แนวคิดเรื่องการเคลื่อนที่สม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ ความเร็ว ความเร่ง การเคลื่อนที่เชิงเส้นที่มีความเร่งสม่ำเสมอและสม่ำเสมอ

ส่วนของกลศาสตร์ที่ศึกษาการเคลื่อนที่โดยไม่คำนึงถึงสาเหตุที่ทำให้เกิดสิ่งนี้หรือลักษณะการเคลื่อนที่นั้นเรียกว่า จลนศาสตร์.
การเคลื่อนไหวทางกลเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของร่างกายสัมพันธ์กับร่างกายอื่น
ระบบอ้างอิงเรียกว่าเนื้อความอ้างอิงระบบพิกัดที่สัมพันธ์กับมันและนาฬิกา
เนื้อหาอ้างอิงตั้งชื่อร่างกายสัมพันธ์กับตำแหน่งของร่างกายอื่นที่พิจารณา
จุดวัสดุคือร่างกายที่สามารถละเลยมิติในปัญหานี้ได้
วิถีเรียกว่าเส้นจิตที่จุดวัตถุอธิบายระหว่างการเคลื่อนไหว

ตามรูปร่างของวิถีการเคลื่อนที่จะแบ่งออกเป็น:
ก) เป็นเส้นตรง- วิถีโคจรเป็นส่วนของเส้นตรง
ข) เส้นโค้ง- วิถีโคจรเป็นส่วนหนึ่งของเส้นโค้ง

เส้นทางคือความยาวของวิถีที่จุดวัสดุอธิบายในช่วงเวลาที่กำหนด นี่คือปริมาณสเกลาร์
การย้ายเป็นเวกเตอร์ที่เชื่อมต่อตำแหน่งเริ่มต้นของจุดวัสดุกับตำแหน่งสุดท้าย (ดูรูป)

เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจว่าเส้นทางแตกต่างจากการเคลื่อนไหวอย่างไร ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือการเคลื่อนไหวนั้นเป็นเวกเตอร์ที่มีจุดเริ่มต้นที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดที่จุดหมายปลายทาง (ไม่สำคัญเลยว่าการเคลื่อนไหวนี้ใช้เส้นทางใด) ในทางกลับกัน เส้นทางนั้นเป็นปริมาณสเกลาร์ที่สะท้อนถึงความยาวของวิถีที่เดินทาง

การเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอเรียกว่าการเคลื่อนไหวโดยที่จุดวัตถุทำการเคลื่อนไหวเดียวกันในช่วงเวลาที่เท่ากัน
ความเร็วของการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอเรียกว่าอัตราส่วนของการเคลื่อนไหวต่อเวลาที่การเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้น:

สำหรับการเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอพวกเขาใช้แนวคิดนี้ ความเร็วเฉลี่ย.ความเร็วเฉลี่ยมักถูกนำมาใช้เป็นปริมาณสเกลาร์ นี่คือความเร็วของการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอซึ่งร่างกายเดินทางไปในเส้นทางเดียวกันในเวลาเดียวกันกับระหว่างการเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอ:

ความเร็วทันทีเรียกความเร็วของร่างกาย ณ จุดที่กำหนดในวิถีหรือ ณ เวลาที่กำหนด
การเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยความเร่งสม่ำเสมอ- นี่คือการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงซึ่งความเร็วในขณะนั้นในช่วงเวลาเท่ากันจะเปลี่ยนไปตามจำนวนที่เท่ากัน

การเร่งความเร็วคืออัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงความเร็วขณะหนึ่งของร่างกายต่อเวลาที่การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้น:

การพึ่งพาพิกัดของร่างกายตรงเวลาในการเคลื่อนไหวเป็นเส้นตรงสม่ำเสมอมีรูปแบบ: x = x 0 + V xtโดยที่ x 0 คือพิกัดเริ่มต้นของร่างกาย V x คือความเร็วของการเคลื่อนที่
ตกฟรีเรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอด้วยความเร่งคงที่ ก. = 9.8 ม./วินาที 2โดยไม่ขึ้นกับมวลของวัตถุที่ตกลงมา มันเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเท่านั้น

ความเร็วตกอย่างอิสระคำนวณโดยใช้สูตร:

การเคลื่อนที่ในแนวตั้งคำนวณโดยใช้สูตร:

การเคลื่อนที่ประเภทหนึ่งของจุดวัสดุคือการเคลื่อนที่เป็นวงกลม ด้วยการเคลื่อนไหวดังกล่าว ความเร็วของร่างกายจะพุ่งไปตามเส้นสัมผัสที่ลากไปยังวงกลม ณ จุดที่ร่างกายตั้งอยู่ (ความเร็วเชิงเส้น) คุณสามารถอธิบายตำแหน่งของวัตถุบนวงกลมได้โดยใช้รัศมีที่ลากจากศูนย์กลางของวงกลมถึงลำตัว การกระจัดของวัตถุเมื่อเคลื่อนที่เป็นวงกลมอธิบายได้โดยการหมุนรัศมีของวงกลมที่เชื่อมต่อศูนย์กลางของวงกลมกับลำตัว อัตราส่วนของมุมการหมุนของรัศมีต่อระยะเวลาที่เกิดการหมุนนี้แสดงถึงความเร็วของการเคลื่อนที่ของร่างกายในวงกลมและเรียกว่า ความเร็วเชิงมุม ω:

ความเร็วเชิงมุมสัมพันธ์กับความเร็วเชิงเส้นด้วยความสัมพันธ์

โดยที่ r คือรัศมีของวงกลม
เวลาที่ร่างกายใช้เพื่อการปฏิวัติโดยสมบูรณ์นั้นเรียกว่า ระยะเวลาการไหลเวียนส่วนกลับของช่วงเวลาคือความถี่การไหลเวียน - ν

เนื่องจากในระหว่างการเคลื่อนที่สม่ำเสมอในวงกลม โมดูลความเร็วจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่ทิศทางของความเร็วจะเปลี่ยนไป โดยการเคลื่อนที่ดังกล่าวจะมีความเร่ง เขาถูกเรียก ความเร่งสู่ศูนย์กลางโดยมีทิศทางรัศมีไปยังศูนย์กลางของวงกลม:

แนวคิดพื้นฐานและกฎของพลศาสตร์

ส่วนของกลศาสตร์ที่ศึกษาสาเหตุที่ทำให้เกิดการเร่งความเร็วของร่างกายเรียกว่า พลวัต

กฎข้อแรกของนิวตัน:
มีระบบอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับการที่วัตถุจะรักษาความเร็วให้คงที่หรือหยุดนิ่งหากวัตถุอื่นไม่กระทำการกับวัตถุนั้นหรือการกระทำของวัตถุอื่นได้รับการชดเชย
เรียกว่าคุณสมบัติของวัตถุในการรักษาสภาวะนิ่งหรือการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอโดยมีแรงภายนอกที่สมดุลกระทำต่อมัน ความเฉื่อยปรากฏการณ์ของการรักษาความเร็วของร่างกายภายใต้แรงภายนอกที่สมดุลเรียกว่าความเฉื่อย ระบบอ้างอิงเฉื่อยเป็นระบบที่เป็นไปตามกฎข้อแรกของนิวตัน

หลักสัมพัทธภาพของกาลิเลโอ:
ในระบบอ้างอิงเฉื่อยทั้งหมดภายใต้สภาวะเริ่มต้นเดียวกัน ปรากฏการณ์ทางกลทั้งหมดดำเนินไปในลักษณะเดียวกัน กล่าวคือ อยู่ภายใต้กฎหมายเดียวกัน
น้ำหนักเป็นการวัดความเฉื่อยของร่างกาย
บังคับเป็นการวัดเชิงปริมาณของปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย

กฎข้อที่สองของนิวตัน:
แรงที่กระทำต่อวัตถุมีค่าเท่ากับผลคูณของมวลของร่างกายและความเร่งที่เกิดจากแรงนี้:
$F↖(→) = m⋅a↖(→)$

การบวกแรงประกอบด้วยการค้นหาผลลัพธ์ของแรงหลายแรง ซึ่งให้ผลเช่นเดียวกับแรงที่ออกฤทธิ์พร้อมกันหลายแรง

กฎข้อที่สามของนิวตัน:
แรงที่วัตถุทั้งสองกระทำต่อกันจะอยู่บนเส้นตรงเดียวกัน มีขนาดเท่ากัน และมีทิศทางตรงกันข้าม:
$F_1↖(→) = -F_2↖(→) $

กฎข้อที่ 3 ของนิวตันเน้นย้ำว่าการกระทำของวัตถุที่มีต่อกันนั้นอยู่ในลักษณะของปฏิสัมพันธ์ ถ้าร่างกาย A กระทำต่อร่างกาย B ดังนั้นร่างกาย B ก็กระทำต่อร่างกาย A (ดูรูป)

หรือเรียกสั้นๆ ว่า แรงแห่งการกระทำ เท่ากับ พลังปฏิกิริยา คำถามนี้มักเกิดขึ้น: ทำไมม้าถึงลากเลื่อนถ้าร่างกายเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์ด้วยแรงเท่ากัน? สิ่งนี้เป็นไปได้ผ่านการมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุที่สาม - โลกเท่านั้น แรงที่กีบกดลงบนพื้นจะต้องมากกว่าแรงเสียดทานของการเลื่อนบนพื้น มิฉะนั้นกีบจะลื่นไถลและม้าจะไม่ขยับ
หากร่างกายถูกเปลี่ยนรูป แรงจะเกิดขึ้นซึ่งขัดขวางการเสียรูปนี้ กองกำลังดังกล่าวเรียกว่า แรงยืดหยุ่น.

กฎของฮุคเขียนในรูปแบบ

โดยที่ k คือความแข็งของสปริง x คือความผิดปกติของร่างกาย เครื่องหมาย “-” บ่งบอกว่าแรงและการเสียรูปนั้นไปในทิศทางที่ต่างกัน

เมื่อร่างกายเคลื่อนที่โดยสัมพันธ์กัน จะเกิดแรงที่ขัดขวางการเคลื่อนไหว กองกำลังเหล่านี้เรียกว่า แรงเสียดทานความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างแรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานแบบเลื่อน แรงเสียดทานแบบเลื่อนคำนวณโดยสูตร

โดยที่ N คือแรงปฏิกิริยารองรับ µ คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
แรงนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับพื้นที่ของร่างกายที่ถู ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้สร้างตัวถังและคุณภาพของการรักษาพื้นผิว

แรงเสียดทานสถิตเกิดขึ้นได้ถ้าร่างกายไม่เคลื่อนไหวสัมพันธ์กัน แรงเสียดทานสถิตสามารถแปรผันจากศูนย์ถึงค่าสูงสุดที่แน่นอน

โดยแรงโน้มถ่วงคือแรงที่วัตถุทั้งสองถูกดึงดูดเข้าหากัน

กฎแรงโน้มถ่วงสากล:
วัตถุทั้งสองจะถูกดึงดูดเข้าหากันด้วยแรงที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวลและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง

โดยที่ R คือระยะห่างระหว่างวัตถุ กฎแรงโน้มถ่วงสากลในรูปแบบนี้ใช้ได้กับจุดวัตถุหรือวัตถุทรงกลม

น้ำหนักตัวเรียกว่าแรงที่ร่างกายกดบนแนวรองรับหรือยืดช่วงล่าง

แรงโน้มถ่วง- นี่คือแรงที่วัตถุทั้งหมดถูกดึงดูดมายังโลก:

ด้วยการรองรับที่อยู่กับที่ น้ำหนักของร่างกายจะมีขนาดเท่ากับแรงโน้มถ่วง:

หากร่างกายเคลื่อนที่ในแนวตั้งด้วยความเร่ง น้ำหนักของมันจะเปลี่ยนไป
เมื่อร่างกายเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสูงขึ้น น้ำหนักของมัน

จะเห็นได้ว่าน้ำหนักของร่างกายมากกว่าน้ำหนักของร่างกายที่เหลือ

เมื่อร่างกายเคลื่อนที่ด้วยความเร่งลดลง น้ำหนักของมัน

ในกรณีนี้น้ำหนักของร่างกายจะน้อยกว่าน้ำหนักของร่างกายที่เหลือ

ไร้น้ำหนักคือการเคลื่อนที่ของร่างกายโดยความเร่งเท่ากับความเร่งของแรงโน้มถ่วง กล่าวคือ ก = ก. สิ่งนี้เป็นไปได้หากมีแรงเพียงอันเดียวที่กระทำต่อร่างกาย - แรงโน้มถ่วง
ดาวเทียมโลกเทียม- นี่คือวัตถุที่มีความเร็ว V1 เพียงพอที่จะเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบโลก
มีแรงเพียงแรงเดียวที่กระทำต่อดาวเทียมของโลก นั่นคือแรงโน้มถ่วงที่พุ่งเข้าหาศูนย์กลางโลก
ความเร็วหลบหนีครั้งแรก- นี่คือความเร็วที่ต้องให้กับร่างกายเพื่อให้มันหมุนรอบดาวเคราะห์ในวงโคจรเป็นวงกลม

โดยที่ R คือระยะห่างจากศูนย์กลางของโลกถึงดาวเทียม
สำหรับโลกใกล้กับพื้นผิว ความเร็วหลุดพ้นแรกจะเท่ากับ

1.3. แนวคิดพื้นฐานและกฎของสถิตยศาสตร์และอุทกสถิต

วัตถุ (จุดวัตถุ) อยู่ในสภาวะสมดุลหากผลรวมเวกเตอร์ของแรงที่กระทำต่อวัตถุนั้นเท่ากับศูนย์ ความสมดุลมี 3 ประเภท: มั่นคงไม่มั่นคงและไม่แยแสถ้าเมื่อร่างกายออกจากตำแหน่งสมดุลแล้ว มีแรงที่มีแนวโน้มที่จะดึงร่างกายนี้กลับมา สิ่งนี้จะเกิดขึ้น ความสมดุลที่มั่นคงหากมีแรงเกิดขึ้นซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้ร่างกายเคลื่อนออกจากตำแหน่งสมดุลมากขึ้น สิ่งนี้จะเกิดขึ้น ตำแหน่งที่ไม่มั่นคง; หากไม่มีกำลังเกิดขึ้น - ไม่แยแส(ดูรูปที่ 3)


เมื่อเราไม่ได้พูดถึงจุดวัตถุ แต่เกี่ยวกับวัตถุที่สามารถมีแกนหมุนได้ ดังนั้นเพื่อให้บรรลุตำแหน่งสมดุล นอกเหนือจากความเท่าเทียมกันของผลรวมของแรงที่กระทำต่อร่างกายให้เป็นศูนย์แล้ว มันคือ จำเป็นที่ผลรวมพีชคณิตของโมเมนต์ของแรงทั้งหมดที่กระทำต่อร่างกายจะต้องเท่ากับศูนย์

โดยที่ d คือแขนบังคับ ไหล่แห่งความแข็งแกร่ง d คือระยะห่างจากแกนหมุนถึงแนวแรง

สภาพสมดุลของคันโยก:
ผลรวมเชิงพีชคณิตของโมเมนต์ของแรงทั้งหมดที่หมุนร่างกายมีค่าเท่ากับศูนย์
ความดันเป็นปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของแรงที่กระทำบนแท่นตั้งฉากกับแรงนี้ต่อพื้นที่ของแท่น:

ใช้ได้กับของเหลวและก๊าซ กฎของปาสคาล:
แรงกดดันกระจายไปทุกทิศทางโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง
หากของเหลวหรือก๊าซอยู่ในสนามแรงโน้มถ่วง แต่ละชั้นด้านบนจะกดทับชั้นด้านล่าง และเมื่อของเหลวหรือก๊าซถูกแช่อยู่ภายใน ความดันก็จะเพิ่มขึ้น สำหรับของเหลว

โดยที่ ρ คือความหนาแน่นของของเหลว h คือความลึกของการเจาะเข้าไปในของเหลว

ของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันในภาชนะสื่อสารถูกสร้างขึ้นในระดับเดียวกัน หากเทของเหลวที่มีความหนาแน่นต่างกันลงในข้อศอกของภาชนะสื่อสาร ของเหลวที่มีความหนาแน่นสูงกว่าจะถูกติดตั้งที่ความสูงต่ำกว่า ในกรณีนี้

ความสูงของคอลัมน์ของเหลวแปรผกผันกับความหนาแน่น:

เครื่องอัดไฮดรอลิกคือภาชนะที่บรรจุน้ำมันหรือของเหลวอื่น ๆ ไว้ โดยมีลูกสูบตัดเป็น 2 รู ปิดด้วยลูกสูบ ลูกสูบมีพื้นที่ต่างกัน หากมีการใช้แรงบางอย่างกับลูกสูบตัวหนึ่ง แรงที่กระทำกับลูกสูบตัวที่สองจะแตกต่างออกไป
ดังนั้นเครื่องอัดไฮดรอลิกจึงทำหน้าที่แปลงขนาดของแรง เนื่องจากแรงดันใต้ลูกสูบจะต้องเท่ากันแล้ว

แล้ว A1 = A2
วัตถุที่จมอยู่ในของเหลวหรือก๊าซจะถูกกระทำโดยแรงพยุงขึ้นจากด้านข้างของของเหลวหรือก๊าซนี้ ซึ่งเรียกว่า ด้วยอำนาจของอาร์คิมีดีส
ขนาดของแรงลอยตัวถูกกำหนดโดย กฎของอาร์คิมีดีส: วัตถุที่จมอยู่ในของเหลวหรือก๊าซถูกกระทำโดยแรงลอยตัวที่พุ่งขึ้นในแนวตั้งและเท่ากับน้ำหนักของของเหลวหรือก๊าซที่ถูกแทนที่โดยร่างกาย:

โดยที่ρของเหลวคือความหนาแน่นของของเหลวที่ร่างกายแช่อยู่ V submergence คือปริมาตรของส่วนที่จมอยู่ใต้น้ำของร่างกาย

สภาพร่างกายลอยได้- ร่างกายลอยอยู่ในของเหลวหรือก๊าซเมื่อแรงลอยตัวที่กระทำต่อร่างกายเท่ากับแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกาย

1.4. กฎหมายการอนุรักษ์

แรงกระตุ้นของร่างกายคือปริมาณทางกายภาพเท่ากับผลคูณของมวลของร่างกายและความเร็ว:

โมเมนตัมเป็นปริมาณเวกเตอร์ [p] = กิโลกรัม ม./วินาที ควบคู่ไปกับแรงกระตุ้นของร่างกายก็มักจะใช้ แรงกระตุ้นแห่งอำนาจนี่คือผลผลิตของแรงและระยะเวลาของการกระทำ
การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุเท่ากับโมเมนตัมของแรงที่กระทำต่อวัตถุนี้ สำหรับระบบร่างกายที่แยกออกจากกัน (ระบบที่ร่างกายมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันเท่านั้น) กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม: ผลรวมของแรงกระตุ้นของวัตถุของระบบแยกก่อนอันตรกิริยาเท่ากับผลรวมของแรงกระตุ้นของวัตถุเดียวกันหลังอันตรกิริยา
งานเครื่องกลเรียกว่าปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับผลคูณของแรงที่กระทำต่อวัตถุ การกระจัดของวัตถุและโคไซน์ของมุมระหว่างทิศทางของแรงและการกระจัด:

พลังคืองานที่ทำต่อหน่วยเวลา:

ความสามารถของร่างกายในการทำงานนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณที่เรียกว่า พลังงาน.พลังงานกลแบ่งออกเป็น จลน์ศาสตร์และศักยภาพถ้าร่างกายสามารถทำงานได้เนื่องจากการเคลื่อนไหว ก็ว่ากันว่ามี พลังงานจลน์.พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่เชิงแปลของจุดวัสดุคำนวณโดยสูตร

ถ้าร่างกายสามารถทำงานได้โดยเปลี่ยนตำแหน่งสัมพันธ์กับร่างกายอื่นหรือเปลี่ยนตำแหน่งส่วนต่างๆ ของร่างกาย มันก็มี พลังงานศักย์ตัวอย่างของพลังงานศักย์: วัตถุที่ถูกยกขึ้นเหนือพื้นดิน พลังงานของวัตถุจะคำนวณโดยใช้สูตร

โดยที่ h คือความสูงของลิฟต์

พลังงานสปริงอัด:

โดยที่ k คือค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งของสปริง x คือการเปลี่ยนรูปสัมบูรณ์ของสปริง

ผลรวมของศักย์และพลังงานจลน์คือ พลังงานกลสำหรับระบบร่างกายที่แยกออกจากกันในกลศาสตร์ กฎการอนุรักษ์พลังงานกล: หากไม่มีแรงเสียดทานระหว่างร่างกายของระบบแยก (หรือแรงอื่นที่นำไปสู่การกระจายพลังงาน) ผลรวมของพลังงานกลของร่างกายของระบบนี้จะไม่เปลี่ยนแปลง (กฎการอนุรักษ์พลังงานในกลศาสตร์) . หากมีแรงเสียดทานระหว่างร่างกายของระบบที่แยกได้ ในระหว่างการโต้ตอบส่วนหนึ่งของพลังงานกลของร่างกายจะกลายเป็นพลังงานภายใน

1.5. การสั่นสะเทือนทางกลและคลื่น

การสั่นการเคลื่อนไหวที่มีระดับการทำซ้ำที่แตกต่างกันตามเวลาเรียกว่า การสั่นจะเรียกว่าเป็นระยะหากค่าของปริมาณทางกายภาพที่เปลี่ยนแปลงระหว่างกระบวนการสั่นถูกทำซ้ำในช่วงเวลาปกติ
การสั่นสะเทือนแบบฮาร์มอนิกเรียกว่าการสั่นดังกล่าวโดยปริมาณทางกายภาพของการสั่น x เปลี่ยนแปลงไปตามกฎของไซน์หรือโคไซน์ กล่าวคือ

ปริมาณ A เท่ากับค่าสัมบูรณ์ที่ใหญ่ที่สุดของปริมาณทางกายภาพที่ผันผวน x เรียกว่า ความกว้างของการสั่น. นิพจน์ α = ωt + ϕ กำหนดค่าของ x ณ เวลาที่กำหนด และเรียกว่าเฟสการสั่น ช่วง ตคือเวลาที่ตัววัตถุสั่นเพื่อทำการสั่นครบหนึ่งครั้ง ความถี่ของการสั่นเป็นระยะจำนวนการสั่นที่สมบูรณ์ต่อหน่วยเวลาเรียกว่า:

ความถี่วัดเป็น s -1 หน่วยนี้เรียกว่าเฮิรตซ์ (Hz)

ลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์คือจุดวัสดุที่มีมวล m แขวนอยู่บนเส้นด้ายที่ยืดออกไม่ได้ไร้น้ำหนักและแกว่งไปมาในระนาบแนวตั้ง
ถ้าปลายด้านหนึ่งของสปริงถูกตรึงอยู่กับที่ และมีวัตถุมวล m ติดอยู่กับปลายอีกข้างหนึ่ง ดังนั้น เมื่อสปริงหลุดออกจากตำแหน่งสมดุล สปริงจะยืดออก และการแกว่งของสปริงบนสปริงจะเกิดขึ้นใน ระนาบแนวนอนหรือแนวตั้ง ลูกตุ้มดังกล่าวเรียกว่าลูกตุ้มสปริง

คาบการสั่นของลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์กำหนดโดยสูตร

โดยที่ l คือความยาวของลูกตุ้ม

คาบการแกว่งของโหลดบนสปริงกำหนดโดยสูตร

โดยที่ k คือความแข็งของสปริง m คือมวลของโหลด

การแพร่กระจายของการสั่นสะเทือนในตัวกลางยืดหยุ่น
ตัวกลางเรียกว่ายืดหยุ่นหากมีแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคของมัน คลื่นเป็นกระบวนการแพร่กระจายของการสั่นสะเทือนในตัวกลางยืดหยุ่น
เรียกว่าเป็นคลื่น ขวางถ้าอนุภาคของตัวกลางแกว่งไปในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น เรียกว่าเป็นคลื่น ตามยาวหากการสั่นสะเทือนของอนุภาคของตัวกลางเกิดขึ้นในทิศทางของการแพร่กระจายของคลื่น
ความยาวคลื่นคือระยะห่างระหว่างจุดที่ใกล้ที่สุดสองจุดที่สั่นในเฟสเดียวกัน:

โดยที่ v คือความเร็วของการแพร่กระจายคลื่น

คลื่นเสียงเรียกว่าคลื่นที่มีการสั่นเกิดขึ้นที่ความถี่ตั้งแต่ 20 ถึง 20,000 เฮิรตซ์
ความเร็วของเสียงจะแตกต่างกันไปในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ความเร็วเสียงในอากาศคือ 340 m/s
คลื่นอัลตราโซนิกเรียกว่าคลื่นที่มีความถี่การสั่นเกิน 20,000 เฮิรตซ์ คลื่นอัลตราโซนิกไม่สามารถรับรู้ได้จากหูของมนุษย์

บทเรียนหมายเลข 3

เรื่อง. การเคลื่อนที่ตรงสม่ำเสมอ ความเร็ว. กฎแห่งการบวกความเร็ว ตารางการจราจร

เป้า: การสร้างความรู้เกี่ยวกับการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง ความเร็วเป็นปริมาณทางกายภาพ กฎคลาสสิกของการบวกความเร็ว การแก้ปัญหาหลักของกลศาสตร์ในการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรง การพิจารณากราฟการขึ้นต่อความเร็ว พิกัดการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรงตรงเวลา

ประเภทของบทเรียน:บทเรียนรวม

1. 
   เวทีองค์กร
2. 
   ^ ตรวจการบ้าน.

ครูเลือกตรวจการบ้านข้อเขียนของนักเรียนสามหรือสี่คน หรือให้นักเรียนมีการเตรียมตัวในระดับสูงในการตรวจสอบดังกล่าว

การสำรวจหน้าผาก

• 
  ระบบอ้างอิงเรียกว่าอะไร?
• 
  วิถีคืออะไร? การเคลื่อนที่แบบแบ่งตามวิถีมีอะไรบ้าง?
• 
  เส้นทางนั้นเรียกว่าอะไร? ย้ายเหรอ?
• 
  ความแตกต่างระหว่างเส้นทางและการเคลื่อนไหวคืออะไร?
• 
  สาระสำคัญของแนวคิดสัมพัทธภาพการเคลื่อนที่คืออะไร?

1. 
   การรายงานหัวข้อ วัตถุประสงค์ และงานของบทเรียน

แผนการศึกษาหัวข้อ

1. 
   การเคลื่อนที่ตรงสม่ำเสมอ
2. 
   ความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอเป็นปริมาณทางกายภาพ
3. 
   กฎแห่งการเพิ่มความเร็ว
4. 
   การเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรง การแก้ปัญหาหลักของกลศาสตร์สำหรับการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรง
5. 
   ตารางการจราจร

1. 
   การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

1. การเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอ

การเคลื่อนที่ที่ง่ายที่สุดคือการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอ

การเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอ คือการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยที่ร่างกายทำการเคลื่อนไหวเหมือนกันในช่วงเวลาที่เท่ากันและมีวิถีการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง

คำถามสำหรับนักเรียน:

1. 
   ยกตัวอย่างการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ
2. 
   คุณคิดว่าเราพบกรณีของการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอเป็นเส้นตรงบ่อยเพียงใด
3. 
   เหตุใดจึงต้องศึกษาการเคลื่อนไหวประเภทนี้และสามารถอธิบายรูปแบบของมันได้?

^ 2. ความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอเป็นปริมาณทางกายภาพ

ลักษณะเฉพาะประการหนึ่งของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอคือความเร็ว ครูเชิญชวนให้นักเรียนกำหนดลักษณะความเร็วเป็นปริมาณทางกายภาพตามแผนการทั่วไปสำหรับการกำหนดลักษณะปริมาณทางกายภาพ

โครงร่างทั่วไปของคุณลักษณะของปริมาณทางกายภาพ:

1. 
   ปรากฏการณ์ที่มีลักษณะเป็นปริมาณ
2. 
   ความหมายการกำหนด
3. 
   สูตรที่เกี่ยวข้องกับปริมาณที่กำหนดกับปริมาณอื่น
4. 
   หน่วย
5. 
   วิธีการวัด

ความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอเป็นปริมาณทางกายภาพ

1. 
   การวัดโดยตรง (โดยใช้มาตรวัดความเร็ว, เรดาร์);
2. 
   การวัดทางอ้อม (ตามสูตร)

เรากำหนด:

- เวกเตอร์ความเร็ว

υ x, υ y - การฉายภาพของเวกเตอร์ความเร็วบนแกนพิกัด Ox, Oy;

υ - โมดูลความเร็ว

คำถาม:

การฉายภาพความเร็วอาจเป็นลบได้หรือไม่? (การฉายภาพความเร็วอาจเป็นได้ทั้งเชิงบวกหรือเชิงลบ ขึ้นอยู่กับว่าร่างกายเคลื่อนที่อย่างไร (รูปที่ 1))

1. 
   ^ กฎการเพิ่มความเร็ว

ดังที่เราทราบแล้วว่าความเร็วเป็นปริมาณสัมพัทธ์และขึ้นอยู่กับระบบอ้างอิงที่เลือก

หากพิจารณาการเคลื่อนที่ของจุดวัสดุเดียวกันโดยสัมพันธ์กับระบบอ้างอิงสองระบบที่เกี่ยวข้องกับวัตถุที่อยู่นิ่งและระบบที่กำลังเคลื่อนที่ (ตัวอย่างเช่น การเคลื่อนไหวของบุคคลบนดาดฟ้าเรือจะถูกสังเกตโดยบุคคลที่ยืนอยู่บนฝั่งของ แม่น้ำที่เรือลำนี้แล่นไปและโดยบุคคลที่อยู่บนเรือในเวลาเดียวกัน) เราก็สามารถกำหนดกฎคลาสสิกของการเพิ่มความเร็วได้

กฎการเพิ่มความเร็ว: ความเร็วของวัตถุสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงคงที่เท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของความเร็วของวัตถุสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงที่กำลังเคลื่อนที่และความเร็วจริงของกรอบอ้างอิงที่กำลังเคลื่อนที่สัมพันธ์กับความเร็วคงที่:

โดยที่ และ เป็นความเร็วของร่างกายสัมพันธ์กับระบบอ้างอิงที่อยู่กับที่และเคลื่อนที่ ตามลำดับ และ คือความเร็วของระบบอ้างอิงที่กำลังเคลื่อนที่สัมพันธ์กับระบบอ้างอิงที่อยู่กับที่ (รูปที่ 2)

1. 
   ^ การเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรง การแก้ปัญหาหลักของกลศาสตร์สำหรับการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรง

จากสูตร
คุณสามารถกำหนดโมดูลการเคลื่อนที่สำหรับการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรงได้:
.

ถ้าจุดวัสดุเคลื่อนที่ไปตามแกน OX เคลื่อนที่จากจุดที่มีพิกัด x 0 ถึงจุดที่มีการประสานงาน เอ็กซ์ แล้วทันเวลา ที เธอย้าย:
(รูปที่ 3)

เนื่องจากงานหลักของกลศาสตร์คือการกำหนดตำแหน่งของร่างกายในช่วงเวลาที่กำหนดตามเงื่อนไขเริ่มต้นที่ทราบ สมการ
และเป็นการแก้ปัญหาหลักของกลศาสตร์

สมการนี้เรียกอีกอย่างว่ากฎพื้นฐานของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ

1. 
   ตารางการจราจร

1. 
   กราฟของการฉายภาพความเร็วเทียบกับเวลา

กราฟฟังก์ชัน
เป็นเส้นตรงขนานกับแกนเวลา ที (รูปที่ 4 ก)

ถ้า > 0 จากนั้นเส้นตรงนี้จะผ่านไปเหนือแกนเวลา ที , และถ้า ที.

พื้นที่ของร่างที่ล้อมรอบด้วยกราฟและแกน ที มีค่าเท่ากับตัวเลขของโมดูลการเคลื่อนที่ (รูปที่ 4, b)

1. 
   กราฟของการกระจัดเทียบกับเวลา

กำหนดการ
เป็นเส้นตรงที่ลากผ่านจุดกำเนิด ถ้า > 0 แล้ว ส x เพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป และถ้า ส x ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป (รูปที่ 5, ก) ยิ่งโมดูลความเร็วมากเท่าใด ความชันของกราฟก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น (รูปที่ 5, b)

หากเรากำลังพูดถึงกราฟเส้นทางก็ควรจำไว้ว่าเส้นทางนั้นคือความยาวของวิถีจึงไม่สามารถลดลงได้ แต่จะเติบโตได้ตามเวลาเท่านั้น ดังนั้นกราฟนี้จึงไม่สามารถเข้าใกล้แกนเวลาได้ (รูปที่ 5, ค).

1. 
   ^ กราฟพิกัดเทียบกับเวลา

กำหนดการ
แตกต่างจากกำหนดการ
โดยการเปลี่ยนเกียร์เท่านั้น x 0 ตามแนวแกนพิกัด

จุดตัดของกราฟ 1 และ 2 สอดคล้องกับช่วงเวลาที่พิกัดของวัตถุเท่ากันนั่นคือจุดนี้กำหนดช่วงเวลาและพิกัดของการพบกันของวัตถุทั้งสอง (รูปที่ 6)

1. 
   การประยุกต์ใช้ความรู้ที่ได้รับ

การแก้ปัญหา (ปากเปล่า)

1. 
   วัตถุที่เคลื่อนที่จะได้รับตามลำดับแบบสุ่ม: คนเดินเท้า; คลื่นเสียงในอากาศ โมเลกุลออกซิเจนที่อุณหภูมิ 0 °C; ลมเบาบาง; คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ ลมพายุ

พยายามจัดเรียงวัตถุจากมากไปน้อยตามความเร็ว (ไม่ได้กำหนดความเร็วของวัตถุ นักเรียนใช้ความรู้ที่ได้รับก่อนหน้านี้ สัญชาตญาณ)

คำตอบ:

1. 
   คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ (300,000 กม./วินาที)
2. 
   โมเลกุลออกซิเจนที่ 0 °C (425 ม./วินาที);
3. 
   คลื่นเสียงในอากาศ (330 เมตร/วินาที)
4. 
   ลมพายุ (21 ม./วินาที);
5. 
   ลมพัดเบาๆ (4 เมตร/วินาที);
6. 
   คนเดินเท้า (1.3 เมตร/วินาที)

1. 
   สรุปบทเรียนและรายงานการบ้าน

ครูสรุปบทเรียนและประเมินกิจกรรมของนักเรียน

การบ้าน

1. 
   เรียนรู้เนื้อหาทางทฤษฎีจากหนังสือเรียน
2. 
   แก้ปัญหา.

ทดสอบ

ค้นหาคำตอบที่ถูกต้อง

1. 
   ตัวอย่างการเคลื่อนไหวใดต่อไปนี้ที่จัดว่าสม่ำเสมอได้

1. 
   รถกำลังเบรกอยู่
2. 
   ผู้โดยสารลงจากบันไดเลื่อนรถไฟใต้ดิน
3. 
   เครื่องบินจะออกแล้ว

1. 
   การเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรงเรียกว่าการเคลื่อนไหวโดยที่:

1. 
   โมดูลัสของความเร็วของร่างกายยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
2. 
   ความเร็วของร่างกายเปลี่ยนแปลงด้วยค่าเดียวกันในช่วงเวลาที่เท่ากัน
3. 
   ร่างกายจะทำการเคลื่อนไหวแบบเดียวกันในช่วงเวลาใดก็ได้

1. 
   รถไฟโดยสารขบวนหนึ่งเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอ ครอบคลุมระยะทาง 30 กม. ในเวลา 20 นาที จงหาความเร็วของรถไฟ

ก 10 ม./วินาที บี 15 เมตร/วินาที ใน 25 เมตร/วินาที

1. 
   รถจักรยานยนต์เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 36 กม./ชม. เขาจะเดินทางได้ไกลแค่ไหนใน 20 วินาที?

ก 200 ม บี 720 กม ใน 180 ม

1. 
   ในรูป รูปที่ 7 แสดงกราฟของเส้นทางการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเทียบกับเวลา ความเร็วของร่างกายคืออะไร?

ก 5 เมตร/วินาที บี 10 ม./วินาที ใน 20 ม./วินาที

1. 
   ในรูป รูปที่ 8 แสดงกราฟความเร็วของการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเทียบกับเวลา ร่างกายเดินทางได้ไกลแค่ไหนใน 3 วินาที?

ก 4 ม บี 18 ม ใน 36 ม

การเร่งความเร็วเรียกว่าปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์ เท่ากับอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในเวกเตอร์ความเร็วต่อช่วงเวลาสั้น ๆ ที่การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้น กล่าวคือ นี่คือการวัดอัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว:

;
.

เมตรต่อวินาทีต่อวินาทีคือความเร่งที่ความเร็วของวัตถุเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอเร่งความเร็วการเปลี่ยนแปลง 1 เมตร/วินาที ในเวลา 1 วินาที

ทิศทางของเวกเตอร์ความเร่งเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเวกเตอร์การเปลี่ยนแปลงความเร็ว (
) สำหรับค่าที่น้อยมากของช่วงเวลาที่ความเร็วเปลี่ยนแปลง

หากวัตถุเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและความเร็วเพิ่มขึ้น ทิศทางของเวกเตอร์ความเร่งจะสอดคล้องกับทิศทางของเวกเตอร์ความเร็ว เมื่อความเร็วลดลง มันจะอยู่ตรงข้ามกับทิศทางของเวกเตอร์ความเร็ว

เมื่อเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางโค้ง ทิศทางของเวกเตอร์ความเร็วจะเปลี่ยนไปในระหว่างการเคลื่อนที่ และเวกเตอร์ความเร่งสามารถกำหนดทิศทางที่มุมใดก็ได้กับเวกเตอร์ความเร็ว

การเคลื่อนที่เชิงเส้นที่มีความเร่งสม่ำเสมอสม่ำเสมอ

การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่เรียกว่า การเคลื่อนไหวเป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ. ด้วยการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ วัตถุจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและเดินทางในระยะทางเดียวกันในช่วงเวลาที่เท่ากัน

เรียกว่าการเคลื่อนไหวที่ร่างกายมีการเคลื่อนไหวไม่เท่ากันในช่วงเวลาเท่ากัน การเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอ. ด้วยการเคลื่อนไหวดังกล่าว ความเร็วของร่างกายจะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

แปรผันพอๆ กันคือการเคลื่อนไหวที่ความเร็วของร่างกายเปลี่ยนแปลงด้วยปริมาณเท่ากันในช่วงเวลาที่เท่ากัน กล่าวคือ การเคลื่อนไหวด้วยความเร่งคงที่

เร่งความเร็วสม่ำเสมอเรียกว่าการเคลื่อนที่สลับสม่ำเสมอซึ่งขนาดของความเร็วจะเพิ่มขึ้น ก็ช้าพอๆ กัน– การเคลื่อนที่สลับกันสม่ำเสมอ โดยความเร็วจะลดลง

เพิ่มความเร็ว

ลองพิจารณาการเคลื่อนที่ของวัตถุในระบบพิกัดการเคลื่อนที่ อนุญาต – การเคลื่อนไหวของร่างกายในระบบพิกัดการเคลื่อนที่ – การเคลื่อนที่ของระบบพิกัดเคลื่อนที่สัมพันธ์กับระบบพิกัดคงที่แล้ว – การเคลื่อนไหวของร่างกายในระบบพิกัดคงที่เท่ากับ:

.

ถ้าจะย้าย และ จะดำเนินการพร้อมกัน จากนั้น:

.

ดังนั้น

.

เราพบว่าความเร็วของวัตถุสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงคงที่เท่ากับผลรวมของความเร็วของวัตถุในกรอบอ้างอิงที่กำลังเคลื่อนที่และความเร็วของกรอบอ้างอิงที่กำลังเคลื่อนที่สัมพันธ์กับวัตถุที่อยู่นิ่ง คำสั่งนี้เรียกว่า กฎคลาสสิกของการบวกความเร็ว.

กราฟของปริมาณจลน์ศาสตร์เทียบกับเวลาในการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอและสม่ำเสมอ

ด้วยการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอ:

กราฟความเร็ว – เส้นตรง y=b;

กราฟความเร่ง – เส้นตรง y= 0;

กราฟการกระจัดเป็นเส้นตรง y=kx+b

ด้วยการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอ:

กราฟความเร็ว – เส้นตรง y=kx+b;

กราฟความเร่ง – เส้นตรง y=b;

กราฟการเคลื่อนไหว – พาราโบลา:

ถ้า >0, แตกแขนง;

ยิ่งเร่งความเร็วมากเท่าไรกิ่งก็จะแคบลงเท่านั้น

จุดยอดเกิดขึ้นพร้อมกับช่วงเวลาที่ความเร็วของร่างกายเป็นศูนย์

มักจะผ่านจุดกำเนิด

การล้มของร่างกายอย่างอิสระ ความเร่งของแรงโน้มถ่วง

การตกอย่างอิสระคือการเคลื่อนไหวของร่างกายเมื่อมีแรงโน้มถ่วงเท่านั้นที่กระทำต่อร่างกาย

ในการตกอย่างอิสระ ความเร่งของร่างกายจะพุ่งลงในแนวตั้งและมีค่าประมาณ 9.8 เมตร/วินาที 2 ความเร่งนี้เรียกว่า ความเร่งของการตกอย่างอิสระและเช่นเดียวกันสำหรับร่างกายทั้งหมด

การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอเป็นวงกลม

เมื่อมีการเคลื่อนที่สม่ำเสมอในวงกลม ค่าความเร็วจะคงที่ แต่ทิศทางจะเปลี่ยนระหว่างการเคลื่อนที่ ความเร็วขณะหนึ่งของร่างกายจะพุ่งตรงไปยังวิถีการเคลื่อนที่ในแนวสัมผัสเสมอ

เพราะ ทิศทางของความเร็วระหว่างการเคลื่อนที่สม่ำเสมอรอบวงกลมเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จากนั้นการเคลื่อนที่นี้จะถูกเร่งความเร็วสม่ำเสมอเสมอ

ช่วงเวลาที่ร่างกายทำการปฏิวัติโดยสมบูรณ์เมื่อเคลื่อนที่เป็นวงกลมเรียกว่าช่วงเวลา:

.

เพราะ เส้นรอบวง s เท่ากับ 2R คาบของการหมุนสำหรับการเคลื่อนที่สม่ำเสมอของวัตถุด้วยความเร็ว v ในวงกลมรัศมี R เท่ากับ:

.

ส่วนกลับของคาบการปฏิวัติเรียกว่าความถี่ของการปฏิวัติ และแสดงจำนวนรอบการหมุนรอบวงกลมที่วัตถุทำต่อหน่วยเวลา:

.

ความเร็วเชิงมุมคืออัตราส่วนของมุมที่วัตถุหันไปตามเวลาของการหมุน:

.

ความเร็วเชิงมุมเป็นตัวเลขเท่ากับจำนวนรอบใน 2 วินาที

ความเร็วพร้อมการเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอ

ไม่สม่ำเสมอคือการเคลื่อนไหวที่ความเร็วของร่างกายเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

ความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ที่ไม่สม่ำเสมอจะเท่ากับอัตราส่วนของเวกเตอร์การกระจัดต่อเวลาในการเดินทาง

จากนั้นการกระจัดระหว่างการเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอ

ความเร็วทันที คือความเร็วของร่างกาย ณ เวลาใดเวลาหนึ่งหรือ ณ จุดที่กำหนดในวิถี

ความเร็วเป็นลักษณะเชิงปริมาณของการเคลื่อนไหวของร่างกาย

ความเร็วเฉลี่ย คือปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของเวกเตอร์การกระจัดของจุดต่อระยะเวลา Δt ในระหว่างที่มีการกระจัดนี้เกิดขึ้น ทิศทางของเวกเตอร์ความเร็วเฉลี่ยเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเวกเตอร์การกระจัด ความเร็วเฉลี่ยถูกกำหนดโดยสูตร:

ความเร็วทันที นั่นคือ ความเร็ว ณ ขณะหนึ่งคือปริมาณทางกายภาพเท่ากับขีดจำกัดที่ความเร็วเฉลี่ยมีแนวโน้มที่จะลดลงอย่างไม่สิ้นสุดในช่วงเวลา Δt:

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเร็วชั่วขณะ ณ ขณะหนึ่งคืออัตราส่วนของการเคลื่อนไหวที่น้อยมากต่อช่วงเวลาที่สั้นมากในระหว่างที่การเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้น

เวกเตอร์ความเร็วชั่วขณะนั้นพุ่งตรงไปยังวิถีการเคลื่อนที่ของร่างกาย (รูปที่ 1.6)

ข้าว. 1.6. เวกเตอร์ความเร็วชั่วขณะ

ในระบบ SI ความเร็วจะวัดเป็นเมตรต่อวินาที กล่าวคือ หน่วยของความเร็วถือเป็นความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอซึ่งร่างกายจะเคลื่อนที่เป็นระยะทางหนึ่งเมตรในหนึ่งวินาที หน่วยความเร็วแสดงโดย นางสาว. ความเร็วมักวัดเป็นหน่วยอื่น เช่น เมื่อวัดความเร็วของรถยนต์ รถไฟ ฯลฯ หน่วยที่ใช้กันทั่วไปคือ กิโลเมตรต่อชั่วโมง:

1 กม./ชม. = 1,000 ม. / 3600 วิ = 1 ม. / 3.6 วิ

หรือ

1 เมตร/วินาที = 3,600 กม. / 1,000 ชม. = 3.6 กม./ชม

เพิ่มความเร็ว

ความเร็วของการเคลื่อนไหวของร่างกายในระบบอ้างอิงที่แตกต่างกันนั้นเชื่อมโยงกันด้วยระบบคลาสสิก กฎแห่งการบวกความเร็ว.

สัมพันธ์กับความเร็วของร่างกาย กรอบอ้างอิงคงที่เท่ากับผลรวมของความเร็วของร่างกายใน ระบบอ้างอิงการเคลื่อนย้ายและระบบอ้างอิงที่เคลื่อนที่ได้มากที่สุดเมื่อเทียบกับระบบอ้างอิงที่อยู่กับที่

ตัวอย่างเช่น รถไฟโดยสารแล่นไปตามทางรถไฟด้วยความเร็ว 60 กม./ชม. มีคนเดินไปตามตู้โดยสารของรถไฟขบวนนี้ด้วยความเร็ว 5 กม./ชม. หากเราพิจารณาสถานีรถไฟที่นิ่งและใช้เป็นระบบอ้างอิง ความเร็วของบุคคลที่สัมพันธ์กับระบบอ้างอิง (นั่นคือ สัมพันธ์กับรางรถไฟ) จะเท่ากับการเพิ่มความเร็วของรถไฟและบุคคล คือ 60 + 5 = 65 ถ้าคนนั้นเดินไปทางเดียวกันเหมือนกับรถไฟ และ 60 – 5 = 55 หากบุคคลและรถไฟเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต่างกัน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อบุคคลและรถไฟเคลื่อนที่ไปในเส้นทางเดียวกัน หากบุคคลเคลื่อนที่ในมุมหนึ่ง เขาจะต้องคำนึงถึงมุมนี้ด้วย โดยจำไว้ว่าความเร็วนั้นคือ ปริมาณเวกเตอร์.

ตอนนี้เรามาดูตัวอย่างที่อธิบายไว้ข้างต้นโดยละเอียดมากขึ้น พร้อมรายละเอียดและรูปภาพ

ในกรณีของเรา ทางรถไฟก็คือ กรอบอ้างอิงคงที่. รถไฟที่วิ่งไปตามถนนสายนี้ก็คือ กรอบอ้างอิงเคลื่อนที่. ตู้โดยสารที่บุคคลนั้นเดินเป็นส่วนหนึ่งของรถไฟ

ความเร็วของบุคคลที่สัมพันธ์กับรถม้า (สัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงที่กำลังเคลื่อนที่) คือ 5 กม./ชม. เรามาแสดงด้วยตัวอักษร H.

ความเร็วของรถไฟ (และตู้โดยสาร) สัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงคงที่ (นั่นคือ สัมพันธ์กับรางรถไฟ) คือ 60 กม./ชม. ลองเขียนแทนด้วยตัวอักษร B กัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเร็วของรถไฟคือความเร็วของกรอบอ้างอิงที่กำลังเคลื่อนที่ซึ่งสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงที่อยู่กับที่

ความเร็วของบุคคลที่สัมพันธ์กับทางรถไฟ (สัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงคงที่) เรายังไม่ทราบสำหรับเรา เรามาแสดงด้วยตัวอักษรกันเถอะ

ให้เราเชื่อมโยงระบบพิกัด XOY เข้ากับระบบอ้างอิงแบบคงที่ (รูปที่ 1.7) และระบบพิกัด X P O P Y P เข้ากับระบบอ้างอิงแบบเคลื่อนที่ (ดูหัวข้อระบบอ้างอิงด้วย) ทีนี้ลองหาความเร็วของบุคคลสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงคงที่ซึ่งก็คือสัมพันธ์กับทางรถไฟ

ในช่วงเวลาสั้นๆ ∆t เหตุการณ์ต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:

จากนั้น ในช่วงเวลานี้ ความเคลื่อนไหวของบุคคลที่สัมพันธ์กับทางรถไฟคือ:

เอช + บี

นี้ กฎของการบวกของการกระจัด. ในตัวอย่างของเรา การเคลื่อนที่ของบุคคลที่สัมพันธ์กับทางรถไฟจะเท่ากับผลรวมของการเคลื่อนที่ของบุคคลที่สัมพันธ์กับตู้โดยสารและการเคลื่อนที่ของบุคคลที่สัมพันธ์กับรางรถไฟ

กฎการบวกของการกระจัดสามารถเขียนได้ดังนี้:

= Δ H Δt + Δ B Δt

แผนการสอนในหัวข้อ “ลักษณะทั่วไปและการจัดระบบความรู้ในหัวข้อ” »

วันที่ :

เรื่อง: “ลักษณะทั่วไปและการจัดระบบความรู้ในหัวข้อ”การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ เพิ่มความเร็ว»

เป้าหมาย:

เกี่ยวกับการศึกษา : การพัฒนาทักษะการปฏิบัติในการแก้ปัญหา เรื่อง “การเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอ เพิ่มความเร็ว";

พัฒนาการ : พัฒนาทักษะทางปัญญา (สังเกต เปรียบเทียบ ไตร่ตรอง ใช้ความรู้ สรุป) พัฒนาความสนใจทางปัญญา

เกี่ยวกับการศึกษา : ปลูกฝังวัฒนธรรมการทำงานทางจิต ความถูกต้อง สอนให้เห็นประโยชน์เชิงปฏิบัติของความรู้ พัฒนาทักษะการสื่อสารต่อไป ปลูกฝังความเอาใจใส่และการสังเกต

ประเภทบทเรียน: ลักษณะทั่วไปและการจัดระบบความรู้

อุปกรณ์และแหล่งข้อมูล:

Isachenkova, L. A. ฟิสิกส์: หนังสือเรียน สำหรับเกรด 9 สถาบันสาธารณะ เฉลี่ย การศึกษากับรัสเซีย ภาษา การฝึกอบรม / L. A. Isachenkova, G. V. Palchik, A. A. Sokolsky; แก้ไขโดย เอ.เอ. โซโคลสกี้ มินสค์: Asveta ของประชาชน, 2015

โครงสร้างบทเรียน:

ช่วงเวลาขององค์กร (5 นาที)

อัพเดตความรู้พื้นฐาน (5 นาที)

การรวบรวมความรู้ (30 นาที)

สรุปบทเรียน (5 นาที)

เนื้อหาบทเรียน

เวลาจัดงาน

สวัสดี นั่งลง! (กำลังตรวจสอบสิ่งที่มีอยู่)วันนี้ในบทเรียนเราต้องรวบรวมความรู้ที่ได้รับโดยการแก้ปัญหานี้ หมายความว่าหัวข้อบทเรียน : « ลักษณะทั่วไปและการจัดระบบความรู้ในหัวข้อ “ การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ เพิ่มความเร็ว »

การอัพเดตความรู้อ้างอิง

การเคลื่อนไหวแบบไหนที่เรียกว่าเครื่องแบบ?

การเคลื่อนไหวแบบไหนที่เรียกว่าไม่สม่ำเสมอ? เป็นไปได้ไหมที่จะบอกว่าร่างกายเคลื่อนไหวสม่ำเสมอหากระยะทางที่ร่างกายครอบคลุมทุกๆ ชั่วโมง พวกเขาเหมือนกันหรือเปล่า?

ความเร็วการเดินทางเฉลี่ยแสดงเป็นเท่าใด ความเร็วเคลื่อนที่เฉลี่ย? มีการคำนวณอย่างไร?

กฎการบวกความเร็วของกาลิเลโอ หมายความว่าอย่างไร

การรวมความรู้

ตอนนี้เรามาดูการแก้ปัญหากันดีกว่า:

№ 1

ถ้าวัตถุสองชิ้นเคลื่อนที่ไปตามเส้นตรงเส้นเดียวในทิศทางเดียวกันด้วยความเร็วที่มีโมดูลอยู่ ดังนั้น โมดูลของความเร็วสัมพัทธ์ในการเคลื่อนที่ของวัตถุจะเท่ากับ:

ก) ; วี) ;

ข);ง) ;

№ 2

คนเดินเท้าเดินทางด้วยความเร็วพื้นดินเฉลี่ยได้ไกลแค่ไหน?< > = 4.8 ต่อช่วงเวลา Δที= 0.5 ชม.?

№ 3

นักเล่นสเก็ตวิ่งส่วนแรกของระยะทางในเวลานั้นΔ = 20 วินาทีด้วยความเร็วซึ่งมีโมดูลัส = 7.6 และวินาที - ในเวลาΔ ที 2 = 36 วินาที ด้วยความเร็วที่มีโมดูลัสโวลต์ 2 = 9.0 กำหนดความเร็วเฉลี่ยของนักเล่นสเก็ตตลอดระยะทาง

№ 4

รถยนต์ที่เคลื่อนที่ไปตามทางตรงของทางหลวงด้วยความเร็วแบบมอดุลัส= 82 แซงคนขับจยย. ค่ามอดุลัสของความเร็วของผู้ขับขี่รถจักรยานยนต์คือเท่าไร หากผ่านไปช่วงระยะเวลาหนึ่ง Δที = 2.8 นาที นับจากจังหวะแซง ระยะห่างระหว่างรถกับผู้ขี่มอเตอร์ไซค์กลายเป็นล=1.4 กม.?

№ 5

รถขับในช่วงครึ่งแรกของการเดินทางด้วยความเร็วเฉลี่ยโวลต์ 1 = 60 กม./ชม , และอย่างที่สอง - ด้วยความเร็วปานกลางโวลต์ 2 = 40 กม./ชม กำหนดความเร็วเฉลี่ยของรถตลอดการเดินทาง

การรวมความรู้

ความเร็วของการเคลื่อนที่ที่ไม่สม่ำเสมอในส่วนของวิถีนั้นมีลักษณะเป็นความเร็วเฉลี่ยและที่จุดที่กำหนดของวิถี - ด้วยความเร็วทันที

ความเร็วขณะหนึ่งมีค่าประมาณเท่ากับความเร็วเฉลี่ยที่กำหนดในช่วงเวลาสั้นๆ ยิ่งช่วงเวลานี้สั้นลง ความแตกต่างระหว่างความเร็วเฉลี่ยและความเร็วขณะนั้นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

ความเร็วขณะหนึ่งมีทิศทางสัมผัสกับวิถีการเคลื่อนที่

หากโมดูลความเร็วชั่วขณะเพิ่มขึ้น การเคลื่อนไหวของร่างกายจะเรียกว่าเร่ง หากลดลงจะเรียกว่าช้า

ด้วยการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ ความเร็วทันทีจะเท่ากันที่จุดใดๆ ของวิถี

การกระจัดของวัตถุสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงที่อยู่กับที่เท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของการกระจัดที่สัมพันธ์กับระบบที่กำลังเคลื่อนที่และการกระจัดของระบบที่กำลังเคลื่อนที่ที่สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของวัตถุที่อยู่นิ่ง

ความเร็วของวัตถุในกรอบอ้างอิงที่อยู่นิ่งเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของความเร็วของมันสัมพันธ์กับระบบที่กำลังเคลื่อนที่และความเร็วของระบบที่กำลังเคลื่อนที่สัมพันธ์กับความเร็วของวัตถุที่อยู่นิ่ง

สรุปบทเรียน

เอาล่ะ เรามาสรุปกัน วันนี้คุณเรียนรู้อะไรในชั้นเรียน?

องค์กรการบ้าน

§6-10 เช่น 3 หมายเลข 5 เช่น 6 หมายเลข 11.

การสะท้อน.

ดำเนินการต่อวลี:

วันนี้ในชั้นเรียนฉันได้เรียนรู้...

มันน่าสนใจ…

ความรู้ที่ฉันได้รับในบทเรียนจะเป็นประโยชน์