Что называется скоростью равномерного прямолинейного

ВОПРОСЫ

1. Что называется скоростью прямолинейного равномерного движения?

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

2. Как найти проекцию вектора перемещения тела, движущегося прямолинейно и равномерно, если известна проекция вектора скорости движения?

3. При каком условии модуль вектора перемещения, совершенного телом за некоторый промежуток времени, равен пути, пройденному телом за тот же промежуток времени?

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

4. Докажите, что при равномерном движении модуль вектора перемещения численно равен площади под графиком скорости.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

5. Какую информацию о движении двух тел можно получить по графикам, изображенным на рисунке 7?

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Первое тело движется сонаправленно с осью Х с модулем скорости v = 30 км/ч, а второе тело движется в противоположном направлении с модулем скорости v = 25 км/ч.

1. Может ли находиться под осью Оt (т.е. в области отрицательных значений оси скорости) график модуля вектора скорости? график проекции вектора скорости?

Источник

Содержание:

Равномерное прямолинейное движение:

Вы изучали равномерное прямолинейное движение, познакомились с понятием «скорость». Скалярной или векторной величиной является скорость? Каковы закономерности равномерного прямолинейного движения?

Вы знаете, что движение, при котором за любые равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути, называется равномерным. В каком случае одинаковыми будут не только пути, но и перемещения?

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Проделаем опыт. Проследим за падением металлического шарика в вертикальной трубке, заполненной вязкой жидкостью (например, густым сахарным сиропом) (рис. 43). Будем отмечать положение шарика через равные промежутки времени. Опыт показывает, что за равные промежутки времени, например за Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Сделаем вывод. При равномерном прямолинейном движении тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения и проходит одинаковые пути.

В 7-м классе вы находили скорость равномерного движения тела как отношение пути к промежутку времени, за который путь пройден: Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЭто отношение показывает, как быстро движется тело, но ничего не говорит о направлении движения. Чтобы скорость характеризовала и быстроту движения, и его направление, ее определяют через перемещение.

Скорость равномерного прямолинейного движения — это величина, равная отношению перемещения к промежутку времени, за который оно совершено:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Из равенства (1) следует, что скорость Что называется скоростью равномерного прямолинейноговекторная физическая величина. Ее модуль численно равен модулю перемещения за единицу времени, а направление совпадает с направлением перемещения (т. к. Что называется скоростью равномерного прямолинейного).

Отношение Что называется скоростью равномерного прямолинейногодля всех участков движения на рисунке 43 одинаково: Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЗначит, скорость Что называется скоростью равномерного прямолинейногоравномерного прямолинейного движения постоянна: с течением времени не изменяется ни ее модуль, ни ее направление.

Из формулы (1) легко найти перемещение:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

и путь Что называется скоростью равномерного прямолинейного(равный модулю перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейного):

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

А как определить положение равномерно и прямолинейно движущегося тела в любой момент времени Что называется скоростью равномерного прямолинейногоРассмотрим пример. Автомобиль движется с постоянной скоростью по прямолинейному участку шоссе (рис. 44).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Автомобиль рассматриваем как материальную точку. Из формулы (2) находим проекцию перемещения автомобиля на ось Ох:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного
Согласно рисунку 44 за время Что называется скоростью равномерного прямолинейногоавтомобиль совершил перемещение Что называется скоростью равномерного прямолинейногоПодставляя Что называется скоростью равномерного прямолинейногов равенство (4), получим:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Приняв Что называется скоростью равномерного прямолинейногозапишем формулу для координаты автомобиля:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Координата равномерно и прямолинейно движущегося тела линейно зависит от времени.

Зависимость координаты движущегося тела от времени называется кинематическим законом движения. Формула (5) выражает кинематический закон равномерного прямолинейного движения.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Для измерения скорости используются специальные приборы. В автомобилях имеется спидометр (рис. 45), на самолетах — указатель скорости. Эхолокаторы измеряют скорость тел, движущихся под водой, а радиолокаторы (радары) — в воздухе и по земле. Сотрудники службы дорожного движения с помощью портативного радара с видеокамерой (рис. 46) регистрируют скорость транспортных средств.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Для любознательных:

Скорости движения могут сильно отличаться. За одну секунду черепаха может преодолеть несколько сантиметров, человек — до 10 м, гепард — до 30 м, гоночный автомобиль — около 100 м.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Около 8 км за секунду пролетает по орбите спутник Земли (рис. 47). Но даже скорости космических кораблей «черепашьи» по сравнению со скоростью микрочастиц в ускорителях. В современном ускорителе (рис. 48) электрон за одну секунду пролетает почти 300 000 км!

Главные выводы:

Пример решения задачи:

Кинематический закон прямолинейного движения лодки но озеру вдоль оси Ох задан уравнением Что называется скоростью равномерного прямолинейногогде Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЧто называется скоростью равномерного прямолинейного

Определите: 1) проекцию скорости лодки Что называется скоростью равномерного прямолинейного2) координату лодки Что называется скоростью равномерного прямолинейногов момент времени Что называется скоростью равномерного прямолинейного3) проекцию перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейноголодки на ось Ох и путь, пройденный лодкой за время от момента Что называется скоростью равномерного прямолинейногодо момента Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Решение

Сделаем рисунок к задаче.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

По условию задачи координата лодки линейно зависит от времени. Значит, лодка движется равномерно. Сравнив Что называется скоростью равномерного прямолинейного Что называется скоростью равномерного прямолинейногополучимЧто называется скоростью равномерного прямолинейногоЧто называется скоростью равномерного прямолинейногоЧто называется скоростью равномерного прямолинейного

Найдем Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Из рисунка 49: проекция перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЧто называется скоростью равномерного прямолинейного

Ответ: Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Графическое представление равномерного прямолинейного движения

Зависимости между различными величинами можно наглядно изобразить с помощью графиков. Использование графиков облегчает решение научных, практических задач и даже бытовых проблем.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Например, по графику зависимости температуры пациента от времени (рис. 50) видно, что на 5-е сутки температура достигла своего максимума, затем резко упала, а еще через сутки стала приближаться к норме. График дал наглядное представление о течении болезни.

В физике роль графиков чрезвычайно велика. Умение строить и читать графики помогает быстрее и глубже понять физические явления.

Рассмотрим простой пример из кинематики. Леша и Таня идут навстречу друг другу (рис. 51). Они движутся равномерно и прямолинейно. Модуль скорости Леши Что называется скоростью равномерного прямолинейногоТани Что называется скоростью равномерного прямолинейногоКак представить графически характеристики их движения?

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Выберем координатную ось Ох и зададим начальные положения участников движения (см. рис. 51). Пусть при Что называется скоростью равномерного прямолинейногокоордината Леши Что называется скоростью равномерного прямолинейногоТани Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Построим графики зависимости проекции скорости Что называется скоростью равномерного прямолинейногопроекции перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейногопути S и координаты X от времени t.

График проекции скорости

Согласно условию и рисунку 52 для проекций скорости движения Тани и Леши на ось Ох получим: Что называется скоростью равномерного прямолинейногоТак как проекции Что называется скоростью равномерного прямолинейногопостоянны, то графики их зависимости от времени t — прямые, параллельные оси времени (прямые I и II на рисунке 52).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Графики показывают: проекция скорости при равномерном прямолинейном движении с течением времени не изменяется.

График проекции перемещения

Проекция перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейногосовершенного за время t, определяется формулой Что называется скоростью равномерного прямолинейного(см. § 6).

Зависимость проекции перемещения от времени для Леши Что называется скоростью равномерного прямолинейногоили Что называется скоростью равномерного прямолинейногоГрафик Что называется скоростью равномерного прямолинейного— наклонная прямая I (рис. 53).

Для Тани Что называется скоростью равномерного прямолинейногоили Что называется скоростью равномерного прямолинейногоГрафик Что называется скоростью равномерного прямолинейного— наклонная прямая II, изображенная на рисунке 53.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Из графиков и формул следует, что при равномерном прямолинейном движении проекция перемещения прямо пропорциональна времени.

График пути

Путь — величина положительная при любом движении тела. При равномерном прямолинейном движении путь равен модулю перемещения: Что называется скоростью равномерного прямолинейногоПоэтому при Что называется скоростью равномерного прямолинейногографик пути совпадает с графиком проекции перемещения (прямая I), а при Что называется скоростью равномерного прямолинейногографик пути (прямая III) является «зеркальным отражением» графика II (проекции перемещения) от оси времени.

Графики пути показывают: при равномерном прямолинейном движении пройденный путь прямо пропорционален времени.

График координаты

Его называют также графиком движения.

По формуле Что называется скоростью равномерного прямолинейного, используя данные из условия задачи и рисунок 51, находим зависимости координаты Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЛеши и Что называется скоростью равномерного прямолинейногоТани от времени Что называется скоростью равномерного прямолинейного Что называется скоростью равномерного прямолинейногоГрафики этих зависимостей — прямые I и II на рисунке 54. Они параллельны соответствующим графикам проекций перемещения на рисунке 53.

Графики движения показывают: при равномерном прямолинейном движении координата тела линейно зависит от времени.

По точке пересечения графиков I и II (точке А) (рис. 54) легко найти момент и координату места встречи Леши и Тани. Определите их самостоятельно.

Что еще можно определить по графикам?

По графику проекции скорости можно найти проекцию перемещения и пройденный путь

Рассмотрим прямоугольник ABCD на рисунке 52. Его высота численно равна Что называется скоростью равномерного прямолинейногоа основание — времени t. Значит, площадь прямоугольника равна Что называется скоростью равномерного прямолинейногоТаким образом, проекция перемещения численно равна площади прямоугольника между графиком проекции скорости и осью времени. При Что называется скоростью равномерного прямолинейногопроекция перемещения отрицательна, и площадь надо брать со знаком «минус».

Докажите самостоятельно, что площадь между графиком проекции скорости и осью времени численно равна пройденному пути.

По углу наклона графика проекции перемещения можно оценить скорость движения

Рассмотрим треугольник АВС на рисунке 53. Чем больше угол наклона а графика проекции перемещения, тем больше скорость тела. Объясните это самостоятельно.

Главные выводы:

Для равномерного прямолинейного движения:

Пример №1

Мотоциклист едет из города по прямолинейному участку шоссе с постоянной скоростью Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЧерез время Что называется скоростью равномерного прямолинейногопосле проезда перекрестка он встречает едущего в город велосипедиста, движущегося равномерно со скоростью Что называется скоростью равномерного прямолинейногоОпределите расстояние между участниками движения через время Что называется скоростью равномерного прямолинейногопосле их встречи, если Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЗапишите кинематические законы движения мотоциклиста и велосипедиста, постройте графики проекции и модуля скорости, проекции перемещения, координаты и пути для обоих участников движения.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Решение

Изобразим координатную ось Ох, вдоль которой идет движение (рис. 55). Начало системы координат О свяжем с перекрестком.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

В начальный момент времени мотоциклист находился на перекрестке, а велосипедист в точке В. Значит, кинематический закон движения мотоциклиста имеет вид:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Найдем координату Что называется скоростью равномерного прямолинейноговелосипедиста в начальный момент времени. Пусть точка С на оси Ох — место встречи участников движения (рис. 56).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Кинематический закон движения велосипедиста имеет вид:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Расстояние между мотоциклистом и велосипедистом через время Что называется скоростью равномерного прямолинейногопосле их встречи равно сумме путей, которые они проделают за это время. Значит,

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Пример №2

Построим графики проекций и модулей скорости. Для мотоциклиста графики проекции скорости 1 и модуля скорости Что называется скоростью равномерного прямолинейногосовпадают (рис. 56). Для велосипедиста график проекции скорости — прямая 2, а модуля скорости — прямая Что называется скоростью равномерного прямолинейногоОбъясните причину несовпадения.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Графиками пути s, проекции Что называется скоростью равномерного прямолинейногои модуля перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейного(рис. 57) будут прямые, выражающие прямую пропорциональную зависимость от времени t.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Графики пути, модуля и проекции перемещения мотоциклиста совпадают (прямая 1).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Прямая 2 является графиком пути и модуля перемещения велосипедиста. Прямая Что называется скоростью равномерного прямолинейного— графиком проекции его перемещения.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Графики координат представлены на рисунке 58. Они выражают зависимости Что называется скоростью равномерного прямолинейного(прямая 1) и Что называется скоростью равномерного прямолинейного(прямая 2). Точка А определяет время встречи и координату места встречи.

Ответ: Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Прямолинейное равномерное движение и скорость

Из курса Физики VII класса вам известно, что равномерное прямолинейное движение является самым простым видом механического движения.

Прямолинейное равномерное движение — это движение по прямой линии, при котором материальная точка за равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

При прямолинейном равномерном движении модуль и направление скорости с течением времени не изменяются:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Скорость при прямолинейном равномерном движении является постоянной физической величиной, равной отношению перемещения материальной точки ко времени, за которое это перемещение было совершено: Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Если скорость Что называется скоростью равномерного прямолинейногоизвестна, то можно определить перемещение s материальной точки за промежуток времени Что называется скоростью равномерного прямолинейногопри прямолинейном равномерном движении:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

При прямолинейном равномерном движении пройденный телом путь равен модулю перемещения:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Так как уравнение в векторном виде можно заменить алгебраическими уравнениями в проекциях векторов, то для вычисления перемещения используют не формулу, выраженную через векторы, а формулу, содержащую в себе проекции векторов на координатные оси. При прямолинейном движении положение материальной точки определяется одной координатой X, определяются проекции векторов скорости и перемещения материальной точки на эту ось и уравнение решается в этих проекциях. Поэтому выражение (1.2) можно записать в проекциях перемещения и скорости на ось ОХ:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Можно получить формулу для вычисления координаты точки Что называется скоростью равномерного прямолинейногов произвольный момент времени (см.: тема 1.2):

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Выражение (1.5) является уравнением прямолинейного равномерного движения тела. Если материальная точка движется по направлению выбранной координатной оси ОХ, то проекция скорости считается положительной (b), если же движется против направления координатной оси, то проекция скорости считается отрицательной (с).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Из формулы (1.5) определяется выражение для проекции скорости:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Из формулы (1.6) становится ясным физический смысл скорости: проекция скорости на ось равна изменению проекции соответствующей координаты за единицу времени.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

График координата-время при равномерном движении образует определенный угол с осью времени. Тангенс этого угла равен проекции (модулю) скорости по оси ох (f): Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Пример №3

Два велосипедиста одновременно начали движение навстречу друг другу вдоль прямой линии из пунктов А и В, расстояние между которыми 90 км. Скорость первого велосипедиста Что называется скоростью равномерного прямолинейногоскорость второго велосипедиста Что называется скоростью равномерного прямолинейного(g)?

Определите: а) координату и время Что называется скоростью равномерного прямолинейноговстречи велосипедистов; b) пройденные велосипедистами пути и совершенные ими перемещения к моменту встречи; с) время Что называется скоростью равномерного прямолинейногопрошедшее с начала движения до момента, когда расстояние между ними стало 10 км.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

a) При решении задачи соблюдается следующая последовательность действий:

I действие. Выбирается система координат ОХ с началом координат в точке А и рисуется схема (h).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

II действие. Уравнение движения записывается в общем виде: Что называется скоростью равномерного прямолинейного

III действие. На основании условия задачи уравнения движения велосипедистов записываются в общем виде: Что называется скоростью равномерного прямолинейного

IV действие. Координаты велосипедистов при встрече равны: Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЭто равенство решается для Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

V действие. Для определения координат Что называется скоростью равномерного прямолинейногои Что называется скоростью равномерного прямолинейноговстречи велосипедистов необходимо решить уравнения их движения для времени Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Так как Что называется скоростью равномерного прямолинейногото Что называется скоростью равномерного прямолинейного

b) Так как по условию задачи велосипедисты движутся прямолинейно и без изменения направления движения, то пройденный путь равен проекции (модулю) перемещения:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

c) Время Что называется скоростью равномерного прямолинейногопрошедшее с начала движения до момента, когда между ними осталось 10 км, вычисляется по нижеприведенному равенству:

Что называется скоростью равномерного прямолинейногоили Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Скорость при равнопеременном прямолинейном движении

Из формулы (1.14) видно, что если известны ускорение Что называется скоростью равномерного прямолинейногои начальная скорость тела Что называется скоростью равномерного прямолинейногото можно определить его скорость в любой момент времени:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

или ее проекцию на ось Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Если начальная скорость равна нулю Что называется скоростью равномерного прямолинейногото:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Перемещение при равнопеременном прямолинейном движении

Формулу для определения перемещения при равнопеременном движении можно вывести на основе графика скорость-время. Проекция перемещения равна площади фигуры между графиком Что называется скоростью равномерного прямолинейногои осью времени.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

На приведенных графиках — это заштрихованная фигура трапеции (см: с):

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

или в векторной форме:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Если в последнюю формулу вместо Что называется скоростью равномерного прямолинейногоподставить выражение (1.18), то получим

обобщенную формулу перемещения для равнопеременного движения:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Таким образом, формула проекции перемещения (например, на ось Что называется скоростью равномерного прямолинейногопри равнопеременном прямолинейном движении будет:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

а формула координаты:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

(1.23) является формулой перемещения при равнопеременном движении в векторной форме, а (1.24) и (1.25) обобщенными формулами координаты и проекции перемещения, соответственно. Если материальная точка начинает движение из состояния покоя Что называется скоростью равномерного прямолинейногото:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Как видно из формулы, проекция перемещения при прямолинейном равнопеременном движении пропорциональна квадрату времени Что называется скоростью равномерного прямолинейногои его график представляет собой параболу, проходящую через начало координат (d).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

В некоторых случаях возникает необходимость определить перемещение материальной точки, не зная время Что называется скоростью равномерного прямолинейногопрошедшее от начала движения. Такую задачу можно решить тогда, когда известны ускорение, начальное и конечное значения скорости. Для получения этой формулы из выражения (1.19) получаем Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Что называется скоростью равномерного прямолинейного
Это выражение подставляется в формулу (1.21):

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

После простых преобразований получаем:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Для проекции конечной скорости получаем: Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЕсли движение начинается из состояния покоя Что называется скоростью равномерного прямолинейногото проекции перемещения и скорости будут равны:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Равноускоренное и равнозамедленное движения

Равнопеременное движение по характеру может быть или равноускоренным, или же равнозамедленным.

При равноускоренном движении векторы Что называется скоростью равномерного прямолинейногои Что называется скоростью равномерного прямолинейногоимеют одинаковые направления. В этом случае знаки у обеих проекций Что называется скоростью равномерного прямолинейного и Что называется скоростью равномерного прямолинейного или положительные, или же отрицательные. Если материальная точка начнет движение из состояния покоя Что называется скоростью равномерного прямолинейногото независимо от направления движения, оно во всех случаях будет равноускоренным.

В таблице 1.3 даны формулы и соответствующие графики равноускоренного и равнозамедленного прямолинейного движения.

Примечание: так как Что называется скоростью равномерного прямолинейногото отношение проекций перемещения равно отношению квадратов соответствующих промежутков времени:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Это соотношение иногда называется «правило путей».

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Кинематика прямолинейного движения

Физические величины бывают скалярные и векторные. Скалярные физические величины характеризуются только численным значением, тогда как векторные определяются и числом (модулем), и направлением. Скалярными физическими величинами являются время, температура, масса, векторными — скорость, ускорение, сила.
Мир вокруг нас непрерывно изменяется, или движется, т. е. можно сказать, что движение (изменение) есть способ существования материи.

Простейшая форма движения материи — механическое движение — заключается в изменении взаимного расположения тел или их частей в пространстве с течением времени. Наука, изучающая механическое движение, называется механикой (от греческого слова Что называется скоростью равномерного прямолинейногоподъемная машина).

Даже самое простое движение тела оказывается достаточно сложным для изучения и исследования. Соответственно, для того чтобы в сложном явлении «увидеть» главное, в физике строится его адекватная упрощенная модель.

В механике широко используется простейшая модель реального тела, называемая материальной точкой (МТ). Под материальной точкой понимают тело, размерами и формой которого можно пренебречь при описании данного движения. Хотя МТ представляет собой абстрактное понятие, упрощающее изучение многих физических явлений, она, подобно реальному телу, «имеет» массу, энергию и т. д.

Кроме материальной точки, в механике используется модель абсолютно твердого тела. Под абсолютно твердым телом понимают модель реального тела, в которой расстояние между его любыми двумя точками остается постоянным. Это означает, что размеры и форма абсолютно твердого тела не изменяются в процессе его движения. В противном случае говорят о модели деформируемого тела.

В классической (ньютоновской) механике рассматривается движение тел со скоростями, намного меньшими скорости света в вакуумеЧто называется скоростью равномерного прямолинейного
Классическая механика состоит из трех основных разделов: кинематики, динамики и статики. В кинематике (от греческого слова Что называется скоростью равномерного прямолинейногодвижение) изучается механическое движение тел без учета их масс и действующих на них сил. В динамике (от греческого слова Что называется скоростью равномерного прямолинейногосила) рассматривается влияние взаимодействия между телами на их движение. В статике (от греческого слова Что называется скоростью равномерного прямолинейногоискусство взвешивать) исследуются законы сложения сил и условия равновесия твердых, жидких и газообразных тел.

Всякое движение тела можно представить в виде двух основных видов движения — поступательного и вращательного.

Поступательным называется движение тела, при котором прямая, соединяющая в этом теле любые две точки, при перемещении остается параллельной самой себе (рис. 1).

Вращательным называется движение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной прямой, называемой осью вращения, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на этой оси (рис. 2).

Основными задачами кинематики являются:

описание совершаемого телом движения с помощью математических формул, графиков или таблиц;

определение кинематических характеристик движения (перемещения, скорости, ускорения).

Движение тела можно описать только относительно какого-либо другого тела. Тело, относительно которого рассматривается исследуемое движение, называют телом отсчета (ТО). Для описания движения используются формулы, графики и таблицы, выражающие зависимость координат, скоростей и ускорений от времени.

Основным свойством механического движения является его относительность: характер движения тела зависит от выбора системы отсчета (СО).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Систему отсчета, выбираемую для описания того или иного движения, образуют: тело отсчета, связанные с ним система координат (СК) и прибор для измерения времени (часы) (рис. 3).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Система координат и часы необходимы для того, чтобы знать, как с течением времени изменяется положение тела относительно выбранного тела отсчета.

Для описания движения материальной точки в пространстве вводятся такие понятия, как траектория, перемещение, путь.

Линию, которую описывает материальная точка в процессе движения по отношению к выбранной СО, называют траекторией (от латинского слова trajectorusотносящийся к перемещению). Если траектория является прямой линией, то движение называется прямолинейным, в противном случае — криволинейным.

Длина участка траектории, пройденного МТ в процессе движения, называется путем (s).

Термин «скаляр», происходящий от латинского слова scalarus — ступенчатый, введен У. Гамильтоном в 1843 г.

Термин «вектор» произошел от латинского слова vector — несущий и введен У. Гамильтоном в 1845 г.
Перемещением называют вектор Что называется скоростью равномерного прямолинейногонаправленный из точки, заданной радиус-вектором Что называется скоростью равномерного прямолинейногогде МТ находилась в начальный момент времени, в точку, заданную радиус-вектором Что называется скоростью равномерного прямолинейногогде МТ находится в рассматриваемый момент времени (рис. 4):

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Для количественного описания механического движения тел (МТ) вводятся физические величины, характеризующие пространство и время: длина l, время t.

Длина l определяется как расстояние между двумя точками в пространстве. Основной единицей длины в Международной системе единиц (СИ) является метр (1м).

Время t между двумя событиями в данной точке пространства определяется как разность показаний прибора для измерения времени, например часов. В основе работы прибора для измерения времени лежит строго периодический физический процесс. В СИ за основную единицу времени принята секунда (1с).
В зависимости от вида движения могут выбираться следующие системы координат: одномерная (на прямой линии) (рис. 5), двухмерная (на плоскости) (рис. 6), трехмерная (в пространстве) (рис. 7).

Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЧто называется скоростью равномерного прямолинейного

Произвольное движение материальной точки может быть задано одним из трех способов: векторным, координатным, траекторным (естественным).

При векторном способе описания положение движущейся МТ по отношению к выбранной системе отсчета определяется ее радиус-вектором Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Радиус-вектор Что называется скоростью равномерного прямолинейноговсегда проводится из начала координат О в текущее положение материальной точки (рис. 8). При движении положение МТ изменяется. Закон движения в этом случае задается векторным уравнением Что называется скоростью равномерного прямолинейного
Что называется скоростью равномерного прямолинейного
При координатном способе описания положение точки относительно СО определяется координатами х, у, z, а закон движения — уравнениями х = х(t), у = y(t), z = z(t) (см. рис. 8). Исключив из этих уравнений время /, можно найти уравнение траектории движения точки.

Траекторный (естественный) способ описания движения применяется, когда известна траектория движения материальной точки по отношению к выбранной СО (рис. 9).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Текущее положение материальной точки в данном случае определяется расстоянием s, измеренным вдоль траектории от выбранного на ней начала отсчета (точка О на рисунке 9). Кинематический закон движения МТ при этом задается уравнением s = s(t).

Если положить в основу классификации движений характер изменения скорости, то получим равномерные и неравномерные движения, а если вид траектории, то — прямолинейные и криволинейные.

Для того чтобы описать быстроту изменения положения тела (МТ) и направление движения относительно данной СО, используют векторную физическую величину, называемую скоростью Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Чтобы охарактеризовать неравномерное движение тела (МТ), вводят понятие средней скорости Что называется скоростью равномерного прямолинейногодвижения как отношение перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейноготела к промежутку времени Что называется скоростью равномерного прямолинейногоза который это перемещение произошло (рис. 10):

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Средней путевой скоростью Что называется скоростью равномерного прямолинейногоназывается отношение длины отрезка пути As (см. рис. 9) к промежутку времени Что называется скоростью равномерного прямолинейногоего прохождения:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Средняя путевая скорость Что называется скоростью равномерного прямолинейногов отличие от средней скорости Что называется скоростью равномерного прямолинейногоявляется скалярной величиной.

Однако средняя скорость Что называется скоростью равномерного прямолинейногохарактеризует движение тела (МТ) на определенном участке траектории, но не дает информации о его движении в определенной точке траектории или в определенный момент времени. Кроме того, средняя скорость дает лишь приближенное понятие о характере движения, так как движение в течение каждого малого промежутка времени заменяется равномерным движением. В рамках этой модели скорость тела (МТ) меняется скачком при переходе от одного промежутка времени к другому.

Для того чтобы отразить характер движения в данной точке траектории или в данный момент времени, вводится понятие мгновенной скорости Что называется скоростью равномерного прямолинейного— это скорость тела (МТ), равная производной перемещения по времени:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Вектор мгновенной скорости Что называется скоростью равномерного прямолинейногов любой точке траектории направлен по касательной к ней (см. рис. 10).

В СИ основной единицей скорости является метр в секунду Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Простейший вид движения — равномерное. Равномерным называется движение МТ, при котором она за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

При прямолинейном движении в одном направлении модуль перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейногоравен пройденному пути s. Скорость Что называется скоростью равномерного прямолинейногоравномерного движения равна отношению перемещения тела Что называется скоростью равномерного прямолинейногоко времени Что называется скоростью равномерного прямолинейногоза которое это перемещение произошло:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

При равномерном движении скорость постоянна Что называется скоростью равномерного прямолинейногои равна средней скорости Что называется скоростью равномерного прямолинейногоопределяемой выражением (2).

Зависимость перемещения от времени имеет вид Что называется скоростью равномерного прямолинейногоВследствие того, что Что называется скоростью равномерного прямолинейного— радиус-вектор, задающий положение МТ в начальный

момент времени Что называется скоростью равномерного прямолинейногополучаем кинематическое уравнение движения в векторном виде

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

При проецировании радиус-вектора, например, на ось Ох получаем кинематическое уравнение для координаты при равномерном движении:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Здесь Что называется скоростью равномерного прямолинейного— координата тела (МТ) в начальный момент времени Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЕсли начальный момент времени Что называется скоростью равномерного прямолинейногоуравнение принимает вид

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Для наглядности описания механического движения удобно представлять зависимости между различными кинематическими величинами графически.

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Скорость МТ при равномерном движении постоянна, поэтому график зависимости проекции скорости Что называется скоростью равномерного прямолинейногоот времени представляет собой отрезок прямой линии, параллельной оси времени Ot (рис. 11). Отрезок прямой l на рисунке 11 соответствует движению материальной точки в положительном направлении оси Что называется скоростью равномерного прямолинейногоа 2 — в отрицательном Что называется скоростью равномерного прямолинейногоПлощади Что называется скоростью равномерного прямолинейногозакрашенных прямоугольников численно равны модулям перемещений МТ с проекциями скоростей Что называется скоростью равномерного прямолинейногоза промежуток времени Что называется скоростью равномерного прямолинейного

График зависимости координаты материальной точки, движущейся равномерно прямолинейно, от времени x(t) — линейная функция (рис. 12).
На рисунке отрезок / прямой соответствует равномерному движению в положительном направлении оси Ох; отрезок 2 прямой — покою материальной точки; отрезок 3 прямой — равномерному движению в отрицательном направлении оси Ох.

Проекция скорости движения численно равна угловому коэффициенту этой прямой линии: Что называется скоростью равномерного прямолинейного

т. е. тангенсу угла наклона (tga) этой прямой к оси времени.

График зависимости пути (модуля перемещения| Что называется скоростью равномерного прямолинейногоот времени s(t) при равномерном движении представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат (рис. 13).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Угловой коэффициент (tga) этой прямой численно равен модулю скорости движения v. Поэтому на рисунке большей скорости у, соответствует больший угловой коэффициент (tgЧто называется скоростью равномерного прямолинейного).

Что называется скоростью равномерного прямолинейного
Для тел (МТ), участвующих в нескольких движениях одновременно, справедлив принцип независимости движений:

если тело (МТ) участвует в нескольких движениях одновременно, то его результирующее перемещение равно векторной сумме перемещений за то же время в отдельных движениях:

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Как следует из принципа независимости движений, конечное перемещение тела не зависит от порядка (последовательности) суммирования перемещений при отдельных движениях.

Пусть, например, при переправе через реку, скорость течения которой Что называется скоростью равномерного прямолинейногомы движемся на лодке со скоростью Что называется скоростью равномерного прямолинейногоотносительно воды. В этом случае результирующее перемещение Что называется скоростью равномерного прямолинейного(рис. 14) лодки относительно берега будет складываться из собственного перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейногоотносительно воды и перемещения Что называется скоростью равномерного прямолинейноговместе с водой вследствие течения реки: Что называется скоростью равномерного прямолинейного

На основе принципа независимости движений формулируется классический закон сложения скоростей:

результирующая скорость Что называется скоростью равномерного прямолинейноготела (МТ), участвующего в нескольких движениях одновременно, равна векторной сумме скоростей Что называется скоростью равномерного прямолинейногоотдельных движений (рис. 15):

Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Этот закон справедлив только при условии, что скорость каждого отдельного движения мала по сравнению со скоростью света Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Так, для рассмотренного примера (см. рис. 14) результирующая скорость лодки Что называется скоростью равномерного прямолинейного

Равномерное движение по прямой линии в повседневной жизни встречается сравнительно редко. Например, различные транспортные средства (автомобиль, автобус, троллейбус и т. д.) равномерно и прямолинейно движутся лишь на небольших участках своего пути, в то время как на остальных участках их скорость изменяется как по величине, так и по направлению.

Для измерения мгновенной скорости движения на транспортных средствах устанавливается прибор — спидометр.

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прямолинейное равноускоренное движение
Что называется скоростью равномерного прямолинейногоЧто называется скоростью равномерного прямолинейного
Прямолинейное равнозамедленное движение
Что называется скоростью равномерного прямолинейного