Các dạng chuyển động tịnh tiến. Chuyển động được gia tốc đồng đều

1.2 Động lực học của một điểm vật liệu

1.2.1 Các định luật Newton. Khối lượng, sức mạnh. Định luật bảo toàn động lượng, phản lực đẩy

1.2.2 Lực lượng trong cơ khí

1.2.3 Công của các lực trong cơ học, năng lượng. Định luật bảo toàn cơ năng

1.3 Động lực học chuyển động quay của vật cứng

1.3.1 Mômen của lực, mômen của xung lực. Định luật bảo toàn momen động lượng

1.3.2 Động năng của chuyển động quay. Lực quán tính

II Phần vật lý phân tử và nhiệt động lực học

2.1 Cơ bản của thuyết động học phân tử của chất khí

2.1.1 Trạng thái tổng hợp của vật chất và các tính năng của chúng. Phương pháp mô tả các tính chất vật lý của vật chất

2.1.2 Khí lý tưởng. áp suất và nhiệt độ của chất khí. Thang đo nhiệt độ

2.1.3 Các định luật khí lý tưởng

2.2 Phân phối Maxwell và Boltzmann

2.2.1 Tốc độ của các phân tử khí

2.3. Định luật đầu tiên của nhiệt động lực học

2.3.1 Công và năng lượng trong các quá trình nhiệt. Định luật đầu tiên của nhiệt động lực học

2.3.2 Nhiệt dung của chất khí. Ứng dụng của định luật đầu tiên của nhiệt động lực học cho quá trình đẳng áp

2.4. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học

2.4.1. Sự hoạt động của động cơ nhiệt. Chu trình carnot

2.4.2 Định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Sự hỗn loạn

2.5 Khí thực

2.5.1 Phương trình Van der Waals. Đường đẳng nhiệt khí thực

2.5.2 Nội năng của khí thực. Hiệu ứng Joule-Thomson

III Điện và từ tính

3.1 Tĩnh điện

3.1.1 Các điện tích. Định luật Cu lông

3.1.2 Cường độ điện trường. Dòng của các đường vector căng thẳng

3.1.3 Định lý Ostrogradsky-Gauss và ứng dụng của nó để tính toán các trường

3.1.4 Thế năng của trường tĩnh điện. Công và năng lượng của điện tích trong điện trường

3.2 Điện trường trong chất điện môi

3.2.1 Điện dung của dây dẫn, tụ điện

3.2.2 Dielectrics. Các khoản phí miễn phí và ràng buộc, phân cực

3.2.3 Vectơ cảm ứng tĩnh điện. Ferroelectrics

3.3 Năng lượng của trường tĩnh điện

3.3.1 Dòng điện. Định luật Ohm cho dòng điện một chiều

3.3.2 Chuỗi phân nhánh. Quy tắc của Kirchhoff. Hoạt động và nguồn DC

3.4 Từ trường

3.4.1 Từ trường. Định luật Ampere. Tương tác của dòng điện song song

3.4.2 Sự tuần hoàn của véc tơ cảm ứng từ trường. Luật hiện hành đầy đủ.

3.4.3 Định luật Biot-Savart-Laplace. Từ trường dòng điện một chiều

3.4.4 Lực Lorentz Chuyển động của các hạt mang điện trong điện trường và từ trường

3.4.5 Xác định điện tích riêng của electron. máy gia tốc hạt

3.5 Tính chất từ của vật chất

3.5.1 Từ tính. Tính chất từ của chất

3.5.2 Nam châm vĩnh cửu

3.6 Cảm ứng điện từ

3.6.1 Các hiện tượng cảm ứng điện từ. Định luật Faraday. Toki Foucault

3.6.2 Dòng điện so lệch. Điện trường xoáy Phương trình Maxwell

3.6.3 Năng lượng từ trường của dòng điện

IV Quang học và các nguyên tắc cơ bản của vật lý hạt nhân

4.1. Trắc quang

4.1.1 Các khái niệm cơ bản về trắc quang. Đơn vị đo đại lượng ánh sáng

4.1.2 Chức năng hiển thị. Mối quan hệ giữa các đại lượng chiếu sáng và năng lượng

4.1.3 Phương pháp đo đại lượng ánh sáng

4.2 Giao thoa ánh sáng

4.2.1 Các phương pháp quan sát giao thoa ánh sáng

4.2.2 Giao thoa ánh sáng trong màng mỏng

4.2.3 Dụng cụ giao thoa, phép đo hình học

4.3 Sự nhiễu xạ ánh sáng

4.3.1 Nguyên lý Huygens-Fresnel. Phương pháp vùng Fresnel. tấm khu

4.3.2 Tính toán biên độ kết quả bằng đồ thị. Ứng dụng của phương pháp Fresnel cho các hiện tượng nhiễu xạ đơn giản nhất

4.3.3 Nhiễu xạ trong chùm song song

4.3.4 Lưới pha

4.3.5 Nhiễu xạ tia X. Phương pháp thực nghiệm quan sát nhiễu xạ tia X. Xác định bước sóng của tia X

4.4 Các nguyên tắc cơ bản của quang học tinh thể

4.4.1 Mô tả các thí nghiệm chính. khúc xạ kép

4.4.2 Sự phân cực ánh sáng. Luật Malus

4.4.3 Tính chất quang học của tinh thể đơn trục. Giao thoa của chùm tia phân cực

4.5 Các loại bức xạ

4.5.1 Các định luật cơ bản của bức xạ nhiệt. Toàn thân màu đen. Pyrometry

4.6 Hành động của ánh sáng

4.6.1 Hiệu ứng quang điện. Các định luật về hiệu ứng quang điện ngoài

4.6.2 Hiệu ứng Compton

4.6.3 Áp suất nhẹ. Thí nghiệm của Lebedev

4.6.4 Hoạt động quang hóa của ánh sáng. Các định luật quang hóa cơ bản. Kiến thức cơ bản về nhiếp ảnh

4.7 Phát triển các ý tưởng lượng tử về nguyên tử

4.7.1 Thí nghiệm của Rutherford về sự tán xạ của các hạt alpha. Mô hình hành tinh-hạt nhân của nguyên tử

4.7.2 Quang phổ của nguyên tử hydro. Định đề của Bohr

4.7.3 Đối ngẫu sóng-hạt. Waves de Broglie

4.7.4 Hàm sóng. Mối quan hệ không chắc chắn Heisenberg

4.8 Vật lý hạt nhân

4.8.1 Cấu trúc của hạt nhân. Năng lượng liên kết của hạt nhân nguyên tử. lực lượng hạt nhân

4.8.2 Độ phóng xạ. Định luật phân rã phóng xạ

4.8.3 Bức xạ

4.8.4 Quy tắc chuyển vị và chuỗi phóng xạ

4.8.5 Phương pháp thực nghiệm vật lý hạt nhân. Các phương pháp phát hiện hạt

4.8.6 Vật lý hạt

4.8.7 Tia vũ trụ. meson và hyperon. Phân loại các hạt cơ bản

Nội dung

1.1.3 Động học của chuyển động thẳng tuyến

Chuyển động thẳng đều. Tuyến tính thống nhấtđược gọi là một chuyển động xảy ra dọc theo một quỹ đạo thẳng và khi trong một khoảng thời gian bằng nhau thì cơ thể thực hiện cùng một chuyển động. tốc độ, vận tốc Chuyển động thẳng đều được gọi là đại lượng vectơ bằng tỉ số giữa chuyển động của vật và khoảng thời gian thực hiện chuyển động này: v = r / t

Chiều của tốc độ trong chuyển động thẳng đều trùng với chiều của chuyển động nên môđun của chuyển động bằng đường đi của chuyển động: / r/ = S. Vì trong chuyển động thẳng đều trong những khoảng thời gian bằng nhau, vật tạo ra những chuyển động bằng nhau nên tốc độ của chuyển động đó là một giá trị không đổi ( v = const):

Chuyển động này có thể được hiển thị bằng đồ thị ở các tọa độ khác nhau. Trong hệ thống v(t), Chuyển động thẳng đều, tốc độ sẽ là một đường thẳng song song với trục abscissa, và đường đi sẽ là diện tích của một tứ giác có các cạnh bằng với tốc độ không đổi và thời gian diễn ra chuyển động (Hình - 1.8). Trong tọa độ S(t), đường đi được phản xạ bởi một đường thẳng nghiêng, và tốc độ có thể được đánh giá bằng tang của góc nghiêng của đường thẳng này (Hình - 1.9) Cho trục Ồ hệ tọa độ được liên kết với vật tham chiếu trùng với đường thẳng mà vật đó di chuyển, và x 0 là tọa độ điểm bắt đầu chuyển động của cơ thể.

Theo công thức này, biết tọa độ X 0 điểm bắt đầu của chuyển động cơ thể và tốc độ cơ thể v (hình chiếu của cô ấy v x mỗi trục Ồ), bất cứ lúc nào, bạn có thể xác định vị trí của một cơ thể đang chuyển động. Vế phải của công thức là một tổng đại số, vì và X 0 , và v x có thể là cả tích cực và tiêu cực (biểu diễn đồ thị của nó được cho trong hình 1.10).


Hình - 1.9	Hình - 1.10

Chuyển động chỉnh lưu, trong đó tốc độ của vật thể trong bất kỳ khoảng thời gian nào thay đổi theo cùng một cách, được gọi là chuyển động thẳng đều. Tốc độ thay đổi của tốc độ được đặc trưng bởi một giá trị ký hiệu là a và được gọi là sự tăng tốc. Gia tốc được gọi là đại lượng vectơ bằng tỉ số giữa độ thay đổi tốc độ của vật (v - v 0 ) đến khoảng thời gian t, trong thời gian thay đổi này xảy ra: một =(v - v 0 )/ t. Nơi đây v 0 - tốc độ ban đầu của cơ thể, v là vận tốc tức thời của vật tại một thời điểm nhất định.

Chuyển động biến đổi đều của Rectilinear là chuyển động với gia tốc không đổi ( một = const). Trong chuyển động thẳng đều có gia tốc đều, các vectơ v 0 , v và một hướng trên một đường thẳng. Do đó, môđun của các phép chiếu của chúng lên đường thẳng này bằng với môđun của chính các vectơ này.

Hãy tìm định luật động học của chuyển động thẳng biến đổi đều có gia tốc. Sau khi biến đổi, ta thu được phương trình vận tốc của chuyển động có gia tốc biến đổi đều:

Nếu ban đầu cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi (v0 == 0),

v= √ 2aS

Đồ thị tốc độ của chuyển động thẳng biến đổi đều có gia tốc thẳng được thể hiện trên hình 1.11. Trong hình này, đồ họa 1 và 2 ứng với chuyển động có hình chiếu gia tốc dương lên trục Ồ(tốc độ tăng) và đồ thị 3 tương ứng với chuyển động có gia tốc hình chiếu âm (tốc độ giảm dần). Lịch trình 2 tương ứng với chuyển động không có vận tốc ban đầu và các đồ thị 1 và 3 - di chuyển với tốc độ ban đầu v 0x. Góc nghiêng của biểu đồ so với trục abscissa phụ thuộc vào gia tốc của vật. Để vẽ biểu đồ sự phụ thuộc của tọa độ vào thời gian (đồ thị chuyển động), thời gian chuyển động được vẽ trên trục abscissa, và tọa độ của vật chuyển động được vẽ trên trục tọa độ.

Cho vật chuyển động với gia tốc đều theo chiều dương Ồ hệ tọa độ đã chọn. Khi đó phương trình chuyển động của vật có dạng:

x = x 0 + v con bò t

Đồ thị của sự phụ thuộc này là một parabol, các nhánh của chúng hướng lên trên, nếu một> 0 hoặc giảm xuống nếu một<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).


Hình - 1.11	Hình - 1.12

Phong trào thống nhất- Chuyển động cơ học, trong đó vật đi được những quãng đường như nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau. (v = const) Chuyển động đều của chất điểm là chuyển động mà giá trị vận tốc của chất điểm không đổi. Trong trường hợp này, quãng đường di chuyển của điểm trong thời gian t (\ displaystyle t) được cho bởi công thức l = v t (\ displaystyle l = vt).

Các dạng chuyển động đều

Chuyển động tròn đều là ví dụ đơn giản nhất của chuyển động cong.

Khi một điểm chuyển động thẳng đều dọc theo một đường tròn thì quỹ đạo của nó là một cung tròn. Chất điểm chuyển động với vận tốc góc không đổi ω (\ displaystyle \ omega) và sự phụ thuộc của góc quay của chất điểm vào thời gian là tuyến tính:

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

trong đó φ 0 (\ displaystyle \ varphi _ (0)) là giá trị ban đầu của góc quay.

Công thức tương tự xác định góc quay của một vật hoàn toàn cứng trong quá trình quay đều quanh một trục cố định, nghĩa là trong quá trình quay với vận tốc góc không đổi ω → (\ displaystyle (\ vec (\ omega))).

Một đặc điểm quan trọng của loại chuyển động này là vận tốc thẳng của điểm vật liệu v → (\ displaystyle (\ vec (v)))

Cần phải nhớ rằng chuyển động đều trong một đường tròn là chuyển động có gia tốc đều. Mặc dù môđun vận tốc thẳng không thay đổi nhưng hướng của vectơ vận tốc thẳng thay đổi (do gia tốc pháp tuyến).

Văn chương

Bách khoa toàn thư vật lý. T.4. M .: "Great Russian Encyclopedia", 1994. kiểm tra vật lý

Liên kết

Phát tệp phương tiện Chuyển động đồng đều và không đồng đều

1.1.3 Động học của chuyển động thẳng tuyến


Hình - 1.7	Bản vẽ - 1.8

Cả độ dời S và vận tốc v của vật chuyển động đều hướng theo trục Ox. Bây giờ bạn có thể thiết lập quy luật động học của chuyển động thẳng đều, tức là, tìm biểu thức cho tọa độ của một vật chuyển động bất kỳ lúc nào.

x= x 0 + v x t

Theo công thức này, biết tọa độ X 0 điểm bắt đầu của chuyển động cơ thể và tốc độ cơ thể v(hình chiếu của cô ấy v x mỗi trục Ồ), bất cứ lúc nào, bạn có thể xác định vị trí của một cơ thể đang chuyển động. Vế phải của công thức là một tổng đại số, vì và X 0 , và v x có thể là cả tích cực và tiêu cực (biểu diễn đồ thị của nó được cho trong hình 1.10).


Hình - 1.9	Hình - 1.10

Chuyển động chỉnh lưu, trong đó tốc độ của vật thể trong bất kỳ khoảng thời gian nào thay đổi theo cùng một cách, được gọi là chuyển động thẳng đều. Tốc độ thay đổi của tốc độ được đặc trưng bởi một giá trị ký hiệu là a và được gọi là sự tăng tốc. Gia tốc được gọi là đại lượng vectơ bằng tỉ số giữa độ thay đổi tốc độ của vật (v- v 0 ) đến khoảng thời gian t, trong thời gian thay đổi này xảy ra: một =(v - v 0 )/ t. Nơi đây v 0 - tốc độ ban đầu của cơ thể, v là vận tốc tức thời của vật tại một thời điểm nhất định.

Chúng ta hãy tìm định luật động học của chuyển động thẳng biến đổi đều có gia tốc. Sau khi biến đổi, ta thu được phương trình vận tốc của chuyển động có gia tốc biến đổi đều:

Nếu ban đầu cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi (v0 == 0),

v= √ 2aS

Đồ thị tốc độ của chuyển động thẳng biến đổi đều có gia tốc thẳng được thể hiện trên hình 1.11. Trong hình này, đồ họa 1 và 2 ứng với chuyển động có hình chiếu gia tốc dương lên trục Ồ(tốc độ tăng) và đồ thị 3 tương ứng với chuyển động có gia tốc hình chiếu âm (tốc độ giảm dần). Lịch trình 2 tương ứng với chuyển động không có vận tốc ban đầu và các đồ thị 1 và 3 - chuyển động với tốc độ ban đầu v 0x. Góc nghiêng của biểu đồ so với trục abscissa phụ thuộc vào gia tốc của vật. Để xây dựng sự phụ thuộc của tọa độ vào thời gian (đồ thị chuyển động), thời gian chuyển động được vẽ trên trục abscissa, và tọa độ của vật chuyển động được vẽ trên trục tọa độ.

Cho vật chuyển động với gia tốc đều theo chiều dương Ồ hệ tọa độ đã chọn. Khi đó phương trình chuyển động của vật có dạng:

x = x 0 + v con bò t

Đồ thị của sự phụ thuộc này là một parabol, các nhánh của chúng hướng lên trên, nếu một> 0 hoặc giảm xuống nếu một

Hình - 1.11

Chuyển động đồng đều. Công thức chuyển động thẳng biến đổi đều.

Sự quen thuộc với khóa học vật lý cổ điển bắt đầu với những định luật đơn giản nhất mà các vật thể chuyển động trong không gian tuân theo. Chuyển động đều đường thẳng là hình thức đơn giản nhất của việc thay đổi vị trí của một vật thể trong không gian. Chuyển động như vậy được nghiên cứu trong phần động học.

Đối thủ của Aristotle

Galileo Galilei vẫn được lưu danh trong lịch sử với tư cách là một trong những nhà tự nhiên học vĩ đại nhất cuối thời kỳ Phục hưng. Ông đã dám kiểm tra những tuyên bố của Aristotle - một tà giáo chưa từng được nghe vào thời điểm đó, bởi vì lời dạy của nhà hiền triết cổ đại này đã được nhà thờ ủng hộ bằng mọi cách có thể. Khi đó ý tưởng về chuyển động đều không được xem xét - cơ thể hoặc chuyển động "nói chung", hoặc ở trạng thái nghỉ. Cần có nhiều thí nghiệm để giải thích bản chất của chuyển động.

Các thí nghiệm của Galileo

Một ví dụ kinh điển về nghiên cứu chuyển động là thí nghiệm nổi tiếng của Galileo, khi ông ném nhiều quả nặng khác nhau từ Tháp nghiêng Pisa nổi tiếng. Kết quả của thí nghiệm này, hóa ra là các vật thể có khối lượng khác nhau rơi với tốc độ như nhau. Sau đó, thí nghiệm được tiếp tục trong mặt phẳng nằm ngang. Galileo cho rằng bất kỳ quả bóng nào không có ma sát sẽ lăn xuống dốc trong một thời gian dài tùy ý, trong khi tốc độ của nó cũng không đổi. Vì vậy, bằng thực nghiệm, Galileo Galilei đã khám phá ra bản chất của định luật đầu tiên của Newton - khi không có ngoại lực, vật thể chuyển động trên một đường thẳng với tốc độ không đổi. Chuyển động đều đường thẳng là biểu thức của định luật đầu tiên của Newton. Hiện nay, một ngành đặc biệt của vật lý, động học, đề cập đến các dạng chuyển động khác nhau. Được dịch từ tiếng Hy Lạp, cái tên này có nghĩa là - học thuyết về sự chuyển động.

Hệ tọa độ mới

Việc phân tích chuyển động đều sẽ không thể thực hiện được nếu không tạo ra một nguyên tắc mới để xác định vị trí của các vật thể trong không gian. Bây giờ chúng ta gọi nó là một hệ tọa độ trực tuyến. Tác giả của nó là nhà triết học và toán học nổi tiếng Rene Descartes, nhờ đó mà chúng ta gọi là hệ tọa độ Descartes. Ở dạng này, rất thuận tiện để biểu diễn quỹ đạo của cơ thể trong không gian ba chiều và phân tích các chuyển động đó bằng cách gắn vị trí của cơ thể với các trục tọa độ. Một hệ trục tọa độ hình chữ nhật gồm hai đường thẳng cắt nhau một góc vuông. Giao điểm thường được lấy làm gốc của các phép đo. Đường ngang được gọi là abscissa, đường thẳng đứng được gọi là tọa độ. Vì chúng ta sống trong không gian ba chiều, một trục thứ ba được thêm vào hệ tọa độ phẳng - nó được gọi là ứng dụng.

Phát hiện tốc độ

Tốc độ không thể được đo lường như cách chúng ta đo khoảng cách và thời gian. Đây luôn là một giá trị đạo hàm, được viết dưới dạng một tỷ lệ. Ở dạng tổng quát nhất, tốc độ của một vật bằng tỷ số giữa quãng đường đi được với thời gian đã trôi qua. Công thức cho tốc độ là:

Trong đó d là quãng đường vật đi được, t là thời gian trôi qua.

Hướng ảnh hưởng trực tiếp đến ký hiệu vectơ của tốc độ (giá trị xác định thời gian là một đại lượng vô hướng, nghĩa là nó không có hướng).

Khái niệm về chuyển động thẳng đều

Trong chuyển động thẳng đều, một vật chuyển động dọc theo một đường thẳng với tốc độ không đổi. Vì tốc độ là một đại lượng vectơ nên các tính chất của nó không chỉ được mô tả bằng một con số mà còn bằng một hướng. Do đó, tốt hơn là làm rõ định nghĩa và nói rằng tốc độ của chuyển động thẳng đều là không đổi về độ lớn và hướng. Để mô tả chuyển động thẳng đều, chỉ cần sử dụng hệ tọa độ Descartes là đủ. Trong trường hợp này, trục OX sẽ được bố trí thuận tiện theo hướng di chuyển.

Với độ dời đều, vị trí của vật trong bất kỳ khoảng thời gian nào cũng chỉ được xác định bởi một tọa độ - x. Hướng chuyển động của cơ thể và vectơ vận tốc hướng dọc theo trục x, còn thời điểm bắt đầu chuyển động có thể đếm được từ mốc không. Do đó, việc phân tích chuyển động của một vật trong không gian có thể được rút gọn thành hình chiếu của quỹ đạo chuyển động lên trục ОХ và quá trình này có thể được mô tả bằng phương trình đại số.

Chuyển động đều theo quan điểm của đại số

Giả sử tại một thời điểm t 1 vật thể ở một điểm trên trục x, toạ độ của nó bằng x 1. Sau một thời gian nhất định, cơ thể sẽ thay đổi cơ địa. Bây giờ tọa độ vị trí của nó trong không gian sẽ bằng x 2. Giảm việc coi chuyển động của vật đến vị trí của nó trên trục tọa độ, chúng ta có thể xác định rằng quãng đường mà vật đã đi bằng hiệu giữa tọa độ ban đầu và cuối cùng. Về mặt đại số, giá trị này được viết như sau: Δs \ u003d x 2 - x 1.

Số tiền đi lại

Giá trị xác định chuyển động của cơ thể có thể lớn hơn và nhỏ hơn 0. Tất cả phụ thuộc vào hướng mà cơ thể chuyển động so với hướng của trục. Trong vật lý, bạn có thể viết ra cả chuyển vị âm và chuyển vị dương - tất cả phụ thuộc vào hệ tọa độ được chọn để tham chiếu. Chuyển động đều đường thẳng xảy ra ở tốc độ được mô tả bằng công thức:

Trong trường hợp này, tốc độ sẽ lớn hơn 0 nếu cơ thể chuyển động dọc theo trục OX từ 0; nhỏ hơn 0 - nếu chuyển động đi từ phải sang trái dọc theo trục x.

Một bản ghi ngắn gọn như vậy phản ánh bản chất của chuyển động thẳng đều - bất kể tọa độ thay đổi, tốc độ chuyển động vẫn không thay đổi.

Chúng tôi nợ Galileo một ý tưởng tuyệt vời khác. Phân tích chuyển động của một cơ thể trong một thế giới không có ma sát, nhà khoa học khẳng định rằng lực và tốc độ không phụ thuộc vào nhau. Phỏng đoán tuyệt vời này được phản ánh trong tất cả các quy luật chuyển động hiện có. Như vậy, các lực tác dụng lên cơ thể không phụ thuộc vào nhau và tác dụng như không có. Áp dụng quy tắc này để phân tích chuyển động của một vật thể, Galileo nhận ra rằng toàn bộ cơ học của quá trình có thể bị phân hủy thành các lực cộng dồn về mặt hình học (vectơ) hoặc tuyến tính nếu chúng tác động theo một hướng. Gần như nó sẽ trông như thế này:

Chuyển động đều ở đây là gì? Mọi thứ rất đơn giản. Ở những khoảng cách rất ngắn, tốc độ của vật có thể được coi là đồng đều, với một quỹ đạo thẳng. Do đó, một cơ hội tuyệt vời đã nảy sinh để nghiên cứu các chuyển động phức tạp hơn, giảm chúng thành những chuyển động đơn giản. Vì vậy, chuyển động đều của một vật dọc theo một đường tròn đã được nghiên cứu.

Chuyển động tròn đều

Chuyển động đều và có gia tốc đều có thể được quan sát thấy trong chuyển động của các hành tinh trong quỹ đạo của chúng. Trong trường hợp này, hành tinh tham gia vào hai dạng chuyển động độc lập: nó chuyển động đều theo đường tròn và đồng thời chuyển động đều với gia tốc về phía Mặt trời. Sự chuyển động phức tạp như vậy được giải thích bởi các lực tác động lên các hành tinh. Sơ đồ tác động của các lực hành tinh được thể hiện trong hình:

Như bạn có thể thấy, hành tinh tham gia vào hai chuyển động khác nhau. Việc cộng các vận tốc theo hình học sẽ cho chúng ta tốc độ của hành tinh trên một đoạn đường nhất định.

Chuyển động đều là cơ sở để nghiên cứu sâu hơn về động học và vật lý nói chung. Đây là một quá trình cơ bản mà các chuyển động phức tạp hơn có thể được giảm bớt. Nhưng trong vật lý, cũng như những nơi khác, cái vĩ đại bắt đầu từ cái nhỏ, và khi phóng tàu vũ trụ vào không gian không có không gian, lái tàu ngầm, người ta không nên quên những thí nghiệm đơn giản mà Galileo đã từng thử nghiệm khám phá của mình.

Làm ơn hãy viết một trăm công thức cho đồng phục. chính trực chuyển động - tọa độ, tốc độ, v.v.

Alyonochka

Chuyển động thẳng đều là chuyển động thẳng hướng trong đó một chất điểm (vật) chuyển động trên một đường thẳng và thực hiện các chuyển động giống nhau tại bất kỳ khoảng thời gian nào bằng nhau.
Vectơ vận tốc của chuyển động thẳng đều của một chất điểm hướng dọc theo quỹ đạo của nó theo hướng chuyển động. Vectơ vận tốc của chuyển động thẳng đều bằng vectơ độ dời trong một khoảng thời gian bất kỳ chia cho khoảng thời gian này.
Chúng ta sẽ lấy đường thẳng mà chất điểm di chuyển làm trục tọa độ OX, và đối với chiều dương của trục, chúng ta sẽ chọn hướng chuyển động của chất điểm. Sau đó, chiếu các vectơ r và v lên trục này, cho các phép chiếu ∆rx = | ∆r | và ∆vx = | ∆v | những vectơ này chúng ta có thể viết:

từ đây ta thu được phương trình của chuyển động thẳng đều:
∆rx = vx t
Vì với chuyển động thẳng đều S = | ∆r |, ta có thể viết: Sx = vx · t. Sau đó, đối với tọa độ của cơ thể tại bất kỳ thời điểm nào, chúng ta có:
x = x0 + Sx = x0 + vx t,
với x0 là tọa độ của vật tại thời điểm ban đầu t = 0.
[liên kết bị chặn theo quyết định của ban quản lý dự án]

Nó bao gồm thực tế là, khi xét vật thể này hay vật thể kia, cần tính đến việc tất cả các điểm của nó chuyển động theo cùng một hướng với cùng một tốc độ chính xác. Đó là lý do tại sao không cần thiết phải mô tả chuyển động của toàn bộ cơ thể nhất định; người ta có thể tự giam mình chỉ trong một điểm của nó.

Các đặc điểm chính của bất kỳ chuyển động nào là quỹ đạo, chuyển động và tốc độ của nó. Quỹ đạo chỉ là một đường chỉ tồn tại trong trí tưởng tượng, dọc theo đó một điểm vật chất nhất định chuyển động trong không gian. Độ dời là một vectơ có hướng từ điểm đầu đến điểm cuối. Cuối cùng, tốc độ là một chỉ số tổng quát về chuyển động của một điểm, không chỉ đặc trưng cho hướng của nó, mà còn đặc trưng cho tốc độ chuyển động so với bất kỳ vật thể nào được lấy làm điểm tham chiếu.

Chuyển động thẳng đều phần lớn là một khái niệm tưởng tượng, được đặc trưng bởi hai yếu tố chính - tính đồng nhất và độ thẳng.

Chuyển động đồng đều có nghĩa là nó được thực hiện với tốc độ không đổi mà không có bất kỳ gia tốc nào. Chuyển động thẳng đều ngụ ý rằng nó xảy ra dọc theo một đường thẳng, tức là quỹ đạo của nó là một đường thẳng tuyệt đối.

Dựa trên tất cả những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng chuyển động thẳng đều là một loại chuyển động đặc biệt, do đó cơ thể thực hiện cùng một chuyển động trong những khoảng thời gian hoàn toàn bằng nhau. Vì vậy, bằng cách chia một khoảng thời gian nhất định thành các khoảng bằng nhau (ví dụ, mỗi khoảng một giây), có thể thấy rằng với chuyển động được chỉ ra ở trên, cơ thể sẽ bao phủ cùng một khoảng cách cho mỗi đoạn này.

Tốc độ của chuyển động thẳng đều về mặt số bằng tỷ số giữa đường đi của vật trong một khoảng thời gian nhất định với giá trị số của khoảng thời gian này. Giá trị này không phụ thuộc vào thời gian theo bất kỳ cách nào, hơn nữa, cần lưu ý rằng tốc độ của chuyển động thẳng đều tại bất kỳ điểm nào của quỹ đạo hoàn toàn trùng với chuyển động của vật. Trong trường hợp này, giá trị định lượng trong một khoảng thời gian tùy ý lấy bằng

Chuyển động thẳng hướng đều được đặc trưng bởi một cách tiếp cận đặc biệt đối với đường mà một cơ thể di chuyển trong một khoảng thời gian nhất định. Khoảng cách di chuyển với điều này không hơn gì một mô-đun dịch chuyển. Đến lượt nó, chuyển động là tích số của tốc độ mà cơ thể đang chuyển động, vào thời gian mà chuyển động này được thực hiện.

Một điều hoàn toàn tự nhiên là nếu vectơ độ dời trùng với hướng dương của trục abscissa, thì hình chiếu của vận tốc tính toán sẽ không chỉ dương mà còn trùng với giá trị vận tốc.

Chuyển động thẳng đều có thể được biểu diễn, trong số những thứ khác, dưới dạng một phương trình, sẽ phản ánh mối quan hệ giữa các tọa độ của cơ thể và thời gian.

Nhiều bài toán trong vật lý dựa trên việc xem xét chuyển động thẳng đều và chuyển động có gia tốc đều. Chúng là những trường hợp đơn giản nhất và lý tưởng nhất của các vật thể chuyển động trong không gian. Chúng tôi mô tả chúng chi tiết hơn trong bài viết này.

Trước khi xem xét đồng phục và nó là hữu ích để hiểu khái niệm chính nó.

Chuyển động là một quá trình thay đổi tọa độ của một điểm vật chất trong không gian trong một khoảng thời gian nhất định. Theo định nghĩa này, chúng ta chỉ ra những dấu hiệu sau đây để chúng ta có thể ngay lập tức biết liệu chúng ta có đang nói về chuyển động hay không:

Phải có sự thay đổi về tọa độ không gian. Nếu không, cơ thể có thể được coi là ở trạng thái nghỉ ngơi.
Quá trình này phải phát triển theo thời gian.

Chúng ta cũng hãy chú ý đến khái niệm "điểm vật chất". Thực tế là khi nghiên cứu các câu hỏi về chuyển động cơ học (bao gồm chuyển động thẳng biến đổi đều và có gia tốc đều), cấu trúc của vật thể và các kích thước của nó không được tính đến. Sự gần đúng này được kết nối với thực tế là độ lớn của sự thay đổi tọa độ trong không gian vượt xa các kích thước vật lý của một vật chuyển động, do đó nó được coi là một điểm vật chất (từ "vật chất" ngụ ý có tính đến khối lượng của nó, vì kiến thức của nó là cần thiết khi giải quyết các vấn đề đang được xem xét).

Các đại lượng vật lý chính đặc trưng cho chuyển động

Chúng bao gồm tốc độ, gia tốc, quãng đường di chuyển và khái niệm về quỹ đạo. Hãy phân tích từng giá trị theo thứ tự.

Tốc độ của chuyển động thẳng đều và chuyển động có gia tốc đều (giá trị vectơ) phản ánh tốc độ thay đổi của tọa độ vật thể theo thời gian. Ví dụ: nếu nó di chuyển 100 mét trong 10 giây (giá trị điển hình cho vận động viên chạy nước rút trong các cuộc thi thể thao), thì một người nói về tốc độ 10 mét mỗi giây (100/10 \ u003d 10 m / s). Giá trị này được biểu thị bằng chữ cái Latinh "v" và được đo bằng đơn vị khoảng cách chia cho thời gian, ví dụ: ki lô mét trên giờ (km / h), mét trên phút (m / phút), dặm trên giờ (mil / h) và v.v. Hơn nữa.

Gia tốc - vật lý, được ký hiệu bằng chữ "a", và được đặc trưng bởi tốc độ thay đổi của chính tốc độ. Quay trở lại ví dụ về vận động viên chạy nước rút, được biết rằng khi bắt đầu cuộc đua, họ xuất phát với tốc độ thấp, khi di chuyển, tốc độ tăng dần, đạt giá trị cực đại. Thứ nguyên của gia tốc nhận được bằng cách chia tốc độ cho thời gian, ví dụ, (m / s) / s hoặc m / s 2.

Khoảng cách di chuyển (một giá trị vô hướng) phản ánh khoảng cách di chuyển (đi, bay, bơi) của một đối tượng chuyển động. Giá trị này chỉ được xác định duy nhất bởi vị trí ban đầu và vị trí cuối cùng của đối tượng. Nó được đo bằng đơn vị khoảng cách (mét, ki lô mét, milimét và các đơn vị khác) và được ký hiệu bằng chữ "s" (đôi khi là "d" hoặc "l").

Quỹ đạo, không giống như đường dẫn, đặc trưng cho đường cong mà cơ thể di chuyển dọc theo. Vì trong bài này chỉ xét chuyển động thẳng biến đổi đều và có gia tốc đều, nên quỹ đạo của nó sẽ là một đường thẳng.

Câu hỏi về tính tương đối của chuyển động

Nhiều người để ý rằng khi đang trên xe buýt, bạn có thể thấy chiếc xe đang di chuyển ở làn bên cạnh có vẻ như đang dừng lại. Ví dụ này xác nhận rõ ràng tính tương đối của chuyển động (chuyển động thẳng đều, gia tốc đều và các dạng khác của nó).

Tính đến đối tượng đã đặt tên, khi xem xét các vấn đề với các đối tượng chuyển động, một hệ quy chiếu luôn được đưa vào, liên quan đến vấn đề đó được giải quyết. Vì vậy, nếu hành khách trên xe buýt trong ví dụ trên được lấy làm hệ thống báo cáo, thì tốc độ của ô tô so với anh ta sẽ bằng không. Nếu ta coi chuyển động tương đối so với một người đang đứng dừng thì ô tô chuyển động so với người đó với vận tốc v nhất định.

Trong trường hợp chuyển động thẳng đều, khi hai vật chuyển động dọc theo một đường thẳng thì tốc độ của một trong số chúng so với vật kia được xác định theo công thức: v ¯ = v ¯ 1 + v ¯ 2, ở đây v ¯ 1 và v ¯ 2 là tốc độ của mỗi đối tượng (đường có nghĩa là cộng các đại lượng vectơ).

Cách dễ nhất để di chuyển

Tất nhiên, đây là chuyển động của một vật thể trên một đường thẳng với tốc độ không đổi (đường thẳng đều). Một ví dụ của loại chuyển động này là chuyến bay của máy bay xuyên qua các đám mây hoặc bước đi của người đi bộ. Trong cả hai trường hợp, quỹ đạo của vật vẫn thẳng và mỗi vật chuyển động với một tốc độ xác định.

Các công thức mô tả kiểu chuyển động của đối tượng này như sau:

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

Ở đây t là khoảng thời gian mà chuyển động được coi là.

Chuyển động thẳng đều được gia tốc đồng đều

Nó được hiểu là một dạng chuyển động thẳng của một vật thể, trong đó tốc độ của nó thay đổi theo công thức v \ u003d a * t, trong đó a là gia tốc không đổi. Sự thay đổi tốc độ xảy ra do tác dụng của ngoại lực có bản chất khác. Ví dụ, cùng một máy bay, trước khi đạt tốc độ bay, phải đạt được nó từ trạng thái nghỉ. Một ví dụ khác là phanh ô tô khi tốc độ thay đổi từ một giá trị nào đó về không. Loại chuyển động này được gọi là chuyển động giảm tốc đều, vì gia tốc có dấu âm (hướng vào vectơ vận tốc).

Quãng đường đi được s đối với loại chuyển động này có thể được tính bằng tích phân tốc độ theo thời gian, dẫn đến công thức: s = a * t 2/2, trong đó t là thời gian tăng tốc (giảm tốc).

Loại chuyển động hỗn hợp

Trong một số trường hợp, chuyển động thẳng đều của các vật thể trong không gian xảy ra cả với tốc độ không đổi và gia tốc, vì vậy việc đưa ra công thức cho loại chuyển động hỗn hợp này là rất hữu ích.

Tốc độ và gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều và có gia tốc đều liên quan với nhau theo biểu thức sau: v \ u003d v 0 + a * t, trong đó v 0 là giá trị của tốc độ ban đầu. Có thể hiểu đơn giản công thức này: lúc đầu vật chuyển động với vận tốc v 0 không đổi, ví dụ ô tô chạy trên đường, nhưng sau đó vật bắt đầu tăng tốc, tức là cứ mỗi khoảng thời gian t thì vật bắt đầu tăng. tốc độ chuyển động của nó bằng a * t. Vì tốc độ là một giá trị cộng, tổng giá trị ban đầu của nó với giá trị thay đổi sẽ dẫn đến biểu thức được đánh dấu.

Tích hợp công thức này theo thời gian, chúng ta thu được một phương trình khác của chuyển động thẳng đều và có gia tốc đều, cho phép chúng ta tính quãng đường đi được: s = v 0 * t + a * t 2/2. Như bạn có thể thấy, biểu thức này bằng tổng các công thức tương tự cho các loại chuyển động đơn giản hơn đã được thảo luận trong các đoạn trước.

Ví dụ giải pháp vấn đề

Hãy giải một bài toán đơn giản sẽ chứng minh việc sử dụng các công thức trên. Tình trạng của bài toán như sau: ô tô đang chuyển động với vận tốc 60 km / h thì hãm phanh và sau 10 giây thì dừng hẳn. Người đó đã đi được quãng đường nào trong khi hãm phanh?

Trong trường hợp này, chúng ta đang xử lý chuyển động thẳng chậm đều. Vận tốc ban đầu v 0 = 60 km / h, giá trị cuối cùng của giá trị này là v = 0 (ô tô đã dừng lại). Để xác định gia tốc giảm tốc, ta sử dụng công thức: v = v 0 - a * t (dấu "-" cho biết vật chuyển động chậm dần đều). Hãy chuyển km / h thành m / s (60 km / h = 16,667 m / s), và tính đến thời gian hãm t = 10 s, ta được: a = (v 0 - v) / t = 16,667 / 10 = 1,667 m / s 2. Ta đã xác định được gia tốc hãm của ô tô.

Để tính quãng đường đi được, ta cũng sử dụng phương trình cho dạng chuyển động hỗn hợp, có xét đến dấu của gia tốc: s = v 0 * t - a * t 2/2. Thay các giá trị đã biết, chúng ta nhận được: s \ u003d 16,667 * 10 - 1,667 * 10 2/2 \ u003d 83,33 mét.

Lưu ý rằng quãng đường đi được có thể được tìm thấy bằng công thức cho chuyển động có gia tốc đều (s = a * t 2/2), vì trong quá trình phanh, ô tô sẽ đi đúng quãng đường như khi tăng tốc từ lúc nghỉ đến khi đạt vận tốc v 0.

Lái xe đường cong

Điều quan trọng cần lưu ý là các biểu thức được xem xét cho đường đi không chỉ áp dụng cho trường hợp chuyển động thẳng, mà còn cho bất kỳ chuyển động nào của một vật dọc theo quỹ đạo cong.

Ví dụ, để tính khoảng cách mà hành tinh của chúng ta sẽ bay quanh Mặt trời (chuyển động tròn) trong một khoảng thời gian nhất định, bạn có thể áp dụng thành công biểu thức s = v * t. Điều này có thể được thực hiện bởi vì nó sử dụng mô-đun tốc độ, là một giá trị không đổi, trong khi vectơ tốc độ thay đổi. Khi áp dụng công thức cho một đường dẫn dọc theo đường cong, hãy nhớ rằng giá trị kết quả sẽ phản ánh độ dài của đường dẫn này, chứ không phải sự khác biệt giữa tọa độ cuối và đầu của đối tượng.

I. CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA CƠ HỌC

CHỦ ĐỀ 1.1. "ĐỘNG HỌC CỦA RECTILINEAR VÀ CHUYỂN ĐỘNG CURVILINEAR"

ĐỘNG HỌC CỦA CHUYỂN ĐỘNG RECTILINEAR

Trong chương này, chúng ta sẽ nghiên cứu loại chuyển động đơn giản nhất - CHUYỂN ĐỘNG TUYẾN TÍNH.

Rectilinear là một chuyển động được thực hiện dọc theo một đường thẳng. Nói một cách khoa học, nó là một chuyển động có quỹ đạo là một đường thẳng.

Bất kỳ hiện tượng vật lý nào cũng được mô tả bằng các công thức toán học trong đó các đại lượng vật lý xuất hiện. Vì vậy, cần phải quy định những đại lượng vật lý rất đặc trưng cho chuyển động, trong đó có chuyển động thẳng đều. Đó là:

Bảng 1.1

Lưu ý rằng Bảng 1.1 cố tình bỏ qua định nghĩa về thời gian, vì nó mang tính triết học hơn là vật lý. Và đối với việc nghiên cứu phần vật lý này, ý tưởng hàng ngày về thời gian là khá đủ.

Như vậy, với sự trợ giúp của bốn đại lượng này, tất cả các dạng chuyển động thẳng đều được mô tả. Và chỉ có ba trong số đó:

PHONG TRÀO RECTILINEAR ĐỒNG PHỤC
CHUYỂN ĐỘNG RECTILINEAR CÓ THỂ BIẾN ĐỔI EQUI
CHUYỂN ĐỘNG TƯƠNG ĐƯƠNG BẤT NGỜ

Chúng ta hãy xem xét từng người trong số họ. Và hãy bắt đầu với chuyển động đơn giản nhất - chuyển động thẳng đều.

1. Chuyển động thẳng đều là chuyển động với tốc độ không đổi. Nếu tốc độ của vật không thay đổi, thì nó chỉ đơn giản là không có gia tốc. Các dấu hiệu toán học của chuyển động này được viết như sau:

υ = const, a = 0.

Hãy thử tưởng tượng chuyển động này: ví dụ như cơ thể di chuyển với tốc độ

5 m / s, và vì chuyển động đều nên tốc độ của nó không thay đổi. Điều này có nghĩa là trong mỗi giây nó đi được quãng đường là 5 mét. Làm thế nào để xác định xem cơ thể này sẽ đi được bao xa trong thời gian t= 20 giây? Để làm điều này, bạn cần nhân 5 m / s với 20 s - chúng ta nhận được khoảng cách S= 100 m. Như vậy, chúng ta có thể viết công thức của chuyển động thẳng đều:

S = υt

Từ đây có thể dễ dàng suy ra công thức vận tốc: (1.1)

2. Chuyển động đều là chuyển động có gia tốc không đổi. Trong trường hợp này, tốc độ thay đổi mọi lúc, nhưng thay đổi đồng nhất: trong mỗi giây với cùng một lượng. Giá trị này bằng với gia tốc của cơ thể. Ví dụ: một vật đang chuyển động với gia tốc không đổi một \ u003d 2 m / s 2. Nếu tại một thời điểm nào đó, tốc độ của vật là 10 m / s, thì trong giây tiếp theo nó tăng thêm 2 m / s và bằng 12 m / s, trong một giây nữa nó sẽ tăng thêm 2 m / s và sẽ trở nên bằng

14 m / s - như vậy mỗi giây. Hóa ra tăng tốc đồng đều giao thông.

Nhưng cơ thể có thể di chuyển theo cách mà tốc độ của nó sẽ không tăng lên, mà là giảm đi. Và trong trường hợp này, cơ thể cũng có gia tốc. Tuy nhiên, nếu trong ví dụ trước, nó lớn hơn 0 ( a> 0 ), I E. dương, sau đó khi tốc độ giảm, gia tốc nhỏ hơn 0 ( một< 0 ), I E. được coi là tiêu cực. Ví dụ: một vật đang chuyển động với gia tốc không đổi một \ u003d - 2 m / s 2. Nếu tại một thời điểm nhất định tốc độ của vật là 10 m / s, thì trong giây tiếp theo nó giảm 2 m / s và bằng 8 m / s, trong một giây nữa nó sẽ giảm thêm 2 m / s và trở nên bằng 6 m / s - và cuối cùng, sau 3 giây vật thể sẽ dừng lại. Hóa ra chậm như nhau giao thông. Đúng, từ “chậm dần đều” không được chấp nhận, do đó một chuyển động như vậy được coi là gia tốc đồng đều, nhưng với gia tốc âm. Và nói chung, chuyển động có gia tốc không đổi gọi là biến thiên đều.

Dấu hiệu của chuyển động đều có thể được viết như sau:

υ ≠ const, a = const (a ≠ 0).

Về mặt toán học, chuyển động biến đổi đều được mô tả bằng hai phương trình:

phương trình đường đi và phương trình vận tốc tạo thành hệ:

(1.2),

trong đó υ 0 là tốc độ ban đầu của vật (tức là tốc độ lúc bắt đầu chuyển động).

3. Chuyển động không đều là chuyển động có gia tốc thay đổi . Trong trường hợp chuyển động này, không chỉ tốc độ, mà cả gia tốc cũng luôn thay đổi. Hơn nữa, chúng có thể thay đổi hoàn toàn tùy ý: chúng có thể tăng hoặc giảm mọi lúc, hoặc cũng có thể tăng hoặc giảm. Nhưng, như trong trường hợp trước, nếu tốc độ tăng lên thì gia tốc lúc này là dương và cùng hướng với vận tốc. Và, nếu tốc độ giảm, thì gia tốc là âm và hướng ngược lại với tốc độ (xem Hình.1.1 và 1.2).

Cơm. 1.1 Hình. 1,2

a> 0 a< 0

Các dấu hiệu của chuyển động không đều có thể được viết như sau:

υ ≠ const, a ≠ const.

Như bạn có thể thấy, trong tất cả các chuyển động nghiêng, loại này là khó nhất. Tuy nhiên, đối với anh ta, có những công thức cho phép bạn tính toán tất cả các đặc điểm của chuyển động. Ngoài ra còn có hai trong số chúng: phương trình vận tốc và phương trình gia tốc.

Biểu tượng "" có nghĩa là bạn cần thực hiện hành động của sự khác biệt theo thời gian. Về mặt hình thức, phép phân biệt được thực hiện giống như cách lấy đạo hàm, chỉ khác là viết dưới dạng khác.

Lưu ý rằng công thức (1.1) và (1.4) chỉ khác nhau khi có ký hiệu phân biệt. Và điều đó không có gì đáng ngạc nhiên, bởi vì chúng mô tả nhiều loại chuyển động trực tuyến. Và công thức (1.4) và (1.5) là công thức chung cho cả ba trường hợp chuyển động thẳng đều.

Câu hỏi đặt ra: làm thế nào người ta có thể tính toán, chẳng hạn, S, được hướng dẫn bởi các công thức này? - Muốn vậy cần thực hiện động tác, động tác ngược lại với phân biệt. Và đó là sự tích hợp. Hãy làm nó.