Jenis-jenis gerakan rectilinear. Pergerakan dipercepatkan secara seragam

1.2 Dinamik titik material

1.2.1 Hukum Newton. Jisim, kekuatan. Undang-undang pemuliharaan momentum, pendorongan jet

1.2.2 Daya dalam mekanik

1.2.3 Kerja daya dalam mekanik, tenaga. Undang-undang pemuliharaan tenaga dalam mekanik

1.3 Dinamik gerakan putaran jasad tegar

1.3.1 Momen daya, momen impuls. Hukum kekekalan momentum sudut

1.3.2 Tenaga kinetik gerakan putaran. Momen inersia

II Bahagian fizik molekul dan termodinamik

2.1 Asas teori kinetik molekul gas

2.1.1 Keadaan agregat jirim dan ciri-cirinya. Kaedah untuk menerangkan sifat fizikal jirim

2.1.2 Gas ideal. tekanan dan suhu gas. Skala suhu

2.1.3 Undang-undang gas ideal

2.2 Pengagihan Maxwell dan Boltzmann

2.2.1 Kelajuan molekul gas

2.3. Undang-undang pertama termodinamik

2.3.1 Kerja dan tenaga dalam proses haba. Undang-undang pertama termodinamik

2.3.2 Muatan haba gas. Penggunaan hukum pertama termodinamik kepada isoproses

2.4. Hukum kedua termodinamik

2.4.1. Operasi enjin haba. Kitaran Carnot

2.4.2 Hukum kedua termodinamik. Entropi

2.5 Gas sebenar

2.5.1 Persamaan Van der Waals. Isoterma gas sebenar

2.5.2 Tenaga dalaman gas sebenar. Kesan Joule-Thomson

III Elektrik dan kemagnetan

3.1 Elektrostatik

3.1.1 Caj elektrik. Hukum Coulomb

3.1.2 Kekuatan medan elektrik. Aliran garis vektor ketegangan

3.1.3 Teorem Ostrogradsky-Gauss dan aplikasinya untuk mengira medan

3.1.4 Potensi medan elektrostatik. Kerja dan tenaga cas dalam medan elektrik

3.2 Medan elektrik dalam dielektrik

3.2.1 Kapasitan konduktor, kapasitor

3.2.2 Dielektrik. Caj percuma dan terikat, polarisasi

3.2.3 Vektor aruhan elektrostatik. Ferroelektrik

3.3 Tenaga medan elektrostatik

3.3.1 Arus elektrik. Hukum Ohm untuk arus terus

3.3.2 Rantai bercabang. peraturan Kirchhoff. Operasi dan kuasa DC

3.4 Medan magnet

3.4.1 Medan magnet. Undang-undang Ampere. Interaksi arus selari

3.4.2 Peredaran vektor aruhan medan magnet. Undang-undang semasa penuh.

3.4.3 Undang-undang Biot-Savart-Laplace. Medan magnet arus terus

3.4.4 Daya Lorentz Pergerakan zarah bercas dalam medan elektrik dan magnet

3.4.5 Penentuan cas tentu bagi suatu elektron. pemecut zarah

3.5 Sifat magnet jirim

3.5.1 Magnetik. Sifat magnet bahan

3.5.2 Magnet kekal

3.6 Aruhan elektromagnet

3.6.1 Fenomena aruhan elektromagnet. hukum Faraday. Toki Foucault

3.6.2 Arus berat sebelah. Medan elektrik Vortex Persamaan Maxwell

3.6.3 Tenaga medan magnet arus

IV Optik dan asas fizik nuklear

4.1. Fotometri

4.1.1 Konsep asas fotometri. Unit ukuran kuantiti cahaya

4.1.2 Fungsi keterlihatan. Hubungan antara pencahayaan dan kuantiti tenaga

4.1.3 Kaedah untuk mengukur kuantiti cahaya

4.2 Gangguan cahaya

4.2.1 Kaedah untuk memerhati gangguan cahaya

4.2.2 Gangguan cahaya dalam filem nipis

4.2.3 Alat gangguan, ukuran geometri

4.3 Pembelauan cahaya

4.3.1 Prinsip Huygens-Fresnel. Kaedah zon Fresnel. plat zon

4.3.2 Pengiraan grafik bagi amplitud yang terhasil. Penggunaan kaedah Fresnel kepada fenomena pembelauan termudah

4.3.3 Belauan dalam rasuk selari

4.3.4 Parit fasa

4.3.5 pembelauan sinar-X. Kaedah eksperimen untuk memerhati pembelauan sinar-X. Penentuan panjang gelombang sinar-X

4.4 Asas optik kristal

4.4.1 Penerangan tentang eksperimen utama. pembiasan berganda

4.4.2 Polarisasi cahaya. Undang-undang Malus

4.4.3 Sifat optik bagi hablur uniaksial. Gangguan rasuk terkutub

4.5 Jenis sinaran

4.5.1 Undang-undang asas sinaran haba. Badan hitam sepenuhnya. Pirometri

4.6 Tindakan cahaya

4.6.1 Kesan fotoelektrik. Undang-undang kesan fotoelektrik luaran

4.6.2 Kesan Compton

4.6.3 Tekanan ringan. Eksperimen Lebedev

4.6.4 Tindakan fotokimia cahaya. Undang-undang asas fotokimia. Asas Fotografi

4.7 Perkembangan idea kuantum tentang atom

4.7.1 Eksperimen Rutherford tentang penyerakan zarah alfa. Model planet-nuklear atom

4.7.2 Spektrum atom hidrogen. postulat Bohr

4.7.3 Dualiti gelombang-zarah. Waves de Broglie

4.7.4 Fungsi gelombang. Hubungan ketidakpastian Heisenberg

4.8 Fizik nuklear

4.8.1 Struktur nukleus. Tenaga pengikat nukleus atom. kuasa nuklear

4.8.2 Keradioaktifan. Undang-undang pereputan radioaktif

4.8.3 Sinaran

4.8.4 Peraturan anjakan dan siri radioaktif

4.8.5 Kaedah eksperimen fizik nuklear. Kaedah pengesanan zarah

4.8.6 Fizik zarah

4.8.7 Sinar kosmik. meson dan hyperon. Pengelasan zarah asas

Kandungan

1.1.3 Kinematik gerakan rectilinear

Pergerakan rectilinear seragam. Rectilinear seragam dipanggil pergerakan sedemikian yang berlaku di sepanjang trajektori rectilinear, dan apabila untuk sebarang selang masa yang sama badan membuat pergerakan yang sama. kelajuan gerakan rectilinear seragam dipanggil kuantiti vektor sama dengan nisbah pergerakan badan kepada selang masa semasa pergerakan ini dibuat: v = r / t

Arah kelajuan dalam gerakan rectilinear bertepatan dengan arah pergerakan, jadi modul pergerakan adalah sama dengan laluan pergerakan: / r/ = S. Oleh kerana dalam gerakan rectilinear seragam untuk mana-mana selang masa yang sama, jasad membuat anjakan yang sama, kelajuan gerakan tersebut ialah nilai tetap ( v = const):

Pergerakan ini boleh dipaparkan secara grafik dalam koordinat yang berbeza. Dalam sistem v(t), pergerakan rectilinear seragam, kelajuan akan menjadi garis lurus selari dengan paksi abscissa, dan laluan akan menjadi kawasan segi empat dengan sisi yang sama dengan nilai kelajuan malar dan masa semasa pergerakan itu berlaku (Rajah - 1.8). Dalam koordinat S(t), laluan dipantulkan oleh garis lurus condong, dan kelajuan boleh dinilai dengan tangen sudut kecondongan garis lurus ini (Rajah - 1.9) Biarkan paksi Oh sistem koordinat yang berkaitan dengan badan rujukan bertepatan dengan garis lurus di mana badan bergerak, dan x 0 ialah koordinat titik permulaan pergerakan badan.

Mengikut formula ini, mengetahui koordinat X 0 titik permulaan pergerakan badan dan kelajuan badan v (unjuran dia v x setiap gandar Oh), pada bila-bila masa, anda boleh menentukan kedudukan badan yang bergerak. Bahagian kanan formula ialah jumlah algebra, sejak dan X 0 , dan v x boleh menjadi positif dan negatif (perwakilan grafiknya diberikan dalam rajah 1.10).


Rajah - 1.9	Rajah - 1.10

Gerakan rectilinear, di mana kelajuan badan untuk sebarang selang masa yang sama berubah dengan cara yang sama, dipanggil gerakan rectilinear seragam. Kadar perubahan kelajuan dicirikan oleh nilai yang dilambangkan a dan dipanggil pecutan. Pecutan dipanggil kuantiti vektor sama dengan nisbah perubahan dalam kelajuan badan (v - v 0 ) kepada jangka masa t, semasa perubahan ini berlaku: a =(v - v 0 )/ t. Di sini v 0 - kelajuan awal badan, v ialah halaju serta-merta jasad pada masa tertentu.

Pergerakan pembolehubah seragam selari ialah gerakan dengan pecutan malar ( a = const). Dalam gerakan pecutan seragam rectilinear, vektor v 0 , v dan a diarahkan dalam garis lurus. Oleh itu, modul unjuran mereka ke baris ini adalah sama dengan modul vektor ini sendiri.

Mari kita cari hukum kinematik bagi gerakan dipercepatkan secara seragam. Selepas penjelmaan, kita memperoleh persamaan untuk kelajuan gerakan dipercepatkan secara seragam:

Jika badan pada mulanya berehat (v0 ==0),

v=√ 2aS

Graf kelajuan gerakan pecutan seragam rectilinear ditunjukkan dalam rajah - 1.11. Dalam rajah ini, grafik 1 dan 2 sepadan dengan pergerakan dengan unjuran pecutan positif pada paksi Oh(kelajuan bertambah) dan graf 3 sepadan dengan pergerakan dengan unjuran negatif pecutan (kelajuan berkurangan). Jadual 2 sepadan dengan gerakan tanpa halaju awal, dan graf 1 dan 3 - pergerakan dengan kelajuan awal v 0x. Sudut kecondongan graf ke paksi absis bergantung pada pecutan jasad. Untuk membina pergantungan koordinat pada masa (graf gerakan), masa pergerakan diplot pada paksi absis, dan koordinat badan bergerak diplot pada paksi ordinat.

Biarkan badan bergerak dengan pecutan seragam ke arah positif Oh sistem koordinat yang dipilih. Kemudian persamaan gerakan badan mempunyai bentuk:

x = x 0 + v lembu t

Graf pergantungan ini ialah parabola, yang cawangannya diarahkan ke atas, jika a>0, atau turun jika a<0. Чтобы построить графикпути, на оси абсцисс откладывают время, а на оси ординат - длину пути, пройденного телом. В равноускоренном прямолинейном движении зависимость пути от времени выражается формулами, которые отражают квадратичную зависимость. Следовательно, графиком пути прямолинейного равнопеременного движения является ветвь параболы (рисунок - 1.12).


Rajah - 1.11	Rajah - 1.12

Pergerakan seragam- pergerakan mekanikal, di mana badan bergerak dalam jarak yang sama dalam mana-mana selang masa yang sama.(v=const) Pergerakan seragam titik bahan ialah pergerakan di mana nilai kelajuan titik kekal tidak berubah. Jarak yang dilalui oleh titik dalam masa t (\displaystyle t) diberikan dalam kes ini dengan formula l = v t (\displaystyle l=vt) .

Jenis-jenis gerakan seragam

Pergerakan bulat seragam adalah contoh paling mudah bagi gerakan melengkung.

Apabila titik bergerak secara seragam di sepanjang bulatan, trajektorinya ialah lengkok. Titik bergerak pada halaju sudut malar ω (\displaystyle \omega ) , dan pergantungan sudut putaran titik pada masa adalah linear:

φ = φ 0 + ω t (\displaystyle \varphi =\varphi _(0)+\omega t) ,

di mana φ 0 (\displaystyle \varphi _(0)) ialah nilai awal sudut putaran.

Formula yang sama menentukan sudut putaran jasad tegar mutlak semasa putaran seragamnya mengelilingi paksi tetap, iaitu semasa putaran dengan halaju sudut malar ω → (\displaystyle (\vec (\omega ))) .

Ciri penting bagi jenis gerakan ini ialah halaju linear titik bahan v → (\displaystyle (\vec (v)))

Perlu diingat bahawa gerakan seragam dalam bulatan adalah gerakan dipercepatkan secara seragam. Walaupun modulus halaju linear tidak berubah, arah vektor halaju linear berubah (disebabkan oleh pecutan normal).

kesusasteraan

Ensiklopedia fizikal. T.4. M .: "Great Russian Encyclopedia", 1994. ujian dalam fizik

Pautan

Mainkan fail media Seragam dan gerakan tidak sekata

1.1.3 Kinematik gerakan rectilinear


Rajah - 1.7	Lukisan - 1.8

Kedua-dua anjakan S dan halaju v jasad yang bergerak diarahkan sepanjang paksi Lembu. Kini anda boleh mewujudkan undang-undang kinematik bagi gerakan rectilinear seragam, iaitu, cari ungkapan untuk koordinat jasad yang bergerak pada bila-bila masa.

x= x 0 + v x t

Mengikut formula ini, mengetahui koordinat X 0 titik permulaan pergerakan badan dan kelajuan badan v(unjuran dia v x setiap gandar Oh), pada bila-bila masa, anda boleh menentukan kedudukan badan yang bergerak. Bahagian kanan formula ialah jumlah algebra, sejak dan X 0 , dan v x boleh menjadi positif dan negatif (perwakilan grafiknya diberikan dalam rajah 1.10).


Rajah - 1.9	Rajah - 1.10

Gerakan rectilinear, di mana kelajuan badan untuk sebarang selang masa yang sama berubah dengan cara yang sama, dipanggil gerakan rectilinear seragam. Kadar perubahan kelajuan dicirikan oleh nilai yang dilambangkan a dan dipanggil pecutan. Pecutan dipanggil kuantiti vektor sama dengan nisbah perubahan dalam kelajuan badan (v- v 0 ) kepada jangka masa t, semasa perubahan ini berlaku: a =(v - v 0 )/ t. Di sini v 0 - kelajuan awal badan, v ialah halaju serta-merta jasad pada masa tertentu.

Mari kita cari hukum kinematik bagi gerakan dipercepatkan secara seragam. Selepas penjelmaan, kita memperoleh persamaan untuk kelajuan gerakan dipercepatkan secara seragam:

Jika badan pada mulanya berehat (v0 ==0),

v=√ 2aS

Biarkan badan bergerak dengan pecutan seragam ke arah positif Oh sistem koordinat yang dipilih. Kemudian persamaan gerakan badan mempunyai bentuk:

x = x 0 + v lembu t

Graf pergantungan ini ialah parabola, yang cawangannya diarahkan ke atas, jika a>0, atau turun jika a

Rajah - 1.11

Pergerakan seragam. Formula untuk gerakan seragam.

Berkenalan dengan kursus fizik klasik bermula dengan undang-undang paling mudah yang dipatuhi oleh badan yang bergerak di angkasa. Pergerakan seragam rectilinear ialah bentuk termudah untuk menukar kedudukan jasad di angkasa. Pergerakan sedemikian dikaji dalam bahagian kinematik.

Penentang Aristotle

Galileo Galilei kekal dalam catatan sejarah sebagai salah seorang naturalis terhebat pada zaman Renaissance lewat. Dia berani menyemak kenyataan Aristotle - bidaah yang tidak pernah didengar pada masa itu, kerana ajaran bijak kuno ini disokong dalam setiap cara yang mungkin oleh gereja. Idea gerakan seragam tidak dipertimbangkan ketika itu - badan sama ada bergerak "secara umum", atau sedang berehat. Banyak eksperimen diperlukan untuk menerangkan sifat gerakan.

Eksperimen Galileo

Contoh klasik kajian pergerakan ialah eksperimen Galileo yang terkenal, apabila dia melontar pelbagai berat dari Menara Condong Pisa yang terkenal. Hasil daripada eksperimen ini, ternyata jasad yang mempunyai jisim berbeza jatuh pada kelajuan yang sama. Kemudian, eksperimen diteruskan dalam satah mendatar. Galileo mencadangkan bahawa mana-mana bola tanpa ketiadaan geseran akan bergolek menuruni bukit untuk masa yang lama sewenang-wenangnya, manakala kelajuannya juga akan tetap. Jadi, secara eksperimen, Galileo Galilei menemui intipati undang-undang pertama Newton - jika tiada daya luaran, badan bergerak dalam garis lurus pada kelajuan tetap. Pergerakan seragam rectilinear ialah ungkapan hukum pertama Newton. Pada masa ini, cabang fizik khas, kinematik, berurusan dengan pelbagai jenis gerakan. Diterjemahkan dari bahasa Yunani, nama ini bermaksud - doktrin pergerakan.

Sistem koordinat baharu

Analisis gerakan seragam adalah mustahil tanpa penciptaan prinsip baru untuk menentukan kedudukan badan di angkasa. Sekarang kita panggil sistem koordinat rectilinear. Pengarangnya ialah ahli falsafah dan ahli matematik terkenal Rene Descartes, terima kasih kepada siapa kita panggil sistem koordinat Cartesian. Dalam bentuk ini, sangat mudah untuk mewakili trajektori badan dalam ruang tiga dimensi dan menganalisis pergerakan tersebut dengan mengikat kedudukan badan pada paksi koordinat. Sistem koordinat segi empat tepat terdiri daripada dua garis lurus yang bersilang pada sudut tegak. Titik persilangan biasanya diambil sebagai asal pengukuran. Garis mendatar dipanggil abscissa, garis menegak dipanggil ordinat. Oleh kerana kita tinggal dalam ruang tiga dimensi, paksi ketiga ditambah pada sistem koordinat satah - ia dipanggil applicate.

Pengesanan kelajuan

Kelajuan tidak boleh diukur dengan cara kita mengukur jarak dan masa. Ini sentiasa nilai terbitan, yang ditulis sebagai nisbah. Dalam bentuk yang paling umum, kelajuan jasad adalah sama dengan nisbah jarak yang dilalui ke masa berlalu. Formula untuk kelajuan ialah:

Di mana d ialah jarak yang dilalui, t ialah masa yang telah berlalu.

Arah secara langsung mempengaruhi penetapan vektor kelajuan (nilai yang menentukan masa ialah skalar, iaitu, ia tidak mempunyai arah).

Konsep gerakan seragam

Dalam gerakan seragam, jasad bergerak sepanjang garis lurus pada kelajuan tetap. Oleh kerana kelajuan adalah kuantiti vektor, sifatnya diterangkan bukan sahaja oleh nombor, tetapi juga oleh arah. Oleh itu, adalah lebih baik untuk menjelaskan definisi, dan mengatakan bahawa kelajuan gerakan rectilinear seragam adalah malar dalam magnitud dan arah. Untuk menghuraikan gerakan seragam rectilinear, adalah memadai untuk menggunakan sistem koordinat Cartesan. Dalam kes ini, paksi OX akan diletakkan dengan mudah mengikut arah perjalanan.

Dengan anjakan seragam, kedudukan badan dalam mana-mana tempoh masa ditentukan oleh hanya satu koordinat - x. Arah pergerakan badan dan vektor halaju diarahkan sepanjang paksi x, manakala permulaan pergerakan boleh dikira dari tanda sifar. Oleh itu, analisis pergerakan jasad dalam ruang boleh dikurangkan kepada unjuran trajektori gerakan ke paksi ОХ dan prosesnya boleh diterangkan dengan persamaan algebra.

Pergerakan seragam dari sudut pandangan algebra

Katakan bahawa pada masa tertentu t 1 jasad itu berada pada satu titik pada paksi-x, yang koordinatnya bersamaan dengan x 1 . Selepas tempoh masa tertentu, badan akan menukar lokasinya. Kini koordinat lokasinya dalam ruang akan sama dengan x 2. Mengurangkan pertimbangan pergerakan badan ke lokasinya pada paksi koordinat, kita boleh menentukan bahawa laluan yang telah dilalui oleh jasad adalah sama dengan perbezaan antara koordinat awal dan akhir. Secara algebra, ini ditulis seperti berikut: Δs \u003d x 2 - x 1.

Jumlah perjalanan

Nilai yang menentukan pergerakan badan boleh menjadi lebih besar dan kurang daripada 0. Semuanya bergantung pada arah pergerakan badan berbanding arah paksi. Dalam fizik, anda boleh menulis kedua-dua anjakan negatif dan positif - semuanya bergantung pada sistem koordinat yang dipilih untuk rujukan. Pergerakan seragam rectilinear berlaku pada kelajuan yang diterangkan oleh formula:

Dalam kes ini, kelajuan akan lebih besar daripada sifar jika badan bergerak sepanjang paksi OX dari sifar; kurang daripada sifar - jika pergerakan pergi dari kanan ke kiri sepanjang paksi-x.

Rekod ringkas sedemikian menggambarkan intipati gerakan rectilinear seragam - apa pun perubahan dalam koordinat, kelajuan pergerakan kekal tidak berubah.

Kami berhutang kepada Galileo satu lagi idea bernas. Menganalisis pergerakan badan di dunia tanpa geseran, saintis itu menegaskan bahawa daya dan kelajuan tidak bergantung antara satu sama lain. Tekaan yang cemerlang ini tercermin dalam semua undang-undang gerakan yang sedia ada. Oleh itu, daya yang bertindak ke atas badan tidak bergantung antara satu sama lain dan bertindak seolah-olah tidak ada yang lain. Menggunakan peraturan ini untuk analisis pergerakan jasad, Galileo menyedari bahawa keseluruhan mekanik proses itu boleh diuraikan kepada daya yang menjumlahkan secara geometri (vektor) atau linear jika ia bertindak dalam satu arah. Kira-kira ia akan kelihatan seperti ini:

Apakah gerakan seragam di sini? Semuanya sangat mudah. Pada jarak yang sangat pendek, kelajuan badan boleh dianggap seragam, dengan trajektori rectilinear. Oleh itu, peluang cemerlang muncul untuk mengkaji pergerakan yang lebih kompleks, mengurangkannya kepada yang mudah. Oleh itu, pergerakan seragam badan di sepanjang bulatan telah dikaji.

Pergerakan bulat seragam

Pergerakan seragam dan dipercepatkan secara seragam boleh diperhatikan dalam pergerakan planet dalam orbitnya. Dalam kes ini, planet ini mengambil bahagian dalam dua jenis gerakan bebas: ia bergerak secara seragam dalam bulatan dan pada masa yang sama bergerak secara seragam dipercepatkan ke arah Matahari. Pergerakan kompleks sedemikian dijelaskan oleh daya yang bertindak ke atas planet-planet. Skim kesan kuasa planet ditunjukkan dalam rajah:

Seperti yang anda lihat, planet ini terlibat dalam dua pergerakan berbeza. Penambahan geometri halaju akan memberi kita kelajuan planet pada segmen laluan tertentu.

Pergerakan seragam adalah asas untuk kajian lanjut kinematik dan fizik secara umum. Ini adalah proses asas yang mana pergerakan yang lebih kompleks boleh dikurangkan. Tetapi dalam fizik, seperti di tempat lain, yang hebat bermula dengan yang kecil, dan apabila melancarkan kapal angkasa ke angkasa lepas, memandu kapal selam, seseorang tidak seharusnya melupakan eksperimen paling mudah di mana Galileo pernah menguji penemuannya.

Tulis, tolong, seratus formula untuk seragam. rectilinear pergerakan - koordinat, kelajuan, dll.

Alyonochka

Pergerakan rectilinear seragam ialah gerakan rectilinear di mana titik material (badan) bergerak dalam garis lurus dan membuat pergerakan yang sama pada sebarang selang masa yang sama.
Vektor halaju gerakan rectilinear seragam titik bahan diarahkan sepanjang trajektorinya ke arah gerakan. Vektor halaju untuk gerakan rectilinear seragam adalah sama dengan vektor sesaran untuk sebarang tempoh masa dibahagikan dengan tempoh masa ini.
Kami akan mengambil garis di mana titik bahan bergerak sebagai paksi koordinat OX, dan untuk arah positif paksi kami akan memilih arah pergerakan titik. Kemudian, unjurkan vektor r dan v ke paksi ini, untuk unjuran ∆rx = |∆r| dan ∆vx = |∆v| vektor ini boleh kita tulis:

dari sini kita memperoleh persamaan gerakan seragam:
∆rx = vx t
Oleh kerana dengan gerakan rectilinear seragam S = |∆r|, kita boleh menulis: Sx = vx · t. Kemudian untuk koordinat badan pada bila-bila masa kita mempunyai:
x = x0 + Sx = x0 + vx t,
di mana x0 ialah koordinat jasad pada momen awal t = 0.
[pautan disekat oleh keputusan pentadbiran projek]

Ia terdiri daripada fakta bahawa, memandangkan badan ini atau itu, ia harus diambil kira bahawa semua titiknya bergerak ke arah yang sama dengan kelajuan yang sama. Itulah sebabnya tidak perlu untuk mencirikan gerakan seluruh badan yang diberikan; seseorang boleh mengehadkan dirinya hanya pada satu titiknya.

Ciri-ciri utama mana-mana pergerakan adalah trajektori, pergerakan dan kelajuannya. Trajektori hanyalah garis yang wujud hanya dalam imaginasi, di mana titik material tertentu bergerak di angkasa. Anjakan ialah vektor yang diarahkan dari titik mula ke titik akhir. Akhir sekali, kelajuan ialah penunjuk umum pergerakan sesuatu titik, yang mencirikan bukan sahaja arahnya, tetapi juga kelajuan pergerakan berbanding mana-mana badan yang diambil sebagai titik rujukan.

Pergerakan rectilinear seragam sebahagian besarnya adalah konsep khayalan, yang dicirikan oleh dua faktor utama - keseragaman dan kelurusan.

Keseragaman pergerakan bermakna ia dijalankan pada kelajuan tetap tanpa sebarang pecutan. Kelurusan gerakan membayangkan bahawa ia berlaku di sepanjang garis lurus, iaitu, trajektorinya adalah garis lurus sepenuhnya.

Berdasarkan semua perkara di atas, kita boleh membuat kesimpulan bahawa gerakan rectilinear seragam adalah jenis gerakan khas, akibatnya badan melakukan pergerakan yang sama dalam selang masa yang sama. Jadi, memecahkan selang tertentu kepada selang yang sama (contohnya, satu saat setiap satu), adalah mungkin untuk melihat bahawa dengan pergerakan yang ditunjukkan di atas, badan akan menempuh jarak yang sama untuk setiap segmen ini.

Kelajuan gerakan rectilinear seragam adalah yang dari segi berangka adalah sama dengan nisbah laluan yang dilalui oleh badan dalam tempoh masa tertentu kepada nilai berangka selang ini. Nilai ini tidak bergantung pada masa dalam apa cara sekalipun, lebih-lebih lagi, perlu diperhatikan bahawa kelajuan gerakan rectilinear seragam di mana-mana titik trajektori benar-benar bertepatan dengan pergerakan badan. Dalam kes ini, nilai kuantitatif untuk tempoh masa yang diambil secara sewenang-wenangnya adalah sama dengan

Pergerakan rectilinear seragam dicirikan oleh pendekatan khas ke laluan yang dilalui oleh badan dalam tempoh masa tertentu. Jarak yang dilalui dengan ini tidak lebih daripada modul anjakan. Pergerakan pula adalah hasil daripada kelajuan badan bergerak dan masa pergerakan ini dijalankan.

Adalah wajar jika vektor anjakan bertepatan dengan arah positif paksi absis, maka unjuran halaju yang dikira bukan sahaja positif, tetapi juga bertepatan dengan nilai halaju.

Pergerakan rectilinear seragam boleh diwakili, antara lain, dalam bentuk persamaan, yang akan mencerminkan hubungan antara koordinat badan dan masa.

Banyak masalah dalam fizik adalah berdasarkan pertimbangan seragam rectilinear dan gerakan dipercepatkan secara seragam. Mereka adalah kes yang paling mudah dan paling ideal bagi jasad bergerak di angkasa. Kami menerangkannya dengan lebih terperinci dalam artikel ini.

Sebelum mempertimbangkan seragam dan ia adalah berguna untuk memahami konsep itu sendiri.

Pergerakan ialah satu proses menukar koordinat titik material dalam ruang dalam tempoh masa tertentu. Menurut definisi ini, kami memilih tanda-tanda berikut yang dengannya kami dapat mengetahui dengan segera sama ada kami bercakap tentang pergerakan atau tidak:

Mesti ada perubahan dalam koordinat spatial. Jika tidak, badan boleh dianggap berehat.
Proses itu mesti berkembang dari semasa ke semasa.

Marilah kita juga memberi perhatian kepada konsep "titik material". Hakikatnya ialah apabila mengkaji soalan gerakan mekanikal (termasuk gerakan rectilinear seragam dan dipercepatkan secara seragam), struktur badan dan dimensinya tidak diambil kira. Penghampiran ini dikaitkan dengan fakta bahawa magnitud perubahan dalam koordinat dalam ruang jauh melebihi dimensi fizikal objek bergerak, oleh itu ia dianggap sebagai titik material (perkataan "bahan" membayangkan mengambil kira jisimnya, kerana pengetahuannya adalah perlu apabila menyelesaikan masalah yang sedang dipertimbangkan).

Kuantiti fizik utama yang mencirikan pergerakan

Ini termasuk kelajuan, pecutan, jarak perjalanan, dan konsep trajektori. Mari analisa setiap nilai mengikut urutan.

Kelajuan seragam rectilinear dan gerakan dipercepatkan secara seragam (nilai vektor) mencerminkan kadar perubahan koordinat badan dalam masa. Sebagai contoh, jika ia bergerak 100 meter dalam 10 saat (nilai biasa untuk pelari pecut dalam pertandingan sukan), maka seseorang bercakap tentang kelajuan 10 meter sesaat (100/10 = 10 m/s). Nilai ini dilambangkan dengan huruf Latin "v" dan diukur dalam unit jarak dibahagikan dengan masa, contohnya, kilometer sejam (km / j), meter seminit (m / min.), Batu sejam (mil / h) dan seterusnya.Seterusnya.

Pecutan - fizikal, yang dilambangkan dengan huruf "a", dan dicirikan oleh kelajuan perubahan kelajuan itu sendiri. Kembali kepada contoh pelari pecut, diketahui bahawa pada permulaan perlumbaan mereka bermula pada kelajuan rendah, ketika mereka bergerak, ia meningkat, mencapai nilai maksimum. Dimensi pecutan diperoleh dengan membahagikan itu untuk kelajuan dengan masa, contohnya, (m/s)/s atau m/s 2 .

Jarak yang dilalui (nilai skalar) menggambarkan jarak yang dilalui (dijalani, diterbangkan, berenang) oleh objek yang bergerak. Nilai ini ditentukan secara unik hanya oleh kedudukan awal dan akhir objek. Ia diukur dalam unit jarak (meter, kilometer, milimeter, dan lain-lain) dan dilambangkan dengan huruf "s" (kadangkala "d" atau "l").

Trajektori, tidak seperti laluan, mencirikan garis melengkung di mana badan bergerak. Memandangkan dalam artikel ini hanya pergerakan rectilinear yang seragam dipercepatkan dan seragam sahaja dipertimbangkan, maka trajektori untuknya akan menjadi garis lurus.

Persoalan kerelatifan gerakan

Ramai orang perasan bahawa semasa di dalam bas, anda boleh melihat kereta yang bergerak di lorong seterusnya kelihatan dalam keadaan rehat. Contoh ini dengan jelas mengesahkan kerelatifan gerakan (dipercepatkan secara seragam, gerakan rectilinear seragam dan jenisnya yang lain).

Dengan mengambil kira ciri yang dinamakan, apabila mempertimbangkan masalah dengan objek bergerak, kerangka rujukan sentiasa diperkenalkan, yang berkenaan dengan masalah itu diselesaikan. Jadi, jika penumpang dalam bas dalam contoh di atas diambil sebagai sistem pelaporan, maka kelajuan kereta itu berbanding dengannya akan sama dengan sifar. Jika kita menganggap pergerakan relatif kepada seseorang yang berdiri di perhentian, maka kereta itu bergerak relatif kepadanya dengan kelajuan tertentu v.

Dalam kes gerakan rectilinear, apabila dua objek bergerak sepanjang satu garisan, maka kelajuan salah satu daripadanya berbanding dengan yang lain ditentukan oleh formula: v ¯ = v ¯ 1 + v ¯ 2, di sini v ¯ 1 dan v ¯ 2 ialah kelajuan setiap objek (bar bermaksud , yang menjumlahkan kuantiti vektor).

Cara paling mudah untuk bergerak

Sudah tentu, ini adalah pergerakan objek dalam garis lurus pada kelajuan tetap (rectilinear seragam). Contoh jenis pergerakan ini ialah penerbangan pesawat melalui awan atau berjalan kaki pejalan kaki. Dalam kedua-dua kes, trajektori objek kekal lurus, dan setiap daripada mereka bergerak pada kelajuan tertentu.

Formula yang menerangkan jenis pergerakan objek ini adalah seperti berikut:

s = v*t;
v = s/t.

Di sini t ialah tempoh masa semasa pergerakan itu dipertimbangkan.

Pergerakan rectilinear dipercepatkan secara seragam

Ia difahami sebagai jenis pergerakan rectilinear objek, di mana kelajuannya berubah mengikut formula v \u003d a * t, di mana a ialah pecutan malar. Perubahan dalam kelajuan berlaku disebabkan oleh tindakan kuasa luar yang berbeza sifat. Sebagai contoh, pesawat yang sama, sebelum mencapai kelajuan pelayaran, mesti memperolehnya daripada keadaan rehat. Contoh lain ialah brek kereta apabila kelajuan berubah dari nilai tertentu kepada sifar. Jenis gerakan ini dipanggil nyahpecutan seragam, kerana pecutan mempunyai tanda negatif di dalamnya (dihalakan terhadap vektor halaju).

Jarak yang dilalui s untuk jenis pergerakan ini boleh dikira dengan menyepadukan kelajuan dari semasa ke semasa, menghasilkan formula: s = a*t 2 /2, dengan t ialah masa pecutan (penyahpecutan).

Jenis pergerakan campuran

Dalam beberapa kes, pergerakan rectilinear objek di ruang angkasa berlaku pada kelajuan tetap dan dengan pecutan, jadi adalah berguna untuk memberikan formula untuk jenis pergerakan campuran ini.

Kelajuan dan pecutan gerakan rectilinear seragam dan dipercepatkan secara seragam adalah berkaitan antara satu sama lain dengan ungkapan berikut: v \u003d v 0 + a * t, dengan v 0 ialah nilai kelajuan awal. Mudah untuk memahami formula ini: pada mulanya, objek bergerak pada kelajuan malar v 0 , sebagai contoh, kereta di jalan raya, tetapi kemudian ia mula memecut, iaitu, untuk setiap tempoh masa t, ia mula meningkatkan kelajuan pergerakannya dengan * t. Oleh kerana kelajuan adalah nilai tambahan, jumlah nilai awalnya dengan nilai perubahan akan membawa kepada ungkapan yang ditanda.

Mengintegrasikan formula ini dari masa ke masa, kita memperoleh persamaan lain untuk seragam rectilinear dan gerakan dipercepatkan seragam, yang membolehkan kita mengira jarak yang dilalui: s = v 0 *t + a*t 2 /2. Seperti yang anda lihat, ungkapan ini adalah sama dengan jumlah formula yang serupa untuk jenis pergerakan yang lebih mudah yang dibincangkan dalam perenggan sebelumnya.

Contoh penyelesaian masalah

Mari kita selesaikan masalah mudah yang akan menunjukkan penggunaan formula di atas. Keadaan masalahnya adalah seperti berikut: kereta itu, bergerak pada kelajuan 60 km/j, mula membrek dan selepas 10 saat ia berhenti sepenuhnya. Berapakah jarak yang ditempuhnya semasa membrek?

Dalam kes ini, kita berurusan dengan gerakan rectilinear yang sama perlahan. Kelajuan awal v 0 = 60 km / j, nilai akhir nilai ini ialah v = 0 (kereta telah berhenti). Untuk menentukan pecutan nyahpecutan, kami menggunakan formula: v = v 0 - a * t (tanda "-" mengatakan bahawa badan menjadi perlahan). Mari kita tukar km/j kepada m/s (60 km/j = 16.667 m/s), dan mengambil kira bahawa masa brek t = 10 s, kita dapat: a = (v 0 - v)/t = 16.667/ 10 = 1.667 m /s 2 . Kami telah menentukan pecutan brek kereta.

Untuk mengira jarak yang dilalui, kami juga menggunakan persamaan untuk jenis pergerakan campuran, dengan mengambil kira tanda pecutan: s = v 0 *t - a*t 2 /2. Menggantikan nilai yang diketahui, kita dapat: s \u003d 16.667 * 10 - 1.667 * 10 2 / 2 \u003d 83.33 meter.

Ambil perhatian bahawa jarak yang dilalui boleh didapati menggunakan formula untuk gerakan dipercepatkan secara seragam (s = a * t 2 /2), kerana semasa membrek kereta akan menempuh jarak yang sama seperti semasa pecutan dari rehat ke mencapai kelajuan v 0 .

Pemanduan selekoh

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa ungkapan yang dipertimbangkan untuk laluan yang dilalui adalah terpakai bukan sahaja untuk kes gerakan rectilinear, tetapi juga untuk sebarang pergerakan objek di sepanjang trajektori curvilinear.

Sebagai contoh, untuk mengira jarak planet kita akan terbang mengelilingi Matahari (gerakan bulat) untuk tempoh masa tertentu, anda boleh berjaya menggunakan ungkapan s = v * t. Ini boleh dilakukan kerana ia menggunakan modulus kelajuan, yang merupakan nilai tetap, manakala vektor kelajuan berubah. Apabila menggunakan formula untuk laluan di sepanjang laluan melengkung, perlu diingat bahawa nilai yang terhasil akan mencerminkan panjang laluan ini, dan bukan perbezaan antara koordinat akhir dan permulaan objek.

I. ASAS FIZIKAL MEKANIK

TOPIK 1.1. "KINEMATIK PERGERAKAN RECTILINEAR DAN CURVILINEAR"

KINEMATIKA PERGERAKAN RECTILINEAR

Dalam bab ini, kita akan mengkaji jenis pergerakan yang paling mudah - PERGERAKAN LINEAR.

Rectilinear ialah pergerakan yang dilakukan sepanjang garis lurus. Secara saintifik, ia adalah pergerakan yang trajektorinya adalah garis lurus.

Sebarang fenomena fizikal diterangkan melalui formula matematik di mana kuantiti fizik muncul. Oleh itu, adalah perlu untuk menetapkan kuantiti yang sangat fizikal ini yang mencirikan gerakan, termasuk gerakan rectilinear. Ini adalah:

Jadual 1.1

Ambil perhatian bahawa Jadual 1.1 sengaja meninggalkan definisi masa, kerana ia lebih berfalsafah daripada fizikal. Dan untuk kajian bahagian fizik ini, idea masa setiap hari sudah cukup.

Oleh itu, dengan bantuan empat kuantiti ini, semua jenis gerakan rectilinear diterangkan. Dan hanya ada tiga daripadanya:

PERGERAKAN RECTILINEAR BERUNIFORM
PERGERAKAN REKTILINEAR SAMA-BOLEH UBAH
PERGERAKAN RECTIOLINEAR YANG TIDAK SAMA

Mari kita pertimbangkan setiap daripada mereka. Dan mari kita mulakan dengan yang paling mudah - gerakan rectilinear seragam.

1. Gerakan rectilinear seragam ialah gerakan pada kelajuan tetap. Sekiranya kelajuan badan tidak berubah, maka ia tidak mempunyai pecutan. Tanda-tanda matematik pergerakan ini ditulis seperti berikut:

υ=const, a=0.

Cuba bayangkan pergerakan ini: badan bergerak dengan laju, contohnya,

5 m/s, dan kerana gerakan itu seragam, kelajuannya tidak berubah. Ini bermakna dalam setiap saat ia bergerak sejauh 5 meter. Bagaimana untuk menentukan sejauh mana badan ini akan bergerak dalam masa t= 20 saat? Untuk melakukan ini, anda perlu mendarabkan 5 m / s dengan 20 s - kami mendapat jarak S= 100 m. Oleh itu, kita boleh menulis formula untuk gerakan rectilinear seragam:

S = υt

Dari sini adalah mudah untuk memperoleh formula halaju: (1.1)

2. Pergerakan seragam ialah gerakan dengan pecutan malar. Dalam kes ini, kelajuan berubah sepanjang masa, tetapi berubah secara seragam: untuk setiap saat dengan jumlah yang sama. Nilai ini sama dengan pecutan badan. Contohnya: jasad sedang bergerak dengan pecutan yang berterusan a \u003d 2 m / s 2. Jika pada masa tertentu kelajuan badan adalah, sebagai contoh, 10 m/s, maka pada saat berikutnya ia akan meningkat sebanyak 2 m/s dan akan bersamaan dengan 12 m/s, pada saat yang lain ia akan meningkat sebanyak 2 m/s lagi dan akan menjadi sama dengan sudah

14 m / s - jadi setiap saat. Kesudahannya dipercepatkan secara seragam lalu lintas.

Tetapi badan boleh bergerak sedemikian rupa sehingga kelajuannya tidak akan meningkat, sebaliknya berkurangan. Dan dalam kes ini, badan juga mempunyai pecutan. Tetapi, jika dalam contoh sebelumnya ia lebih besar daripada sifar ( a > 0 ), iaitu positif, maka apabila kelajuan berkurangan, pecutan kurang daripada sifar ( a< 0 ), iaitu dianggap negatif. Contohnya: jasad sedang bergerak dengan pecutan yang berterusan a \u003d - 2 m / s 2. Jika pada masa tertentu kelajuan badan adalah, sebagai contoh, 10 m/s, maka pada saat berikutnya ia akan berkurangan sebanyak 2 m/s dan akan bersamaan dengan 8 m/s, pada saat yang lain ia akan berkurangan sebanyak 2 m/s lagi dan menjadi sama dengan sudah 6 m / s - dan, pada akhirnya, selepas 3 saat badan akan berhenti. Kesudahannya sama perlahan lalu lintas. Benar, perkataan "seragam perlahan" tidak diterima, oleh itu pergerakan sedemikian dianggap dipercepatkan secara seragam, tetapi dengan pecutan negatif. Dan, secara amnya, gerakan dengan pecutan malar dipanggil pembolehubah seragam.

Tanda-tanda gerakan seragam boleh ditulis seperti berikut:

υ ≠ const, a = const(a≠0).

Secara matematik, gerakan berubah seragam diterangkan oleh dua persamaan -

persamaan laluan dan persamaan halaju yang membentuk sistem:

(1.2),

di mana υ 0 ialah kelajuan awal badan (iaitu, kelajuan pada permulaan pergerakan).

3. Pergerakan tidak seragam ialah gerakan dengan pecutan yang berbeza-beza . Dalam kes pergerakan ini, bukan sahaja kelajuan, tetapi juga pecutan berubah sepanjang masa. Selain itu, mereka boleh berubah sepenuhnya dengan sewenang-wenangnya: mereka boleh meningkat sepanjang masa atau menurun sepanjang masa, atau mereka boleh sama ada meningkat atau menurun. Tetapi, seperti dalam kes sebelumnya, jika kelajuan meningkat, maka pecutan pada masa ini adalah positif dan diarahkan bersama dengan kelajuan. Dan, jika kelajuan berkurangan, maka pecutan adalah negatif dan diarahkan bertentangan dengan kelajuan (lihat Rajah.1.1 dan 1.2).

nasi. 1.1 Rajah. 1.2

a > 0 a< 0

Tanda-tanda pergerakan tidak sekata boleh ditulis seperti berikut:

υ ≠ const, a ≠ const.

Seperti yang anda lihat, daripada semua pergerakan rectilinear, jenis ini adalah yang paling sukar. Tetapi, bagaimanapun, baginya terdapat formula yang membolehkan anda mengira semua ciri pergerakan. Terdapat juga dua daripadanya: persamaan halaju dan persamaan pecutan.

Simbol " " bermakna anda perlu melakukan tindakan pembezaan pada masa. Secara formal, pembezaan dilakukan dengan cara yang sama seperti mengambil terbitan, hanya ditulis dalam bentuk yang berbeza.

Ambil perhatian bahawa formula (1.1) dan (1.4) berbeza hanya dengan kehadiran simbol pembezaan. Dan ia tidak menghairankan, kerana mereka menggambarkan pelbagai gerakan rectilinear. Dan formula (1.4) dan (1.5) ialah formula umum untuk ketiga-tiga kes gerakan rectilinear.

Persoalannya timbul: bagaimana seseorang boleh mengira, sebagai contoh, S, dipandu oleh formula ini? - Untuk melakukan ini, anda perlu melakukan tindakan, bertentangan dengan pembezaan. Dan itu adalah integrasi. Mari lakukannya.