) (r)))(\Delta t))=(\frac (d(\vec (r)))(dt))) .

III. Traiectorie, cale și mișcare

Poziția unui punct material este determinată în raport cu un alt corp, ales arbitrar, numit organism de referință. Îl contactează cadru de referință– un set de sisteme de coordonate și ceasuri asociate unui corp de referință.

În sistemul de coordonate carteziene, poziția punctului A la un moment dat față de acest sistem este caracterizată de trei coordonate x, y și z sau un vector rază r– un vector desenat de la originea sistemului de coordonate la un punct dat. Când un punct material se mișcă, coordonatele acestuia se schimbă în timp. r=r(t) sau x=x(t), y=y(t), z=z(t) – ecuațiile cinematice ale unui punct material.

Sarcina principală a mecanicii– cunoașterea stării sistemului la un moment inițial de timp t 0 , precum și a legilor care guvernează mișcarea, determină starea sistemului la toate momentele ulterioare de timp t.

Traiectorie mișcarea unui punct material - o linie descrisă de acest punct din spațiu. În funcție de forma traiectoriei, există rectilinie standard de putere curbilinii mișcarea punctului. Dacă traiectoria unui punct este o curbă plată, i.e. se află în întregime într-un singur plan, atunci se numește mișcarea punctului plat.

Se numește lungimea secțiunii traiectoriei AB parcursă de punctul material de la începutul timpului lungimea drumuluiΔs este o funcție scalară a timpului: Δs=Δs(t). Unitate de masura - metru(m) – lungimea traseului parcurs de lumină în vid în 1/299792458 s.

IV. Metoda vectorială de specificare a mișcării

Vector rază r– un vector desenat de la originea sistemului de coordonate la un punct dat. Vector Δ r=r-r 0 , trasat din poziția inițială a unui punct în mișcare la poziția sa la un moment dat este numit în mișcare(incrementul vectorului rază al unui punct în perioada de timp considerată).

Vectorul viteză medie v> este raportul dintre incrementul Δr al vectorului rază al unui punct și intervalul de timp Δt: (1). Direcția vitezei medii coincide cu direcția lui Δr Cu o scădere nelimitată a Δt, viteza medie tinde spre o valoare limită, care se numește viteza instantanee v. Viteza instantanee este viteza unui corp la un moment dat de timp și la un punct dat al traiectoriei: (2). Viteza instantanee este o mărime vectorială egală cu prima derivată a vectorului rază a unui punct în mișcare în raport cu timpul.

Pentru a caracteriza viteza de schimbare a vitezei v puncte în mecanică sunt introduse vector mărime fizică, numit accelerare.

Accelerație medie Nu mișcare uniformăîn intervalul de la t la t+Δt este o mărime vectorială egală cu raportul modificării vitezei Δ v la intervalul de timp Δt:

Accelerația instantanee a punctul material la momentul t va fi limita accelerației medii: (4). Accelerare O este o mărime vectorială egală cu derivata întâi a vitezei în raport cu timpul.

V. Metoda de coordonare de precizare a mișcării

Poziția punctului M poate fi caracterizată prin vectorul rază r sau trei coordonate x, y și z: M(x,y,z). Vectorul rază poate fi reprezentat ca suma a trei vectori direcționați de-a lungul axelor de coordonate: (5).

Din definiția vitezei (6). Comparând (5) și (6) avem: (7). Ținând cont de (7) formula (6) putem scrie (8). Modulul de viteză poate fi găsit: (9).

În mod similar pentru vectorul de accelerație:

(10),

(11),

O modalitate naturală de a defini mișcarea (descriind mișcarea folosind parametrii de traiectorie)

Mișcarea este descrisă prin formula s=s(t). Fiecare punct al traiectoriei este caracterizat de valoarea sa s. Vectorul rază este o funcție a lui s și traiectoria poate fi dată de ecuație r=r(s). Apoi r=r(t) poate fi reprezentat ca functie complexa r. Să diferențiem (14). Valoarea Δs – distanța dintre două puncte de-a lungul traiectoriei, |Δ r| - distanța dintre ele în linie dreaptă. Pe măsură ce punctele se apropie, diferența scade. , Unde τ – vector unitar tangent la traiectorie. , atunci (13) are forma v=τ v(15). Prin urmare, viteza este direcționată tangențial la traiectorie.

Accelerația poate fi direcționată sub orice unghi la tangenta la traiectoria mișcării. Din definiția accelerației (16). Dacă τ este tangent la traiectorie, atunci este un vector perpendicular pe această tangentă, i.e. dirijate normal. Se notează vectorul unitar, în direcția normală n. Valoarea vectorului este 1/R, unde R este raza de curbură a traiectoriei.

Un punct situat la o distanță de cale și R în direcția normalului n, se numește centrul de curbură al traiectoriei. Apoi (17). Ținând cont de cele de mai sus, formula (16) se poate scrie: (18).

Accelerația totală este formată din două reciproc vectori perpendiculari: îndreptată de-a lungul traiectoriei de mișcare și numită tangențială, iar accelerația direcționată perpendicular pe traiectorie de-a lungul normalei, i.e. la centrul de curbură al traiectoriei şi numită normală.

Găsim valoarea absolută a accelerației totale: (19).

Cursul 2 Mișcarea unui punct material într-un cerc. Deplasarea unghiulară, viteza unghiulară, accelerație unghiulară. Relația dintre mărimile cinematice liniare și unghiulare. Vectori ai vitezei unghiulare și ai accelerației.

Schema cursului

Cinematica mișcării de rotație

La mișcare de rotație măsura mişcării întregului corp pe o perioadă scurtă de timp dt este vectorul dφ rotația elementară a corpului. Turnuri elementare (notat cu sau) poate fi considerat ca pseudovectori (parcă).

Mișcare unghiulară este o mărime vectorială al cărei modul egal cu unghiul rotație, iar direcția coincide cu direcția mișcării de translație șurubul drept (direcționat de-a lungul axei de rotație, astfel încât atunci când este privit de la capătul său, rotația corpului pare să aibă loc în sens invers acelor de ceasornic). Unitatea de măsură a deplasării unghiulare este rad.

Rata de modificare a deplasării unghiulare în timp se caracterizează prin viteza unghiulara ω . Viteza unghiulara solid– mărime fizică vectorială care caracterizează viteza de modificare a deplasării unghiulare a unui corp în timp și este egală cu deplasarea unghiulară efectuată de corp pe unitatea de timp:

Vector direcționat ω de-a lungul axei de rotație în același sens ca dφ (după regula șurubului drept unitatea de măsură a vitezei unghiulare este rad/s).

Rata de modificare a vitezei unghiulare în timp este caracterizată de accelerația unghiulară ε

(2).

Vectorul ε este îndreptat de-a lungul axei de rotație în aceeași direcție ca dω, adică. cu rotație accelerată, cu rotație lentă.

Unitatea de măsură a accelerației unghiulare este rad/s2.

Pe parcursul timpului dt un punct arbitrar al unui corp rigid A muta la dr, după ce a parcurs poteca ds. Din figură este clar că dr egal cu produsul vectorial al deplasării unghiulare dφ la rază – vector punct r : dr =[ dφ · r ] (3).

Viteza liniară a unui punct este legată de viteza unghiulară și raza traiectoriei prin relația:

În formă vectorială, formula pentru viteza liniară poate fi scrisă ca produs vectorial: (4)

Prin definiția produsului vectorial modulul său este egal cu , unde este unghiul dintre vectorii și , iar direcția coincide cu direcția mișcării de translație a elicei din dreapta pe măsură ce se rotește de la la .

Să diferențiem (4) în funcție de timp:

Având în vedere că - accelerația liniară, - accelerația unghiulară și - viteza liniară, obținem:

Primul vector din partea dreaptă este direcționat tangent la traiectoria punctului. Caracterizează modificarea modulului de viteză liniară. Prin urmare, acest vector este accelerația tangențială a punctului: o τ =[ ε · r ] (7). Modulul de accelerație tangențială este egal cu o τ = ε · r. Al doilea vector din (6) este îndreptat spre centrul cercului și caracterizează schimbarea direcției vitezei liniare. Acest vector este accelerația normală a punctului: o n =[ ω · v ] (8). Modulul său este egal cu a n =ω·v sau ținând cont de faptul că v= ω· r, o n = ω 2 · r= v2 / r (9).

Cazuri speciale de mișcare de rotație

Cu rotație uniformă: , prin urmare .

Rotația uniformă poate fi caracterizată perioada de rotatie T- timpul necesar unui punct pentru a finaliza o revoluție completă,

Viteza de rotatie - numărul de rotații complete făcute de un corp în timpul mișcării sale uniforme într-un cerc, pe unitatea de timp: (11)

Unitate de viteză - hertzi (Hz).

Cu mișcare de rotație uniform accelerată :

(13), (14) (15).

Cursul 3 Prima lege a lui Newton. Rezistenţă. Principiul independenței forte active. Forța rezultată. Greutate. A doua lege a lui Newton. Puls. Legea conservării impulsului. a treia lege a lui Newton. Moment de impuls al unui punct material, moment de forță, moment de inerție.

Schema cursului

Prima lege a lui Newton

A doua lege a lui Newton

a treia lege a lui Newton

Moment de impuls al unui punct material, moment de forță, moment de inerție

Prima lege a lui Newton. Greutate. Rezistenţă

Prima lege a lui Newton: Există sisteme de referință în raport cu care corpurile se mișcă rectiliniu și uniform sau sunt în repaus dacă asupra lor nu acționează nicio forță sau acțiunea forțelor este compensată.

Prima lege a lui Newton este satisfăcută numai în cadrul de referință inerțial și afirmă existența cadrului de referință inerțial.

Inerţie- aceasta este proprietatea corpurilor de a se strădui să-și mențină viteza constantă.

Inerţie numiți proprietatea corpurilor de a preveni schimbarea vitezei sub influența unei forțe aplicate.

Greutatea corporală– aceasta este o mărime fizică care este o măsură cantitativă a inerției, este o mărime aditivă scalară. Aditivitatea masei este că masa unui sistem de corpuri este întotdeauna egală cu suma maselor fiecărui corp separat. Greutate– unitatea de bază a sistemului SI.

O formă de interacțiune este interacțiune mecanică. Interacțiunea mecanică provoacă deformarea corpurilor, precum și o modificare a vitezei acestora.

Raportul accelerațiilor acestor două corpuri se dovedește a fi constant sub orice influență. În fizică, se acceptă că masele corpurilor care interacționează sunt invers proporționale cu accelerațiile dobândite de corpuri ca urmare a interacțiunii lor.– aceasta este o mărime vectorială care este o măsură a impactului mecanic asupra corpului de la alte corpuri, sau câmpuri, în urma căreia corpul capătă accelerație sau își schimbă forma și dimensiunea (se deformează). Forța este caracterizată prin modulul său, direcția de acțiune și punctul de aplicare pe corp.

Metode generale de determinare a deplasărilor

 1 =X 1  11 +X 2  12 +X 3  13 +...

 2 =X 1  21 +X 2  22 +X 3  23 +...

 3 =X 1  31 +X 2  32 +X 3  33 +...

Munca de forte constante: A=P P, P – forta generalizata– orice sarcină (forță concentrată, moment concentrat, sarcină distribuită),  P – mișcare generalizată(deformare, unghi de rotație). Denumirea  mn înseamnă mișcare în direcția forței generalizate „m”, care este cauzată de acțiunea forței generalizate „n”. Deplasarea totală cauzată de mai mulți factori de forță:  P = P P + P Q + P M . Mișcări cauzate de o singură forță sau de un singur moment:  – deplasare specifică . Dacă o forță unitară P = 1 a determinat o deplasare  P, atunci deplasarea totală cauzată de forța P va fi:  P = P P. Dacă factorii de forță care acționează asupra sistemului sunt desemnați X 1, X 2, X 3 etc., apoi mișcarea în direcția fiecăruia dintre ele:

unde X 1  11 =+ 11; X 2  12 =+ 12 ; Х i  m i =+ m i . Dimensiunea mișcărilor specifice:

, J-jouli, dimensiunea de lucru este 1J = 1Nm.

Lucrul forțelor externe care acționează asupra unui sistem elastic:

.

– lucrul efectiv sub acțiunea statică a unei forțe generalizate asupra unui sistem elastic este egal cu jumătate din produsul dintre valoarea finală a forței și valoarea finală a deplasării corespunzătoare. Lucrul forțelor interne (forțe elastice) în cazul îndoirii plane:

,

k este un coeficient care ia în considerare distribuția neuniformă a tensiunilor tangențiale pe aria secțiunii transversale și depinde de forma secțiunii.

Pe baza legii conservării energiei: energia potenţială U=A.

Teorema reciprocității muncii (teorema lui Betley) . Două stări ale unui sistem elastic:

 1

1 – mișcare în direcție. forța P 1 din acțiunea forței P 1;

 12 – mișcare în direcție. forța P 1 din acțiunea forței P 2;

 21 – mișcare în direcție. forța P 2 din acțiunea forței P 1;

 22 – mișcare în direcție. forța P 2 din acțiunea forței P 2.

A 12 =P 1  12 – lucru efectuat de forța P 1 a primei stări asupra mișcării în direcția acesteia cauzată de forța P 2 a celei de-a doua stări. În mod similar: A 21 =P 2  21 – lucru al forței P 2 a celei de-a doua stări asupra mișcării în direcția ei cauzată de forța P 1 a primei stări. A 12 = A 21. Același rezultat se obține pentru orice număr de forțe și momente. Teorema reciprocității muncii: P 1  12 = P 2  21 .

Munca forțelor din prima stare asupra deplasărilor în direcțiile lor cauzate de forțele din a doua stare este egală cu munca forțelor din a doua stare asupra deplasărilor în direcțiile lor cauzate de forțele primei stări.

Teorema privind reciprocitatea deplasărilor (teorema lui Maxwell) Dacă P 1 =1 și P 2 =1, atunci P 1  12 =P 2  21, adică.  12 = 21, în cazul general  mn = nm.

Pentru două stări unitare ale unui sistem elastic, deplasarea în direcția primei forțe unitare cauzată de a doua forță unitară este egală cu deplasarea în direcția celei de a doua forțe unitare cauzată de prima forță.

Metoda universală de determinare a deplasărilor (liniare și unghiuri de rotație) – metoda lui Mohr. O forță unitară generalizată este aplicată sistemului în punctul pentru care se caută deplasarea generalizată. Dacă deviația este determinată, atunci forța unitară este o forță concentrată adimensională dacă se determină unghiul de rotație, atunci este un moment unitar adimensional; În cazul în care sistem spațial Există șase componente ale efortului intern la locul de muncă. Deplasarea generalizată este determinată de formula (formula lui Mohr sau integrală):

Linia de deasupra M, Q și N indică faptul că aceste forțe interne sunt cauzate de o forță unitară. Pentru a calcula integralele incluse în formulă, trebuie să înmulțiți diagramele forțelor corespunzătoare. Procedura de determinare a mișcării: 1) pentru un sistem dat (real sau de marfă), găsiți expresiile M n, N n și Q n; 2) în direcția mișcării dorite se aplică o forță unitară corespunzătoare (forță sau moment); 3) determina eforturile

din acțiunea unei singure forțe; 4) expresiile găsite sunt substituite în integrala Mohr și integrate peste secțiunile date. Dacă rezultatul mn >0, atunci deplasarea coincide cu direcția selectată a forței unitare, dacă

Pentru design plat:

De obicei, la determinarea deplasărilor, influența deformațiilor longitudinale și forfecarea, care sunt cauzate de forțele longitudinale N și Q transversale, sunt luate în considerare numai deplasările cauzate de încovoiere. Pentru un sistem plat va fi:

.

ÎN

calculul integralei MohrMetoda lui Vereshchagin . Integral

pentru cazul în care diagrama pentru o sarcină dată are un contur arbitrar, iar pentru o singură sarcină este rectilinie, este convenabil să o determinăm folosind metoda analitică grafică propusă de Vereshchagin.

, unde este aria diagramei M r din sarcina externă, y c este ordonata diagramei dintr-o sarcină unitară sub centrul de greutate al diagramei M r. Rezultatul înmulțirii diagramelor egal cu produsul aria uneia dintre diagrame de ordonata altei diagrame, luată sub centrul de greutate al ariei primei diagrame. Ordonata trebuie luată dintr-o diagramă în linie dreaptă. Dacă ambele diagrame sunt drepte, atunci ordonata poate fi luată de la oricare.

P

mutare:

. Calculul folosind această formulă se efectuează în secțiuni, în fiecare dintre acestea diagrama în linie dreaptă ar trebui să fie fără fracturi. O diagramă complexă M p este împărțită în diagrame simple forme geometrice, pentru care este mai ușor de determinat coordonatele centrelor de greutate. Când înmulțiți două diagrame care au forma de trapeze, este convenabil să folosiți formula:

. Aceeași formulă este potrivită și pentru diagramele triunghiulare, dacă înlocuiți ordonata corespunzătoare = 0.

P

Sub acțiunea unei sarcini distribuite uniform pe o grindă simplu susținută, diagrama este construită sub forma unei parabole pătratice convexe, a cărei zonă

(pentru fig.

, adică

, x C =L/2).

D

Pentru o etanșare „oarbă” cu o sarcină distribuită uniform, avem o parabolă pătratică concavă, pentru care

;

,

, x C = 3L/4. Același lucru se poate obține dacă diagrama este reprezentată de diferența dintre aria unui triunghi și aria unei parabole pătratice convexe:

. Zona „lipsă” este considerată negativă.

teorema lui Castigliano .

– deplasarea punctului de aplicare a forței generalizate în direcția de acțiune a acesteia este egală cu derivata parțială a energiei potențiale față de această forță. Neglijând influența asupra mișcării axiale și forțe tăietoare, avem energie potenţială:

, unde

.

Care este definiția mișcării în fizică?

Trist Roger

În fizică există mișcare valoare absolută un vector desenat de la punctul de pornire al traiectoriei corpului până la punctul final. În acest caz, forma căii de-a lungul căreia a avut loc mișcarea (adică traiectoria în sine), precum și dimensiunea acestei căi, nu contează deloc. Să zicem că mișcarea navelor lui Magellan - măcar cea care s-a întors în cele din urmă (una din trei) - este egală cu zero, deși distanța parcursă este wow.

Este Tryfon

Deplasarea poate fi vizualizată în două moduri. 1. Schimbarea poziției corpului în spațiu. Mai mult, indiferent de coordonate. 2. Procesul de mișcare, i.e. schimbarea poziției în timp. Puteți argumenta despre punctul 1, dar pentru a face acest lucru trebuie să recunoașteți existența coordonatelor absolute (inițiale).

Mișcarea este o schimbare a locației unui anumit corp fizic în spațiu în raport cu sistemul de referință utilizat.

Această definiție este dată în cinematică - o subsecțiune a mecanicii care studiază mișcarea corpurilor și descrierea matematică a mișcării.

Deplasarea este valoarea absolută a unui vector (adică o linie dreaptă) care leagă două puncte pe o cale (de la punctul A la punctul B). Deplasarea diferă de cale prin faptul că este o valoare vectorială. Aceasta înseamnă că dacă obiectul a ajuns în același punct din care a pornit, atunci deplasarea este zero. Dar nu există nicio cale. O cale este distanța pe care a parcurs un obiect datorită mișcării sale. Pentru a înțelege mai bine, uită-te la imagine:

Ce este calea și mișcarea din punct de vedere fizic și care este diferența dintre ele...

foarte necesar) va rog sa raspundeti)

Utilizatorul a fost șters

Alexandru kalapats

Calea este o mărime fizică scalară care determină lungimea secțiunii de traiectorie parcursă de corp într-un anumit timp. Calea este o funcție nenegativă și nedescrescătoare a timpului.
Deplasarea este un segment direcționat (vector) care leagă poziția corpului în momentul inițial al timpului cu poziția sa în momentul final al timpului.
Lasă-mă să explic. Dacă pleci de acasă, mergi să vizitezi un prieten și te întorci acasă, atunci calea ta va fi egală cu distanța dintre casa ta și casa prietenului tău înmulțită cu două (du-a și înapoi), iar mișcarea ta va fi egală cu zero, deoarece în ultimul moment te vei găsi în același loc ca în momentul inițial, adică acasă. O cale este o distanță, o lungime, adică o mărime scalară care nu are direcție. Deplasarea este o mărime vectorială direcționată, iar direcția este specificată printr-un semn, adică deplasarea poate fi negativă (Dacă presupunem că atunci când ajungi la casa prietenului tău ai făcut o mișcare s, atunci când mergi de la prietenul tău la el. casa, vei face o miscare -s , unde semnul minus inseamna ca ai mers in sens invers celui in care ai mers de la casa la prietenul tau).

Forserr33v

Când vorbim despre mutare, este important să ne amintim asta în mișcare depinde de cadrul de referință în care este luată în considerare mișcarea. Fii atent la imagine.

Orez. 4. Determinarea modulului de deplasare a corpului

Corpul se mișcă în planul XOY. Punctul A este poziția inițială a corpului. Coordonatele sale sunt A(x 1; y 1). Corpul se deplasează în punctul B (x 2; y 2). Vector - aceasta va fi mișcarea corpului:

Lecția 3. Determinarea coordonatelor unui corp în mișcare

Eryutkin Evgenii Sergheevici

Tema lecției este „Determinarea coordonatelor unui corp în mișcare”. Am discutat deja despre caracteristicile mișcării: distanța parcursă, viteza și deplasarea. Caracteristica principală mișcarea este locația corpurilor. Pentru a o caracteriza, este necesar să folosiți conceptul de „deplasare”, acesta este ceea ce face posibilă determinarea locației corpului în orice moment, aceasta este tocmai sarcina principală a mecanicii.

Orez. 1. Calea ca suma mai multor mișcări liniare

Traiectoria ca sumă a deplasărilor

În fig. Figura 1 prezintă traiectoria unui corp de la punctul A la punctul B sub forma unei linii curbe, pe care o putem imagina ca un set de mici deplasări. În mișcare este un vector, prin urmare, putem reprezenta întregul drum parcurs ca un set de sume de deplasări foarte mici de-a lungul curbei. Fiecare dintre mișcările mici este o linie dreaptă, toate împreună alcătuind întreaga traiectorie. Vă rugăm să rețineți: - este mișcarea care determină poziția corpului. Trebuie să luăm în considerare orice mișcare în interior sistem specific numărătoarea inversă.

Coordonatele corpului

Desenul trebuie combinat cu sistemul de referință pentru mișcarea corpurilor. Cea mai simplă metodă pe care o luăm în considerare este mișcarea în linie dreaptă, de-a lungul unei axe. Pentru a caracteriza mișcările, vom folosi o metodă asociată unui sistem de referință - cu o linie; mișcarea este liniară.

Orez. 2. Mișcare unidimensională

În fig. Figura 2 prezintă axa OX și cazul mișcării unidimensionale, i.e. corpul se deplasează de-a lungul unei linii drepte, de-a lungul unei axe. În acest caz, corpul s-a deplasat din punctul A în punctul B, mișcarea a fost vector AB. Pentru a determina coordonata punctului A, trebuie sa facem urmatoarele: coborati perpendiculara pe axa, coordonata punctului A pe aceasta axa va fi notata cu X 1, iar coborand perpendiculara din punctul B obtinem coordonata. punctul final– X 2. Făcând acest lucru, putem vorbi despre proiecția vectorului pe axa OX. Când rezolvăm probleme, vom avea nevoie de proiecția unui vector, o mărime scalară.

Proiecția unui vector pe o axă

În primul caz, vectorul este îndreptat de-a lungul axei OX și coincide în direcție, astfel încât proiecția va avea un semn plus.

Orez. 3. Proiecția mișcării

cu semnul minus

Exemplu de proiecție negativă

În fig. Figura 3 arată o altă situație posibilă. Vectorul AB în acest caz este îndreptat împotriva axei selectate. În acest caz, proiecția vectorului pe axă va avea o valoare negativă. La calcularea proiecției trebuie plasat simbolul vectorial S, iar indicele X în partea de jos: S x.

Calea și deplasarea în mișcare liniară

Mișcarea în linie dreaptă este vedere simplă miscarile. În acest caz, putem spune că modulul proiecției vectoriale este distanța parcursă. Trebuie remarcat faptul că în acest caz lungimea modulului vectorial este egală cu distanța parcursă.

Orez. 4. Calea parcursă este aceeași

cu proiecție de deplasare

Exemple de diferite orientări și deplasări relative ale axei

Pentru a înțelege în sfârșit problema proiecției vectoriale pe o axă și cu coordonate, să luăm în considerare câteva exemple:

Orez. 5. Exemplul 1

Exemplul 1. Modul de mișcare este egală cu proiecția deplasării și este definită ca X 2 – X 1, i.e. scădeți coordonatele inițiale din coordonatele finale.

Orez. 6. Exemplul 2

Exemplul 2. A doua figură de sub litera B este foarte interesantă Dacă corpul se mișcă perpendicular pe axa selectată, atunci coordonatele corpului pe această axă nu se modifică și, în acest caz, modulul de deplasare de-a lungul acestei axe este egal. la 0.

Fig 7. Exemplul 3

Exemplul 3. Dacă corpul se mișcă la un unghi față de axa OX, atunci, determinând proiecția vectorului pe axa OX, este clar că proiecția în valoarea sa va fi mai mică decât modulul vectorului S însuși scăzând X 2 - X 1, determinăm valoarea scalară a proiecției.

Rezolvarea problemei determinării traseului și mișcării

Să luăm în considerare problema. Determinați locația ambarcațiunii cu motor. Barca a plecat de la debarcader și a mers de-a lungul coastei drept și uniform primii 5 km, iar apoi în direcția opusă încă 3 km. Este necesar să se determine distanța parcursă și mărimea vectorului de deplasare.

Tema: Legile interacțiunii și mișcării corpurilor

Lecția 4. Deplasarea în timpul mișcării liniare uniforme

Eryutkin Evgenii Sergheevici

Mișcare liniară uniformă

În primul rând, să ne amintim definiția mișcare uniformă. Definiție: mișcarea uniformă este o mișcare în care un corp parcurge distanțe egale în orice intervale de timp egale.

Trebuie remarcat faptul că nu numai mișcarea rectilinie, ci și curbilinia poate fi uniformă. Acum ne vom uita la unul caz special- mișcare pe o linie dreaptă. Deci, mișcarea rectilinie uniformă (URM) este o mișcare în care un corp se mișcă de-a lungul unei linii drepte și face mișcări egale în orice intervale de timp egale.

Viteză

Caracteristica importanta o astfel de mișcare - viteză. Din clasa a 7-a știi că viteza este o mărime fizică care caracterizează viteza de mișcare. Cu mișcare rectilinie uniformă, viteza este o valoare constantă. Viteza este o mărime vectorială, notată cu , unitatea de măsură a vitezei este m/s.

Orez. 1. Semn de proiecție viteză

in functie de directia acesteia

Atenție la fig. 1. Dacă vectorul viteză este îndreptat în direcția axei, atunci proiecția vitezei va fi . Dacă viteza este îndreptată împotriva axei selectate, atunci proiecția acestui vector va fi negativă.

Determinarea vitezei, a traseului și a mișcării

Să trecem la formula pentru calculul vitezei. Viteza este definită ca raportul dintre mișcare și timpul în care a avut loc această mișcare: .

Vă atragem atenția asupra faptului că, în timpul mișcării rectilinie, lungimea vectorului de deplasare este egală cu calea parcursă de acest corp. Prin urmare, putem spune că modulul de deplasare este egal cu distanța parcursă. Cel mai des ai întâlnit această formulă în clasa a VII-a și la matematică. Se scrie simplu: S = V * t. Dar este important să înțelegem că acesta este doar un caz special.

Ecuația mișcării

Daca ne amintim ca proiectia unui vector este definita ca diferenta dintre coordonata finala si coordonata initiala, i.e. S x = x 2 – x 1, atunci putem obține legea mișcării pentru mișcarea uniformă rectilinie.

Graficul vitezei

Vă rugăm să rețineți că proiecția vitezei poate fi fie negativă, fie pozitivă, așa că aici este plasat un plus sau un minus, în funcție de direcția vitezei în raport cu axa selectată.

Orez. 2. Graficul proiecției vitezei în funcție de timp pentru RPD

Graficul proiecției vitezei în funcție de timp prezentat mai sus este o caracteristică directă a mișcării uniforme. Axa orizontală reprezintă timpul, iar axa verticală reprezintă viteza. Dacă graficul de proiecție a vitezei este situat deasupra axei x, atunci aceasta înseamnă că corpul se va deplasa de-a lungul axei Ox în direcția pozitivă. În caz contrar, direcția de mișcare nu coincide cu direcția axei.

Interpretarea geometrică a traseului

Orez. 3. Sensul geometric graficul vitezei versus timp

Tema: Legile interacțiunii și mișcării corpurilor

Lecția 5. Mișcare rectilinie uniform accelerată. Accelerare

Eryutkin Evgenii Sergheevici

Tema lecției este „Mișcare rectilinie neuniformă, mișcare rectilinie uniform accelerată”. Pentru a descrie o astfel de mișcare, introducem o cantitate importantă - accelerare. Să reamintim că în lecțiile anterioare am discutat problema mișcării uniforme rectilinie, i.e. o astfel de mișcare când viteza rămâne constantă.

Mișcare neuniformă

Și dacă se schimbă viteza, atunci ce? În acest caz, ei spun că mișcarea este inegală.

Viteza instantanee

Pentru a caracteriza mișcarea neuniformă, este introdusă o nouă mărime fizică - viteza instantanee.

Definiție: viteza instantanee este viteza unui corp la un moment dat sau la un punct dat pe o traiectorie.

Un dispozitiv care arată viteza instantanee se găsește pe orice vehicul în mișcare: într-o mașină, tren etc. Acesta este un dispozitiv numit vitezometru (din engleză - viteză („viteză”)). Vă rugăm să rețineți că viteza instantanee este definită ca raportul dintre mișcare și timpul în care a avut loc această mișcare. Dar această definiție nu este diferită de definiția vitezei cu RPD pe care am dat-o mai devreme. Pentru o definiție mai precisă, trebuie menționat că intervalul de timp și deplasarea corespunzătoare sunt considerate a fi foarte mici, tinzând spre zero. Atunci viteza nu are timp să se schimbe prea mult și putem folosi formula pe care am introdus-o mai devreme: .

Atenție la fig. 1. x 0 și x 1 sunt coordonatele vectorului deplasare. Dacă acest vector este foarte mic, atunci schimbarea vitezei va avea loc destul de repede. În acest caz, caracterizăm această schimbare ca o schimbare viteza instantanee.

Orez. 1. Pe problema determinării vitezei instantanee

Accelerare

Astfel, mișcare neuniformă Este logic să caracterizezi schimbarea vitezei de la un punct la altul după cât de repede se întâmplă. Această modificare a vitezei este caracterizată de o mărime numită accelerație. Accelerația se notează cu , este o mărime vectorială.

Definiție: Accelerația este definită ca raportul dintre schimbarea vitezei și timpul în care a avut loc schimbarea.

Accelerația se măsoară în m/s 2 .

În esență, rata de schimbare a vitezei este accelerația. Valoarea proiecției accelerației, deoarece este un vector, poate fi negativă sau pozitivă.

Este important de reținut că oriunde este direcționată schimbarea vitezei, acolo va fi direcționată accelerația. Acest lucru este de o importanță deosebită în timpul mișcării curbilinii, când valoarea se schimbă.

Tema: Legile interacțiunii și mișcării corpurilor

Lecția 6. Viteza în linie dreaptă mișcare uniform accelerată. Graficul vitezei

Eryutkin Evgenii Sergheevici

Accelerare

Să ne amintim ce este accelerația. Accelerare este o mărime fizică care caracterizează schimbarea vitezei într-o anumită perioadă de timp. ,

adică accelerația este o mărime care este determinată de modificarea vitezei de-a lungul timpului în care a avut loc această modificare.

Ecuația vitezei

Folosind ecuația care determină accelerația, este convenabil să scrieți o formulă pentru calcularea vitezei instantanee a oricărui interval și pentru orice moment de timp:

Această ecuație face posibilă determinarea vitezei în orice moment de mișcare a corpului. Când se lucrează cu legea modificărilor vitezei în timp, este necesar să se țină cont de direcția vitezei în raport cu punctul de referință selectat.

Graficul vitezei

Graficul vitezei(proiecția vitezei) este legea modificării vitezei (proiecția vitezei) în timp pentru mișcarea rectilinie uniform accelerată, prezentată grafic.

Orez. 1. Grafice ale proiecției vitezei în funcție de timp pentru mișcarea rectilinie uniform accelerată

Să analizăm diferite grafice.

Primul. Ecuația de proiecție a vitezei: . Viteza și timpul cresc; rețineți că pe grafic, în locul în care una dintre axe este timpul și cealaltă este viteza, va fi o linie dreaptă. Această linie începe de la punctul, care caracterizează viteza inițială.

A doua este dependența pentru o valoare negativă a proiecției accelerației, atunci când mișcarea este lentă, adică viteza absolută scade mai întâi. În acest caz, ecuația arată astfel: .

Graficul începe la punctul și continuă până la punctul , intersecția axei timpului. În acest moment viteza corpului devine egal cu zero. Aceasta înseamnă că organismul s-a oprit.

Dacă te uiți cu atenție la ecuația vitezei, îți vei aminti că în matematică exista o funcție similară. Aceasta este ecuația unei linii drepte, care este confirmată de graficele pe care le-am examinat.

Câteva cazuri speciale

Pentru a înțelege în sfârșit graficul vitezei, să luăm în considerare un caz special. În primul grafic, dependența vitezei de timp se datorează faptului că viteza inițială, , este egală cu zero, proiecția accelerației este mai mare decât zero.

Scriind această ecuație. Ei bine, tipul de grafic în sine este destul de simplu (graficul 1):

Orez. 2. Diverse cazuri de mișcare uniform accelerată

Încă două cazuri mișcare uniform accelerată prezentate în următoarele două grafice. Al doilea caz este o situație în care corpul sa mișcat mai întâi cu o proiecție de accelerație negativă și apoi a început să accelereze în direcția pozitivă a axei OX.

Al treilea caz este o situație în care proiecția accelerației este mai mică decât zero și corpul se mișcă continuu în direcția opusă direcției pozitive a axei OX. În acest caz, modulul de viteză crește constant, corpul accelerează.

Această lecție video îi va ajuta pe utilizatori să își facă o idee despre subiectul „Mișcarea în mișcare liniară uniform accelerată”. În timpul acestei lecții, elevii își vor putea extinde cunoștințele despre mișcarea rectilinie uniform accelerată. Profesorul vă va spune cum să determinați corect deplasarea, coordonatele și viteza în timpul unei astfel de mișcări.

Tema: Legile interacțiunii și mișcării corpurilor

Lecția 7. Deplasarea în timpul mișcării rectilinie uniform accelerate

Eryutkin Evgenii Sergheevici

În lecțiile anterioare, am discutat cum să determinăm distanța parcursă în timpul mișcării liniare uniforme. Este timpul să aflați cum să determinați coordonatele corpului, distanța parcursă și deplasarea la . Acest lucru se poate face dacă luăm în considerare mișcarea rectilinie uniform accelerată ca o mulțime cantitate mare mișcări uniforme foarte mici ale corpului.

experimentul lui Galileo

Primul care a rezolvat problema locației unui corp la un anumit moment în timp în timpul mișcării accelerate a fost omul de știință italian Galileo Galilei. Și-a condus experimentele cu un plan înclinat. A lansat o minge, un glonț de muschetă, de-a lungul jgheabului și apoi a determinat accelerația acestui corp. Cum a făcut-o? El știa lungimea plan înclinatși a determinat ora după bătăile inimii sau ale pulsului.

Determinarea mișcării folosind un grafic al vitezei

Luați în considerare graficul dependenței de viteză mișcare liniară uniform accelerată din când în când. Știți această relație este o linie dreaptă: v = v 0 + at

Fig.1. Definiția mișcării

cu mișcare liniară uniform accelerată

Împărțim graficul vitezei în secțiuni dreptunghiulare mici. Fiecare secțiune va corespunde unei anumite viteze constante. Este necesar să se determine distanța parcursă în prima perioadă de timp. Să scriem formula: .

Acum să calculăm aria totală a tuturor cifrelor pe care le avem. Și suma ariilor în timpul mișcării uniforme este distanța totală parcursă.

Vă rugăm să rețineți că viteza se va schimba de la un punct la altul, astfel vom obține calea parcursă de corp exact în timpul mișcării rectilinie și uniform accelerate.

Rețineți că în timpul mișcării rectilinie uniform accelerate a unui corp, când viteza și accelerația sunt direcționate în aceeași direcție, modulul de deplasare este egal cu distanța parcursă, prin urmare, atunci când determinăm modulul de deplasare, determinăm distanta parcursa. În acest caz, putem spune că modulul de deplasare va fi egal cu aria figurii, limitată de graficul vitezei și timpului.

Să folosim formule matematice pentru a calcula aria figurii indicate.

Aria figurii (egală numeric cu distanța parcursă) este egală cu jumătate din suma bazelor înmulțită cu înălțimea. Rețineți că în figură una dintre baze este viteza inițială. Și a doua bază a trapezului va fi viteza finală, notată cu literă, înmulțită cu. Aceasta înseamnă că înălțimea trapezului este perioada de timp în care a avut loc mișcarea.

Putem scrie viteza finală discutată în lecția anterioară ca sumă viteza initialași contribuția datorată prezenței accelerației constante în organism. Expresia rezultată este:

Dacă deschideți parantezele, aceasta devine dublă. Putem scrie următoarea expresie:

Dacă scrieți fiecare dintre aceste expresii separat, rezultatul va fi următorul:

Această ecuație a fost obținută pentru prima dată prin experimentele lui Galileo Galilei. Prin urmare, putem presupune că acest om de știință a fost primul care a făcut posibilă determinarea locației corpului în orice moment. Aceasta este soluția la principala problemă a mecanicii.

Determinarea coordonatelor corpului

Acum să ne amintim că distanța parcursă, egală în cazul nostru modul de mișcare, se exprimă prin diferența:

Dacă înlocuim expresia obținută pentru S în ecuația lui Galileo, vom scrie legea conform căreia un corp se mișcă în mișcare rectilinie uniform accelerată:

Trebuie amintit că viteza, proiecția și accelerația ei pot fi negative.

Următoarea etapă de luare în considerare a mișcării va fi studiul mișcării de-a lungul unei traiectorii curbilinii.

Tema: Legile interacțiunii și mișcării corpurilor

Lecția 8. Mișcarea unui corp în timpul mișcării rectilinie uniform accelerate fără viteza inițială

Eryutkin Evgenii Sergheevici

Mișcare rectilinie uniform accelerată

Să luăm în considerare câteva caracteristici ale mișcării unui corp în timpul mișcare rectilinie uniform accelerată fara viteza initiala. Ecuația care descrie această mișcare a fost derivată de Galileo în secolul al XVI-lea. Trebuie reținut că în cazul mișcării rectilinie uniforme sau neuniforme, modulul de deplasare coincide ca valoare cu distanța parcursă. Formula arată astfel:

S=V o t + la 2/2,

unde a este accelerația.

Cazul mișcării uniforme

Primul caz, cel mai simplu, este situația în care accelerația este zero. Aceasta înseamnă că ecuația de mai sus va deveni ecuația: S = V 0 t. Această ecuație face posibilă găsirea distanta parcursa mișcare uniformă. S, în acest caz, este modulul vectorului. Poate fi definită ca diferența de coordonate: coordonata finală x minus coordonata inițială x 0. Dacă substituim această expresie în formulă, obținem dependența coordonatei de timp.

Cazul mișcării fără viteză inițială

Să luăm în considerare a doua situație. Când V 0 = 0, viteza inițială este 0, ceea ce înseamnă că mișcarea începe dintr-o stare de repaus. Corpul era în repaus, apoi începe să dobândească și să crească viteza. Deplasarea dintr-o stare de repaus se va inregistra fara viteza initiala: S = la 2 /2. Dacă S – modul de călătorie(sau distanța parcursă) este desemnată ca diferență între coordonatele inițiale și cele finale (scădem coordonatele inițiale din coordonatele finale), apoi obținem o ecuație a mișcării care face posibilă determinarea coordonatei corpului pentru orice moment în timp: x = x 0 + la 2 /2.

Proiecția accelerației poate fi atât negativă, cât și pozitivă, așa că putem vorbi despre coordonatele corpului, care poate fie să crească, fie să scadă.

Proporționalitatea drumului către pătratul timpului

Principii importante ale ecuațiilor fără viteză inițială, de ex. când un corp își începe mișcarea dintr-o stare de repaus:

S x este distanța parcursă, este proporțională cu t 2, adică. pătratul timpului. Dacă luăm în considerare perioade egale de timp - t 1, 2t 1, 3t 1, atunci putem observa următoarele relații:

S 1 ~ 1 S 1 = a/2*t 1 2

S 2 ~ 4 S 2 = a/2*(2t 1) 2

S 3 ~ 9 S 3 = a/2*(3t 1) 2

Dacă continuați, modelul va rămâne.

Mișcări pe perioade succesive de timp

Putem trage următoarea concluzie: distanţele parcurse cresc proporţional cu pătratul creşterii intervalelor de timp. Dacă a existat o perioadă de timp, de exemplu 1 s, atunci distanța parcursă va fi proporțională cu 1 2. Dacă al doilea segment este de 2 s, atunci distanța parcursă va fi proporțională cu 2 2, adică. = 4.

Dacă alegem un anumit interval pentru o unitate de timp, atunci distanțele totale parcurse de corp în perioadele egale ulterioare vor fi raportate ca pătrate de numere întregi.

Cu alte cuvinte, mișcările efectuate de corp pentru fiecare secundă ulterioară vor fi legate ca numere impare:

S 1:S 2:S 3:…:S n =1:3:5:…:(2n-1)

Orez. 1. Mișcarea

pentru fiecare secundă sunt tratate ca numere impare

Modele luate în considerare folosind exemplul unei probleme

Cele două concluzii foarte importante studiate sunt caracteristice doar mișcării rectilinie uniform accelerate fără o viteză inițială.

Problemă: mașina începe să se miște de la oprire, adică din starea de repaus, iar în 4 s de mișcarea sa parcurge 7 m Determinați accelerația corpului și viteza instantanee la 6 s după începerea mișcării.

Orez. 2. Rezolvarea problemei

Rezolvare: mașina începe să se miște dintr-o stare de repaus, prin urmare, traseul pe care îl parcurge mașina se calculează cu formula: S = la 2 /2. Viteza instantanee este definită ca V = at. S 4 = 7 m, distanța pe care mașina a parcurs-o în 4 s de mișcare. Poate fi exprimat ca diferența dintre drumul total parcurs de corp în 4 s și drumul parcurs de corp în 3 s. Folosind aceasta, obținem accelerația a = 2 m/s 2, adică. mișcarea este accelerată, rectilinie. Pentru a determina viteza instantanee, i.e. viteza la sfârșitul a 6 s, accelerația trebuie înmulțită cu timp, adică timp de 6 s, timp în care corpul a continuat să se miște. Se obține viteza v(6s) = 12 m/s.

Răspuns: modulul de accelerație este de 2 m/s 2 ; viteza instantanee la sfârşitul a 6 s este de 12 m/s.

Tema: Legile interacțiunii și mișcării corpurilor

Lecția 9: Lucrări de laborator nr. 1 „Studiul mișcării uniform accelerate

fara viteza initiala"

Eryutkin Evgenii Sergheevici

Scopul lucrării

Scopul lucrărilor de laborator este de a determina accelerația corpului, precum și a acestuia viteza instantanee la sfârşitul mişcării.

Prima data dat munca de laborator condus de Galileo Galilei. Datorită acestei lucrări, Galileo a reușit să stabilească experimental accelerația căderii libere.

Sarcina noastră este să luăm în considerare și să analizăm modul în care putem determina accelerare când un corp se deplasează de-a lungul unui jgheab înclinat.

Echipamente

Echipament: trepied cu cuplaj și picior, se fixează o canelură înclinată în picior; în jgheab există un opritor sub formă de cilindru metalic. Un corp în mișcare este o minge. Contorul de timp este un metronom dacă îl porniți, va număra timpul. Veți avea nevoie de o bandă de măsurat pentru a măsura distanța.

Orez. 1. Trepied cu cuplaj si picior, canelura si bila

Orez. 2. Metronom, opritor cilindric

Masa de masura

Să creăm un tabel format din cinci coloane, fiecare dintre acestea trebuie completată.

Prima coloană este numărul de bătăi ale metronomului, pe care îl folosim ca numărător de timp. S – următoarea coloană este distanța parcursă de corp, bila rulând pe jgheabul înclinat. Urmează timpul de călătorie. A patra coloană este accelerația calculată a mișcării. Ultima coloană arată viteza instantanee la sfârșitul mișcării mingii.

Formule necesare

Pentru a obține rezultatul, utilizați formulele: S = la 2 /2.

De aici este ușor de obținut că accelerația va fi egală cu raportul de două ori distanța împărțită la pătratul timpului: a = 2S/t 2.

Viteza instantanee este definit ca produsul accelerației și al timpului de mișcare, adică perioada de timp de la începerea mișcării până în momentul în care mingea se ciocnește cu cilindrul: V = at.

Realizarea unui experiment

Să trecem la experimentul în sine. Pentru a face acest lucru, trebuie să vă ajustați metronomîncât dă 120 de lovituri într-un minut. Apoi, între două bătăi de metronom va exista un interval de timp de 0,5 s (o jumătate de secundă). Pornim metronomul și vedem cum numără timpul.

Apoi, folosind o bandă de măsurare, determinăm distanța dintre cilindrul care alcătuiește opritorul și punctul de pornire al mișcării. Este egală cu 1,5 m Distanța este aleasă astfel încât corpul care se rostogolește pe jgheab să cadă într-o perioadă de timp de cel puțin 4 bătăi ale metronomului.

Orez. 3. Configurarea experimentului

Experiență: o minge care este plasată la începutul mișcării și eliberată cu una dintre lovituri dă rezultatul - 4 lovituri.

Completarea tabelului

Înregistrăm rezultatele într-un tabel și trecem la calcule.

Numărul 3 a fost introdus în prima coloană Dar au fost 4 bătăi de metronom?! Prima lovitură corespunde semnului zero, adică. începem să numărăm timpul, deci timpul în care mingea se mișcă este intervalele dintre lovituri și sunt doar trei.

Lungime distanta parcursa, adică lungimea planului înclinat este de 1,5 m Înlocuind aceste valori în ecuație, obținem o accelerație egală cu aproximativ 1,33 m/s 2 . Vă rugăm să rețineți că acesta este un calcul aproximativ, precis până la a doua zecimală.

Viteza instantanee în momentul impactului este de aproximativ 1,995 m/s.

Deci, am aflat cum putem determina accelerația unui corp în mișcare. Vă atragem atenția asupra faptului că în experimentele sale Galileo Galilei a determinat accelerația prin modificarea unghiului de înclinare al planului. Vă invităm să analizați în mod independent sursele de erori atunci când efectuați această lucrare și să trageți concluzii.

Tema: Legile interacțiunii și mișcării corpurilor

Lecția 10. Rezolvarea problemelor privind determinarea accelerației, vitezei instantanee și deplasării în mișcare liniară uniform accelerată

Eryutkin Evgenii Sergheevici

Lecția este dedicată rezolvării problemelor privind determinarea accelerației, vitezei instantanee și deplasării unui corp în mișcare.

Sarcina de traseu și deplasare

Sarcina 1 este dedicată studiului căii și mișcării.

Condiție: un corp se mișcă de-a lungul unui cerc, trecând pe jumătate din acesta. Este necesar să se determine relația dintre calea parcursă și modulul de deplasare.

Vă rugăm să rețineți: este dată starea problemei, dar nu există un singur număr. Astfel de probleme vor apărea destul de des la cursurile de fizică.

Orez. 1. Calea și mișcarea corpului

Să introducem o notație. Raza cercului de-a lungul caruia se misca corpul este egala cu R. La rezolvarea problemei, este convenabil sa facem un desen in care sa notam cercul si un punct arbitrar din care se misca corpul, notat cu A; corpul se deplasează în punctul B, iar S este jumătate de cerc, S este în mișcare, conectând punctul de pornire al mișcării de punctul final.

În ciuda faptului că nu există un singur număr în problemă, totuși, în răspuns obținem un număr foarte definit (1,57).

Problema graficului vitezei

Problema 2 se va concentra pe graficele vitezei.

Stare: două trenuri se deplasează unul spre celălalt pe linii paralele, viteza primului tren este de 60 km/h, viteza celui de-al doilea este de 40 km/h. Mai jos sunt 4 grafice și trebuie să le alegeți pe cele care descriu corect graficele de proiecție ale vitezei acestor trenuri.

Orez. 2. La starea problemei 2

Orez. 3. Diagrame

la problema 2

Axa vitezei este verticală (km/h), iar axa timpului este orizontală (timp în ore).

În primul grafic sunt două linii drepte paralele, acestea sunt modulele vitezei corpului - 60 km/h și 40 km/h. Dacă te uiți la graficul de jos, numărul 2, vei vedea același lucru, doar în zona negativă: -60 și -40. Celelalte două grafice au 60 în partea de sus și -40 în partea de jos. Pe al 4-lea grafic, 40 este în partea de sus și -60 este în partea de jos. Ce poți spune despre aceste grafice? În funcție de starea problemei, două trenuri se deplasează unul spre celălalt, de-a lungul liniilor paralele, deci dacă alegem o axă asociată cu direcția vitezei unuia dintre trenuri, atunci proiecția vitezei unui corp va fi pozitivă, iar proiecția vitezei celuilalt va fi negativă (deoarece viteza însăși este îndreptată împotriva axei selectate). Prin urmare, nici primul grafic, nici al doilea nu sunt potrivite pentru răspuns. Când proiecția vitezei are același semn, trebuie să spunem că două trenuri se deplasează în aceeași direcție. Dacă alegem un cadru de referință asociat cu 1 tren, atunci valoarea de 60 km/h va fi pozitivă, iar valoarea de -40 km/h va fi negativă, trenul se îndreaptă spre. Sau invers, dacă conectăm sistemul de raportare cu al doilea tren, atunci unul dintre ele are viteza proiectată de 40 km/h, iar celălalt -60 km/h, negativ. Astfel, ambele grafice (3 și 4) sunt potrivite.

Răspuns: 3 și 4 grafice.

Problema determinării vitezei într-o mișcare uniformă lentă

Stare: o mașină se deplasează cu o viteză de 36 km/h, iar în 10 s frânează cu o accelerație de 0,5 m/s 2. Este necesar să se determine viteza acesteia la sfârșitul frânării

În acest caz, este mai convenabil să selectați axa OX și să direcționați viteza inițială de-a lungul acestei axe, de exemplu. vectorul viteză inițială va fi direcționat în aceeași direcție cu axa. Accelerația va fi direcționată în sens opus, deoarece mașina încetinește. Proiecția accelerației pe axa OX va avea semnul minus. Pentru a găsi viteza finală instantanee, folosim ecuația de proiecție a vitezei. Să scriem următoarele: V x = V 0x - at. Înlocuind valorile, obținem o viteză finală de 5 m/s. Aceasta înseamnă că la 10 s după frânare viteza va fi de 5 m/s. Răspuns: V x = 5 m/s.

Sarcina de a determina accelerația dintr-un grafic al vitezei

Graficul prezintă 4 dependențe ale vitezei de timp și este necesar să se determine care dintre aceste corpuri are accelerația maximă și care are accelerația minimă.

Orez. 4. La condițiile problemei 4

Pentru a o rezolva, trebuie să luați în considerare toate cele 4 grafice pe rând.

Pentru a compara accelerațiile, trebuie să determinați valorile acestora. Pentru fiecare corp, accelerația va fi definită ca raportul dintre schimbarea vitezei și timpul în care a avut loc această schimbare. Mai jos sunt calcule ale accelerației pentru toate cele patru corpuri:

După cum puteți vedea, modulul de accelerație al celui de-al doilea corp este minim, iar modulul de accelerație al celui de-al treilea corp este maxim.

Răspuns: |a 3 | - max, |a 2 | - min.

Lecția 11. Rezolvarea problemelor pe tema „Mișcare rectilinie uniformă și neuniformă”

Eryutkin Evgenii Sergheevici

Să ne uităm la două probleme, iar soluția la una dintre ele este în două versiuni.

Sarcina de a determina distanța parcursă în timpul mișcării uniform lente

Stare: Un avion care zboară cu o viteză de 900 km/h aterizează. Timpul până când aeronava se oprește complet este de 25 s. Este necesar să se determine lungimea pistei.

Orez. 1. La condițiile problemei 1

Cum se determină modulul de deplasare? (mecanica) și am primit cel mai bun răspuns

Răspuns de la Ivan Vyazigin[începător]
conform teoremei lui Pitagora = rădăcină (16+9) = 5

Răspuns de la Porturile de agrement[guru]
Trei moduri principale de a descrie mișcarea corpului
Metoda vectorială
t. O - corp de referință; t. A - punct material (particulă); - vector rază (acesta este un vector care leagă originea cu poziția unui punct la un moment arbitrar de timp)
Traiectorie (1-2) - o linie care descrie mișcarea unui corp (punctul material A) pe o perioadă de timp
Deplasarea () este un vector care leagă pozițiile unui punct în mișcare la începutul și la sfârșitul unei anumite perioade de timp.
Calea () – lungimea secțiunii traiectoriei.
Să scriem ecuația de mișcare a unui punct sub formă vectorială:
Viteza unui punct este limita raportului de mișcare față de perioada de timp în care a avut loc această mișcare, când această perioadă de timp tinde spre zero.
Adică viteza instantanee
Accelerația (sau accelerația instantanee) este o mărime fizică vectorială egală cu limita raportului dintre modificarea vitezei și perioada de timp în care a avut loc această modificare.
Accelerația, ca și schimbarea vitezei, este îndreptată spre concavitatea traiectoriei și poate fi descompusă în două componente - tangențială - tangentă la traiectoria de mișcare - și normală - perpendiculară pe traiectorie.
- acceleratie totala;
- acceleratie normala (caracterizeaza schimbarea vitezei in directie);
- accelerație tangențială(caracterizează schimbarea vitezei în mărime);
, unde este vectorul normal unitar ()
R1 - raza de curbură.
,
Unde;
Metoda coordonată de a descrie mișcarea
Cu metoda coordonatelor de descriere a mișcării, modificarea coordonatelor unui punct în timp este scrisă sub forma funcțiilor tuturor celor trei coordonate în funcție de timp:
nivelurile cinematice ale mișcării unui punct)
Proiecții pe axă:
Un mod natural de a descrie mișcarea

Răspuns de la Av paap[incepator]
multumesc

Răspuns de la Olga Gavrilova[activ]
De ce este așa?

Răspuns de la 3 raspunsuri[guru]

Buna ziua! Iată o selecție de subiecte cu răspunsuri la întrebarea dvs.: Cum se determină modulul de deplasare? (mecanica)