Школьная энциклопедия. Основные виды механического движения Равноускоренное движение тела
Криволинейное движение тела
Криволинейное движение тела определение:
Криволинейное движение - это вид механического движения, при котором направление скорости изменяется. Модуль скорости может меняться.
Равномерное движение тела
Равномерное движение тела определение:
Если тело за равные промежутки времени проходит равные расстояния, то такое движение называется . При равномерном движении модуль скорости есть постоянная величина. А может меняться.
Неравномерное движение тела
Неравномерное движение тела определение:
Если тело за равные промежутки времени проходит различные расстояния, то такое движение называется неравномерным. При неравномерном движении модуль скорости есть переменная величина. Направление скорости может меняться.
Равнопеременное движение тела
Равнопеременное движение тела определение:
Есть величина постоянная при равнопеременном движении. Если при этом направление скорости не меняется, то получим прямолинейное равнопеременное движение.
Равноускоренное движение тела
Равноускоренное движение тела определение:
Равнозамедленное движение тела
Равнозамедленное движение тела определение:
Когда мы говорим о механическом движении тела, то можно рассмотреть понятие поступательного движения тела.
В 7 классе вы изучали механическое движение тел, происходящее с постоянной скоростью, т. е. равномерное движение.
Теперь мы переходим к рассмотрению неравномерного движения. Из всех видов неравномерного движения мы будем изучать самое простое - прямолинейное равноускоренное, при котором тело движется вдоль прямой линии, а проекция вектора скорости тела за любые равные промежутки времени меняется одинаково (при этом модуль вектора скорости может как увеличиваться, так и уменьшаться).
Например, если скорость движущегося по взлётной полосе самолёта за любые 10 с увеличивается на 15 м/с, за любые 5 с - на 7,5 м/с, в каждую секунду - на 1,5 м/с и т. д., то самолёт движется равноускоренно.
В данном случае под скоростью движения самолёта подразумевается его так называемая мгновенная скорость, т. е. скорость в каждой конкретной точке траектории в соответствующий момент времени (более строгое определение мгновенной скорости будет дано в курсе физики старших классов).
Мгновенная скорость тел, движущихся равноускоренно, может меняться по-разному: в одних случаях быстрее, в других - медленнее. Например, скорость обычного пассажирского лифта средней мощности за каждую секунду разгона увеличивается на 0,4 м/с, а скоростного - на 1,2 м/с. В таких случаях говорят, что тела движутся с разным ускорением.
Рассмотрим, какая физическая величина называется ускорением.
Пусть скорость некоторого тела, движущегося равноускоренно, за промежуток времени t изменилась от v 0 до v. Под v 0 подразумевается начальная скорость тела, т. е. скорость в момент t 0 = О, принятый за начало отсчёта времени. А v - это скорость, которую тело имело к концу промежутка времени t, отсчитываемого от t 0 = 0. Тогда за каждую единицу времени скорость менялась на величину, равную
Это отношение обозначается символом а и называется ускорением:
- Ускорением тела при прямолинейном равноускоренном движении называется векторная физическая величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, за который это изменение произошло
Равноускоренное движение - это движение с постоянным ускорением.
Ускорение - векторная величина, которая характеризуется не только модулем, но и направлением.
Модуль вектора ускорения показывает, на сколько меняется модуль вектора скорости в каждую единицу времени. Чем больше ускорение, тем быстрее меняется скорость тела.
За единицу ускорения в СИ принимается ускорение такого равноускоренного движения, при котором за 1 с скорость тела изменяется на 1 м/с:
Таким образом, в СИ единицей ускорения является метр на секунду в квадрате (м/с 2).
Применяются и другие единицы ускорения, например 1 см/с 2 .
Вычислить ускорение тела, движущегося прямолинейно и равноускоренно, можно с помощью следующего уравнения, в которое входят проекции векторов ускорения и скорости:
Покажем на конкретных примерах, как находится ускорение. На рисунке 8, а изображены санки, которые равноускоренно скатываются с горы.
Рис. 8. Равноускоренное движение санок, скатывающихся с горы (АВ) и продолжающих движение по равнине (CD)
Известно, что участок пути АВ санки прошли за 4 с. При этом в точке А они имели скорость, равную 0,4 м/с, а в точке В - скорость, равную 2 м/с (санки приняты за материальную точку).
Определим, с каким ускорением двигались санки на участке АВ.
В данном случае за начало отсчёта времени следует принять момент прохождения санками точки А, поскольку согласно условию именно от этого момента отсчитывается промежуток времени, за который модуль вектора скорости изменился от 0,4 до 2 м/с.
Теперь проведём ось X, параллельную вектору скорости движения санок и направленную в ту же сторону. Спроецируем на неё начала и концы векторов v 0 и v. Образовавшиеся при этом отрезки v 0x и v x являются проекциями векторов v 0 и v на ось X. Обе эти проекции положительны и равны модулям соответствующих векторов: v 0x = 0,4 м/с, v x = 2 м/с.
Запишем условие задачи и решим её.
Проекция вектора ускорения на ось X получилась положительной, значит, вектор ускорения сонаправлен с осью X и со скоростью движения санок.
Если векторы скорости и ускорения направлены в одну сторону, то скорость растёт.
Теперь рассмотрим другой пример, в котором санки, скатившись с горы, движутся по горизонтальному участку CD (рис. 8, б).
В результате действия на санки силы трения их скорость непрерывно уменьшается, и в точке D санки останавливаются, т. е. их скорость равна нулю. Известно, что в точке С санки имели скорость 1,2 м/с, а участок CD был пройден ими за 6 с.
Рассчитаем ускорение санок в этом случае, т. е. определим, на сколько менялась скорость санок за каждую единицу времени.
Проведём ось X параллельно отрезку CD и сонаправим её со скоростью движения санок, как показано на рисунке. При этом проекция вектора скорости санок на ось X в любой момент их движения будет положительна и равна модулю вектора скорости. В частности, при t 0 = 0 v 0x = 1,2 м/с, а при t = 6 с v x = 0.
Запишем данные и вычислим ускорение.
Проекция ускорения на ось X отрицательна. Это значит, что вектор ускорения а направлен противоположно оси X и соответственно противоположно скорости движения. При этом скорость санок уменьшалась.
Таким образом, если векторы скорости и ускорения движущегося тела направлены в одну сторону, то модуль вектора скорости тела увеличивается, а если в противоположные - уменьшается.
Вопросы
- К какому виду движения - равномерному или неравномерному - относится прямолинейное равноускоренное движение?
- Что понимают под мгновенной скоростью неравномерного движения?
- Дайте определение ускорения равноускоренного движения. Какова единица ускорения?
- Что такое равноускоренное движение?
- Что показывает модуль вектора ускорения?
- При каком условии модуль вектора скорости движущегося тела увеличивается; уменьшается?
Упражнение 5
Характеристики механического движения тела:
- траектория (линия, вдоль которой движется тело),
- перемещение (направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела M1 с его последующим положением M2),
- скорость (отношение перемещения ко времени движения - для равномерного движения).
Основные виды механического движения
В зависимости от траектории движение тела разделяются на:
Прямолинейные;
Криволинейные.
В зависимости от скорости движения разделяются на:
Равномерные,
Равноускоренные
Равнозамедленные
В зависимости от способа перемещения движения бывают:
Поступательное
Вращательное
Колебательное
Сложные движения (Например: винтовое движение, в котором тело равномерно вращается вокруг некоторой оси и в тоже время совершает вдоль этой оси равномерное поступательное движение)
Поступательное движение - это движение тела, при котором все его точки движутся одинаково. В поступательном движении всякая прямая, соединяющая любые две точки тела остается параллельной сама себе.
Вращательное движение - это движение тела вокруг некоторой оси. При таком движении все точки тела совершают движение по окружностям, центром которых является эта ось.
Колебательное движение - это периодическое движение, которое совершается поочерёдно в двух противоположных направлениях.
Например, колебательное движение совершает маятник в часах.
Поступательное и вращательное движения - самые простые виды механического движения.
Прямолинейным и равномерным движение называется такое движение, когда за любые сколь угодно малые равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения. Запишем математическое выражение этого определения s = υ ? t. Это значит, что перемещение определяют по формуле, а координату - по формуле.
Равноускоренным движением называется движение тела, при котором его скорость за любые равные промежутки времени увеличивается одинаково. Для характеристики этого движения нужно знать скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории, т. е. мгновенную скорость, а также ускорение.
Мгновенная скорость - это отношение достаточно малого перемещения на участке траектории, примыкающей к этой точке, к малому промежутку времени, в течение которого это перемещение совершается.
υ = S/t. Единица измерения в системе СИ м/с.
Ускорение - величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло. α = ?υ/t (системе СИ м/с2) Иначе, ускорение - это быстрота изменения скорости или приращение скорости за каждую секунду α . t . Отсюда формула мгновенной скорости: υ = υ 0 + α.t.
Перемещение при этом движении определяют по формуле: S = υ 0 t + α . t 2 /2.
Равнозамедленным движением называется движение, когда ускорение имеет отрицательную величину, скорость при этом равномерно замедляется.
При равномерном движении по окружности углы поворота радиуса за любые равные промежутки времени будут одинаковы. Поэтому угловая скорость ω = 2πn , или ω = πN/30 ≈ 0.1N , где ω - уговая скорость n - число оборотов в секунду, N - число оборотов в минуту. ω в системе СИ измеряется в рад/с. (1/c)/ Она представляет угловую скорость, при которой каждая точка тела за одну секунду проходит путь, равный её расстоянию от оси вращения. При этом движении модуль скорости постоянный, он направлен по касательной к траектории и постоянно меняет направление (см. рис. ), поэтому возникает центростремительное ускорение.
Период вращения Т = 1/n - это время, за которое тело совершает один полный оборот, поэтому ω = 2π/Т.
Линейная скорость при вращательном движении выражается формулами:
υ = ωr, υ = 2πrn, υ = 2πr/T, где r - расстояние точки от оси вращения. Линейная скорость точек, лежащих на окружности вала или шкива, называется окружной скоростью вала или шкива (в системе СИ м/с)
При равномерном движении по окружности скорость остается постоянной по величине но все время меняется по направлению. Всякое изменение скорости связано с ускорением. Ускорение изменяющее скорость по направлению называется нормальным или центростремительным , это ускорение перпендикулярно к траектории и направлено к центру ее кривизны (к центру окружности, если траектория окружность)
α п = υ 2 /R или α п = ω 2 R (так как υ = ωR где R радиус окружности, υ - скорость движения точки)
Относительность механического движения - это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта .
Положение тела (точки) в пространстве можно определить относительно какого-либо другого тела, выбранного за тело отсчета A. Тело отсчета, связанная с ним система координат и часы составляют систему отсчета. Характеристики механического движения относительны, т. е. они могут быть различными в разных системах отсчета.
Пример: за движением лодки следят два наблюдателя: один на берегу в точке O, другой - на плоту в точке O1 (см. рис. ). Проведем мысленно через точку О систему координат XOY - это неподвижная система отсчета. Другую систему X"O"Y" свяжем с плотом - это подвижная система координат. Относительно системы X"O"Y" (плота) лодка за время t совершает перемещение и будет двигаться со скоростью υ = s лодки относительно плота /t v = (s лодки- s плота)/t. Относительно системы XOY (берег) лодка за это же время совершит перемещение s лодки, где s лодкиперемещение плота относительно берега. Скорость лодки относительно берега или . Скорость тела относительно неподвижной системы координат равна геометрической сумме скорости тела относительно подвижной системы и скорости этой системы относительно неподвижной.
Виды систем отсчёта могут быть различными, например, неподвижная система отсчёта, подвижная система отсчёта, инерциальная система отсчёта, неинерциальная система отсчёта.
1. Понятие равноускоренного движения. Его характеристики.2. Понятие системы отсчета. Примеры разных систем отсчета. Равнозамедленное движение, его характеристики.
3. Понятие материальной точки. Равномерное прямолинейное движение, его характеристики
4. Понятие системы отсчета. Примеры разных систем отсчета. Равноускоренного движение, его характеристики.
5. Понятие материальной точки. Описание законов движения тела по параболе.
6. Описание движения тела по окружности. Его характеристики.
7. Понятие равноускоренного движения. Его характеристики.
8. Описание движения тела в плоскости под углом к горизонту. Его характеристики.
9. Первый закон Ньютона, применение его в жизни и природные явления.
10. Второй закон Ньютона. Применение его для расчета ускорения.
11. Третий закон Ньютона. Виды сил. Графическое изображение сил приложенных к телу.
12. Статика. Условие статического равновесия, на примерах.
13. Закон сохранения импульса на примерах.
14. Понятие энергии, классификация. Кинетическая энергия.
15. Понятие энергии, классификация. Потенциальная энергия растяжения пружины.
16. Понятие энергии, классификация. Потенциальная энергия силы тяжести.
17. Понятие полной механической энергии. Закон сохранения энергии.
18. МКТ – постулаты. Характеристики трех состояний вещества.
19. Газ – движение молекул. Опыт Штерна, распределение молекул по скоростям.
20. Понятие идеального газа. Уравнение Клайперона-Менделеева. Изопроцессы – изобара.
21. Уравнение идеального газа, условия выполнения. Изопроцессы – изотерма.
22. Понятие идеального газа. Уравнение Клайперона-Менделеева. Изопроцессы – изохора.
23. МКТ. Понятие реального газа, сравнение его с идеальным.
24. Первое начало термодинамики, понятие теплообмена.
25. Первое начало термодинамики для изохорического процесса.
26.Первое начало термодинамики для изобарического процесса.
27.Первое начало термодинамики для изотермического процесса.
28. Понятие внутренней энергии идеального газа для изопроцессов.
29. Второе начало термодинамики. Применение его циклическим процессам на примере паровой машины.
30. Второе начало термодинамики. Применение его циклическим процессам на примере двигателя внутреннего сгорания.
31.Понятие тепловых двигателей. Реактивные двигатели.
32.Понятие тепловых двигателей. Холодильные машины.
33.Третье начало термодинамики.
34.Адиобатный процесс. Понятие теплоемкости.
длиной 49 м? К каким волнам (длинным, средним или коротким) относятся Эти волны?
