Что не относится к видам механического движения зигзагообразное движение

Механическое движение и его характеристики

теория по физике 🧲 кинематика

Механика — раздел физики, который изучает механическое движение физических тел и взаимодействие между ними.

Основная задача механики — определение положение тела в пространстве в любой момент времени.

Механическое движение — изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Механическое движение и его виды

По характеру движения точек тела выделяют три вида механического движения:

По типу линии, вдоль которой движется тело, выделяют два вида движения:

По скорости выделяют два вида движения:

По ускорению выделяют три вида движения:

Что нужно для описания механического движения?

Для описания механического движения нужно выбрать, относительно какого тела оно будет рассматриваться. Движение одного и того же объекта относительно разных тел неодинаковое. К примеру, идущий человек относительно дерева движется с некоторой скоростью. Но относительно сумки, которую он держит в руках, он находится в состоянии покоя, так как расстояние между ними с течением времени не изменяется.

Решение основной задачи механики — определения положения тела в пространстве в любой момент времени — заключается в вычислении координат его точек. Чтобы вычислить координаты тела, нужно ввести систему координат и связать с ней тело отсчета. Также понадобится прибор для измерения времени. Все это вместе составляет систему отсчета.

Система отсчета — совокупность тела отсчета и связанных с ним системы координат и часов.

Тело отсчета — тело, относительно которого рассматривается движение.

Часы — прибор для отсчета времени. Время измеряется в секундах (с).

При описании движения тела важно учитывать его размеры, так как характер движения его отдельных точек может различаться. Но в рамках некоторых задач размер тела не влияет на результат решения. Тогда его можно считать пренебрежительно малым. Тогда тело рассматривают как движущуюся материальную точку.

Материальная точка — это тело, размерами которого можно пренебречь в условиях конкретной задачи. Допустимо принимать тело за точку, если оно движется поступательно или его размеры намного меньше расстояний, которые оно проходит.

Виды систем координат

В зависимости от характера движения тела для его описания выбирают одну из трех систем координат:

Способы описания механического движения

Описать механическое движение можно двумя способами:

Координатный способ

Указать положение материальной точки в пространстве можно, используя трехмерную систему координат. Если эта точка движется, то ее координаты с течением времени меняются. Так как координаты точки зависят от времени, можно считать, что они являются функциями времени. Математически это записывается так:

Эти уравнения называют кинематическими уравнениями движения точки, записанными в координатной форме.

Векторный способ

Радиус-вектор точки — вектор, начало которого совпадает с началом системы координат, а конец — с положением этой точки.

Указать положение точки в трехмерном пространстве также можно с помощью радиус-вектора. При движении точки радиус-вектор со временем изменяется. Он может менять направление и длину. Это значит, что радиус-вектор тоже можно принять за функцию времени. Математически это записывается так:

Эта формула называется кинематическим уравнением движения точки, записанным в векторной форме.

Характеристики механического движения

Движение материальной точки характеризуют три физические величины:

Перемещение

Траектория — линия, которую описывает тело во время движения.

Путь — длина траектории. Обозначается буквой s. Единица измерения — метры (м).

Путь есть функция времени:

Модуль перемещения — длина вектора перемещения. Обозначается как |Δ r |. Единица измерения — метры (м).

Модуль перемещения необязательно должен совпадать с длиной пути.

Пример №1. Человек обошел круглое поле диаметром 1 км. Чему равны пройденный путь и перемещение, которое он совершил.

Путь равен длине окружности. Поэтому:

Человек, обойдя круглое поле, вернулся в ту же точку. Поэтому его начальное положение совпадает с конечным. В этом случае человек совершил перемещение, равное нулю.

Пример №2. Точка движется по окружности радиусом 10 м. Чему равен путь, пройденный этой точкой, в момент, когда модуль перемещения равен диаметру окружности?

Диаметр — это отрезок, который соединяет две точки окружности и проходит через центр. Перемещение равно длине этого отрезка в случае, если один из концов этого отрезка является началом вектора перемещения, а другой — его концом. Траекторией движения в этом случае является дуга, равная половине окружности. А длина траектории есть путь:

Скорость

Скорость — векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения тела. Численно она равна отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка.

Скорость характеризуется не только направлением вектора скорости, но и его модулем.

Модуль скорости — расстояние, пройденное точкой за единицу времени. Обозначается буквой V и измеряется в метрах в секунду (м/с).

Математическое определение модуля скорости:

Величина скорости тела в данный момент времени есть первая производная от пройденного пути по времени:

Ускорение

Ускорение — векторная физическая величина, которая характеризует быстроту изменения скорости тела. Численно она равна отношению изменения скорости за малый промежуток времени к величине этого промежутка.

Модуль ускорения — численное изменение скорости в единицу времени. Обозначается буквой a. Единица измерения — метры в секунду в квадрате (м/с 2 ).

Математическое определение модуля скорости:

v — скорость тела в данный момент времени, v₀— его скорость в начальный момент времени, t — время, в течение которого эта скорость менялась.

Ускорение тела есть первая производная от скорости или вторая производная от пройденного пути по времени:

Проекция вектора перемещения на ось координат

Проекция вектора перемещения на ось — это скалярная величина, численно равная разности конечной и начальной координат.

Проекция вектора на ось OX:

Проекция вектора на ось OY:

Знаки проекций перемещения

Проекция вектора перемещения на ось считается нулевой, если вектор расположен перпендикулярно этой оси.

Модуль перемещения — длина вектора перемещения:

Модуль перемещения измеряется в метрах (м).

Вместе с собственными проекциями модуль перемещения образует прямоугольный треугольник. Сам он является гипотенузой этого треугольника. Поэтому для его вычисления можно применить теорему Пифагора. Выглядит это так:

Выразив проекции вектора перемещения через координаты, эта формула примет вид:

Выражение проекций вектора перемещения через угол его наклона по отношению к координатным осям:

Общий вид уравнений координат:

Пример №3. Определить проекции вектора перемещения на ось OX, OY и вычислить его модуль.

Определяем координаты начальной точки вектора:

Определяем координаты конечной точки вектора:

Проекция вектора перемещения на ось OX:

Проекция вектора перемещения на ось OY:

Применяем формулу для вычисления модуля вектора перемещения:

Пример №4. Определить координаты конечной точки B вектора перемещения, если начальная точка A имеет координаты (–5;5). Учесть, что проекция перемещения на OX равна 10, а проекция перемещения на OY равна 5.

Извлекаем известные данные:

Для определения координаты точки В понадобятся формулы:

Выразим из них координаты конечного положения точки:

Точка В имеет координаты (5; 10).

Алгоритм решения

Решение

Записываем исходные данные:

Записываем формулу ускорения:

Так как начальная скорость равна 0, эта формула принимает

Вид — группа особей, сходных по морфолого-анатомическим, физиолого-экологическим, биохимическим и генетическим признакам, занимающих естественный ареал, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство.

Отсюда скорость равна:

Подставляем имеющиеся данные и вычисляем:

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник

Механическое движение и его виды

Механическое движение

Пример 1

Когда человек в метро опускается на эскалаторе, то относительно эскалатора он находится в состоянии покоя, но относительно стен тоннеля он движется вместе с эскалатором. Гора Монблан во Франции относительно Земли пребывает в состоянии покоя, а относительно Солнца в постоянном движении вместе с нашей планетой.

Когда точка x перемещается по отношению к точке y, то точка y также перемещается по отношению к точке x. Проще говоря, объекты, которым принадлежат данные точки, перемещаются по отношению друг к другу. Таким образом, механическое движение есть относительным. Значит, для расчета его параметров необходимо выбрать точку отсчета. Систему координат вместе с точкой отсчета и способом измерения времени называют концепцией отсчета.

Движение тела, когда все его точки описывают одинаковую траекторию, является поступательным. Основная формула, связывающая параметры поступательного движения, выглядит так:

где \(V\) – скорость движения тела, м/с;
\( S \) – пройденный путь, м;
\(T\) – время, затраченное на преодоление пути.

Пример 2

Когда автомобиль движется по дороге, в общем, он осуществляет поступательное движение, но его колеса производят вращательное движение.

Вращательным есть такое движение тела, когда оно движется вокруг оси. При вращательном движении объект описывает траекторию окружности, то есть все его точки движутся по пути, центром которого является ось.
В нашем примере с движением автомобиля колесо производит относительно своей оси вращательное движение, а его ось относительно дороги – поступательное.
Поступательное и вращательное движения считаются одними из простейших видов механического движения.

Различают равномерное и прямолинейное движение объектов.

Равномерным движением считается такое движение, при котором модуль скорости тела остается постоянным. Прямолинейным считается такое движение, при котором тело движется по прямой, то есть направление вектора его скорости не меняется.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

В повседневной жизни мы сталкиваемся с массой примеров механического движения. Движущиеся по дороге автомобили, летящие в небе самолеты, спутники, стрелки часов, вращающиеся детали механизмов и прочее. Мы сами являемся объектами механического движения, когда идем по дороге или едем на велосипеде. Наша планета находится в непрерывном движении вокруг своей оси и относительно Солнца и других планет.

Виды механического движения

Основными видами механического движения являются поступательное и вращательное движения объектов.
Поступательным есть автоматическое движение твердых тел, при котором все их точки совершают синхронное движение.

Одним их важных характеризующих параметров движения тела есть траектория, представленная в виде кривой в пространстве. Данную кривую можно изобразить как сопряжение дуг разных радиусов, исходящих из соответствующих центров.

Примерами поступательного движения есть движение лифта, или кабинки «чертового колеса». Поступательное движение рассматривается в пространстве, его определяющей особенностью является сохранение параллельности любого отрезка тела по отношению к самому себе с течением времени.

Еще одним параметром, описывающим поступательное движение, есть период T, значение которого рассчитывается так:

где \(δt\) – время движения;
\(N\) – количество оборотов (повторов).

При вращательном движении все точки тела описывают траектории окружностей. При этом все точки тела, находящиеся в параллельных плоскостях, описывают круговые траектории с центрами, находящимися на прямой, перпендикулярной этим плоскостям и именуемой осью вращения.

Ось вращения может находиться как внутри тела, так и снаружи. Также она бывает подвижной и неподвижной. К примеру, если системой отсчета является Земля, то ось вращения ротора генератора, установленного на станции, считается неподвижной.

Разновидностью вращательного движения есть сферическое движение, когда точки тела описывают сферы.
Круговым является вращательное движение объекта вокруг оси, которая не проходит через данный объект.
К основным характеризующим параметрам прямолинейного движения относятся скорость, перемещение и ускорение. Вращательное движение описывается их соответствующими аналогами – угловой скоростью, угловым ускорением и угловым перемещением.

Угловое перемещение определяется углом смещения радиуса заданной точки.

Угловой скоростью есть угол поворота за определенное время.

Угловым ускорением есть изменение угловой скорости.

Колебательное движение

Для колебательного движения характерно поочередное перемещение точек тела в противоположных направлениях. Колебания, происходящие в замкнутой системе, считаются собственными. Если же колебания происходят под внешним воздействием, то они считаются вынужденными.

В зависимости от изменения во времени основных параметров колебательного движения (амплитуды, частоты, периода и прочих), различают гармонические, затухающие и нарастающие колебания. А в зависимости от траектории, описываемой точками тела, бывают сложные, прямоугольные, пилообразные и прочие виды колебаний.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

В естественных условиях свободные колебания сопровождаются потерей энергии, которая расходуется на работу по преодолению сопротивления окружающей среды. При этом из-за силы трения постепенно уменьшается амплитуда колебаний и спустя определенное время они затухают.

Вынужденные колебания, в основном, не затухают. Они сопровождаются постоянным расходом энергии со стороны внешней силы. То есть, для этого необходима постоянно изменяющаяся сила, которая не дает им затухать. Частота вынужденных колебаний зависит от изменения воздействующей силы.

Когда частота изменения силы и частота колебаний совпадают, колебательный процесс входит в резонанс, что сопровождается максимальной амплитудой колебания.

К примеру, если с определенной периодичностью дергать висящий канат в такт его собственным колебаниям, мы будем наблюдать его раскачивание.

К примеру, наш автомобиль из предыдущих примеров, относительно размеров Земли можно считать материальной точкой. Но если мы рассматриваем перемещение колес относительно самого автомобиля, то их нельзя считать материальной точкой.

При решении задач важно определить, с чем мы имеем дело, с материальной точкой или с телом.

Система отсчета

Перемещение материальной точки сравнивают с инерцией прочих тел. Тело, или материальная точка, по отношению к которой рассматривается движение того или иного объекта, является телом или точкой отсчета. Точка отсчета выбирается произвольно, зависимо от задач, которые необходимо решить.

С точкой отсчета увязывается одно-, двух- или трехмерная система координат, в зависимости от характера движения объекта. Соответственно, положение точки задается одной, двумя или тремя координатами.
Для определения положения тела в любой необходимый момент времени, устанавливается старт отсчета времени. В совокупности с устройством измерения времени, точка отсчета и система координат составляют систему отсчета.Системы отсчета также могут быть самыми разными. Например, различают такие системы отсчета, как подвижная, неподвижная, инерциальная, неинерциальная и прочие.

Источник

Механическое движение.

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: механическое движение и его виды, относительность механического движения, скорость, ускорение.

Понятие движения является чрезвычайно общим и охватывает самый широкий круг явлений. В физике изучают различные виды движения. Простейшим из них является механическое движение. Оно изучается в механике.
Механическое движение — это изменение положение тела (или его частей) в пространстве относительно других тел с течением времени.

Если тело A меняет своё положение относительно тела B, то и тело B меняет своё положение относительно тела A. Иначе говоря, если тело A движется относительно тела B, то и тело B движется относительно тела A. Механическое движение является относительным — для описания движения необходимо указать, относительно какого тела оно рассматривается.

Так, например, можно говорить о движении поезда относительно земли, пассажира относительно поезда, мухи относительно пассажира и т. д. Понятия абсолютного движения и абсолютного покоя не имеют смысла: пассажир, покоящийся относительно поезда, будет двигаться с ним относительно столба на дороге, совершать вместе с Землёй суточное вращение и двигаться вокруг Солнца.
Тело, относительно которого рассматривается движение, называется телом отсчёта.

Основной задачей механики является определение положения движущегося тела в любой момент времени. Для решения этой задачи удобно представить движение тела как изменение координат его точек с течением времени. Чтобы измерить координаты, нужна система координат. Чтобы измерять время, нужны часы. Всё это вместе образует систему отсчёта.

Рисунок 1.

Материальная точка — это тело, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи.
Так, поезд можно считать материальной точкой при его движении из Москвы в Саратов, но не при посадке в него пассажиров. Землю можно считать материальной точкой при описании её движения вокруг Солнца, но не её суточного вращения вокруг собственной оси.

К характеристикам механического движения относятся траектория, путь, перемещение, скoрость и ускорение.

Траектория, путь, перемещение.

В дальнейшем, говоря о движущемся (или покоящемся) теле, мы всегда полагаем, что тело можно принять за материальную точку. Случаи, когда идеализацией материальной точки пользоваться нельзя, будут специально оговариваться.

Рисунок 2.

Скорость и ускорение.

Рассмотрим движение тела в прямоугольной системе координат с базисом (рис. 3).

Рисунок 3.

Пусть в момент времени тело находилось в точке с радиус-вектором

Спустя малый промежуток времени тело оказалось в точке с
радиус-вектором

Коэффициенты при базисных векторах в пределе дают производные:

(Производная по времени традиционно обозначается точкой над буквой.) Итак,

Мы видим, что проекции вектора скорости на координатные оси являются производными координат точки:

Ускорение, таким образом, есть «cкорость изменения скорости». Имеем:

Следовательно, проекции ускорения являются производными проекций скорости (и, стало быть, вторыми производными координат):

Закон сложения скоростей.

Предположим теперь, что муха поползла по вагону. Скорость мухи относительно вагона (то есть в движущейся системе ) обозначается и называется относительной скоростью. Скорость мухи относительно земли (то есть в неподвижной системе ) обозначается и называется абсолютной скоростью.

Рисунок 4.

Как видно из рисунка,

Дифференцируя это равенство, получим:

В результате из (3) получаем:

Закон сложения скоростей. Скорость точки относительно неподвижной системы отсчёта равна векторной сумме скорости движущейся системы и скорости точки относительно движущейся системы. Иными словами, абсолютная скорость есть сумма переносной и относительной скоростей.

Таким образом, если муха ползёт по движущемуся вагону, то скорость мухи относительно земли равна векторной сумме скорости вагона и скорости мухи относительно вагона. Интуитивно очевидный результат!

Виды механического движения.

Простейшими видами механического движения материальной точки являются равномерное и прямолинейное движения.
Движение называется равномерным, если модуль вектора скорости остаётся постоянным (направление скорости при этом может меняться).

Движение называется прямолинейным, если направление вектора скорости остаётся постоянным (а величина скорости при этом может меняться). Траекторией прямолинейного движения служит прямая линия, на которой лежит вектор скорости.
Например, автомобиль, который едет с постоянной скоростью по извилистой дороге, совершает равномерное (но не прямолинейное) движение. Автомобиль, разгоняющийся на прямом участке шоссе, совершает прямолинейное (но не равномерное) движение.

А вот если при движении тела остаются постоянными как модуль скорости, так и его направление, то движение называется равномерным прямолинейным.

В терминах вектора скорости можно дать более короткие определения данным типам движения:

Важнейшим частным случаем неравномерного движения является равноускоренное движение, при котором остаются постоянными модуль и направление вектора ускорения:

Простейшими видами механического движения твёрдого тела являются поступательное и вращательное движения.
Движение тела называется поступательным, если всякая прямая, соединяющая две какие-либо точки тела, перемещается параллельно своему первоначальному направлению. При поступательном движении траектории всех точек тела идентичны: они получаются друг из друга параллельным сдвигом (рис. 5).

Рисунок 5.

Движение тела называется вращательным, если все его точки описывают окружности, лежащие в параллельных плоскостях. При этом центры данных окружностей лежат на одной прямой, которая перпендикулярна всем этим плоскостям и называется осью вращения.

На рис. 6 изображён шар, вращающийся вокруг вертикальной оси. Так обычно рисуют земной шар в соответствующих задачах динамики.

Источник