Основні види механічного руху. Шкільна енциклопедія До якого виду руху рівномірного чи нерівномірного

1. Поняття рівноприскореного руху. Його характеристики.

2. Поняття системи відліку. Приклади різних систем відліку. Рівноповільне рух, його характеристики.
3. Поняття матеріальної точки. Рівномірний прямолінійний рух, його характеристики
4. Поняття системи відліку. Приклади різних систем відліку. Рівноприскорений рух, його характеристики.
5. Поняття матеріальної точки. Опис законів руху тіла за параболою.
6. Опис руху тіла по колу. Його характеристики.
7. Поняття рівноприскореного руху. Його характеристики.
8. Опис руху тіла у площині під кутом до горизонту. Його характеристики.
9. Перший закон Ньютона, застосування його у житті та природні явища.
10. Другий закон Ньютона. Застосування його до розрахунку прискорення.
11. Третій закон Ньютона. Види сил. Графічне зображеннясил, прикладених до тіла.
12. Статика. Умова статичної рівноваги, наприклад.
13. Закон збереження імпульсу на прикладах.
14. Поняття енергії, класифікація. Кінетична енергія.
15. Поняття енергії, класифікація. Потенційна енергія розтягування пружини.
16. Поняття енергії, класифікація. Потенційна енергія сили тяжіння.
17. Поняття повної механічної енергії. Закон збереження енергії.
18. МКТ – постулати. Характеристики трьох станів речовини.
19. Газ - рух молекул. Досвід Штерна, розподіл молекул за швидкостями.
20. Поняття ідеального газу. Рівняння Клайперона-Менделєєва. Ізопроцеси – ізобара.
21. Рівняння ідеального газу, умови виконання. Ізопроцеси – ізотерма.
22. Поняття ідеального газу. Рівняння Клайперона-Менделєєва. Ізопроцеси - ізохора.
23. МКТ. Поняття реального газу, порівняння його з ідеальним.
24. Перший початок термодинаміки, поняття теплообміну.
25. Перший початок термодинаміки для ізохоричного процесу.
26. Перший початок термодинаміки для ізобаричного процесу.
27. Перше початок термодинаміки для ізотермічного процесу.
28. Поняття внутрішньої енергії ідеального газу ізопроцесів.
29. Другий початок термодинаміки. Застосування його циклічним процесам з прикладу парової машини.
30. Другий початок термодинаміки. Застосування його циклічним процесам з прикладу двигуна внутрішнього згоряння.
31. Поняття теплових двигунів. Реактивні двигуни.
32. Поняття теплових двигунів. Холодильні машини.
33. Третій початок термодинаміки.
34.Адіобатний процес. Поняття теплоємності.

Діти, допоможіть будь ласка із завданнями з фізики 8.14 При якій частоті коливань радіопередавач випромінює електромагнітні хвилі

завдовжки 49 м? До яких хвиль (довгих, середніх чи коротких) відносяться Ці хвилі?

Подробиці Категорія: Механіка Розміщено 17.03.2014 18:55 Переглядів: 15738

Механічне рух розглядають для матеріальної точки тадля твердого тіла.

Рух матеріальної точки

Поступальний рух абсолютно твердого тіла - це механічний рух, у процесі якого будь-який відрізок прямий, пов'язаний із цим тілом, завжди паралельний самому собі у будь-який момент часу.

Якщо подумки з'єднати прямі дві будь-які точки твердого тіла, то отриманий відрізок завжди буде паралельним собі в процесі поступального руху.

При поступальному русі всі точки тіла рухаються однаково. Тобто вони проходять однакову відстань за однакові проміжки часу і рухаються в одному напрямку.

Приклади поступального руху: рух кабіни ліфта, чашок механічних ваг, санок, що мчать з гори, педалей велосипеда, платформи залізничного складу, поршнів двигуна щодо циліндрів.

Обертальний рух

При обертальному русі всі точки фізичного тіларухаються по колам. Всі ці кола лежать у площинах, паралельних одна одній. А центри обертання всіх точок розташовані на одній нерухомій прямій, яка називається віссю обертання. Кола, що описуються точками, лежать у паралельних площинах. І ці площини перпендикулярні до осі обертання.

Обертальний рух зустрічається дуже часто. Так, рух точок на обід колеса є прикладом обертального руху. Обертальний рух описує пропелер вентилятора та ін.

Обертальний рух характеризують такі фізичні величини: кутова швидкість обертання, період обертання, частота обертання, лінійна швидкість точки.

Кутовою швидкістю тіла при рівномірному обертанні називають величину, що дорівнює відношенню кута повороту до проміжку часу, протягом якого цей поворот відбувся.

Час, протягом якого тіло проходить один повний оборот, називається періодом обертання (T).

Число оборотів, які тіло здійснює в одиницю часу, називається частотою обертання (f).

Частота обертання та період пов'язані між собою співвідношенням T = 1/f.

Якщо точка знаходиться на відстані R від центру обертання, то її лінійна швидкість визначається за такою формулою:

У 7 класі ви вивчали механічний рух тіл, що відбувається з постійною швидкістю, тобто рівномірний рух.

Тепер ми переходимо до розгляду нерівномірного руху. З усіх видів нерівномірного руху ми вивчатимемо найпростіше - прямолінійне рівноприскорене, при якому тіло рухається вздовж прямої лінії, а проекція вектора швидкості тіла за будь-які рівні проміжки часу змінюється однаково (при цьому модуль вектора швидкості може як збільшуватися, так і зменшуватися).

Наприклад, якщо швидкість літака, що рухається по злітній смузі, за будь-які 10 с збільшується на 15 м/с, за будь-які 5 с - на 7,5 м/с, у кожну секунду - на 1,5 м/с і т. д., то літак рухається рівноприскорено.

В даному випадку під швидкістю руху літака мається на увазі його так звана миттєва швидкість, тобто швидкість у кожній конкретній точці траєкторії у відповідний момент часу (суворіше визначення миттєвої швидкості буде дано в курсі фізики старших класів).

Миттєва швидкість тіл, що рухаються рівноприскорено, може змінюватися по-різному: в одних випадках швидше, в інших – повільніше. Наприклад, швидкість звичайного пасажирського ліфта середньої потужності за кожну секунду розгону збільшується на 0,4 м/с, а швидкісного – на 1,2 м/с. У разі говорять, що тіла рухаються з різним прискоренням.

Розглянемо, яка фізична величинаназивається прискоренням.

Нехай швидкість деякого тіла, яке рухається рівноприскорено, за проміжок часу t змінилася від v0 до v. Під v 0 мається на увазі початкова швидкістьтіла, тобто швидкість в момент t 0 = О, прийнятий початок відліку часу. А v - це швидкість, яку тіло мало до кінця проміжку часу t, що відраховується від t 0 = 0. Тоді за кожну одиницю часу швидкість змінювалася на величину, що дорівнює

Це ставлення позначається символом і називається прискоренням:

Прискоренням тіла при прямолінійному рівноприскореному русі називається векторна фізична величина, що дорівнює відношенню зміни швидкості до проміжку часу, за який ця зміна відбулася

Рівноприскорений рух - це рух із постійним прискоренням.

Прискорення - векторна величина, що характеризується як модулем, а й напрямом.

Модуль вектора прискорення показує, наскільки змінюється модуль вектора швидкості кожну одиницю часу. Що прискорення, то швидше змінюється швидкість тіла.

За одиницю прискорення в СІ приймається прискорення такого рівноприскореного руху, при якому за 1 зі швидкість тіла змінюється на 1 м/с:

Таким чином, СІ одиницею прискорення є метр на секунду в квадраті (м/с 2).

Застосовуються інші одиниці прискорення, наприклад 1 см/с 2 .

Обчислити прискорення тіла, що рухається прямолінійно та рівноприскорено, можна за допомогою наступного рівняння, до якого входять проекції векторів прискорення та швидкості:

Покажемо на конкретних прикладах, як прискорення. На малюнку 8, а зображено санчата, які рівноприскорено скочуються з гори.

Рис. 8. Рівноприскорений рух санок, що скочуються з гори (АВ) та продовжують рух по рівнині (CD)

Відомо, що ділянку колії АВ санки пройшли за 4 с. При цьому в точці А вони мали швидкість, рівну 0,4 м/с, а в точці - швидкість, рівну 2 м/с (санки прийняті за матеріальну точку).

Визначимо, з яким прискоренням рухалися санчата дільниці АВ.

В даному випадку за початок відліку часу слід прийняти момент проходження санчатами точки А, оскільки за умов саме від цього моменту відраховується проміжок часу, за який модуль вектора швидкості змінився від 0,4 до 2 м/с.

Тепер проведемо вісь X, паралельну вектору швидкості руху санчат і спрямовану ту саму сторону. Спроектуємо її початку і кінці векторів v 0 і v. Відрізки v 0x і v x, що утворилися, є проекціями векторів v 0 і v на вісь X. Обидві ці проекції позитивні і рівні модулям відповідних векторів: v 0x = 0,4 м/с, v x = 2 м/с.

Запишемо умову задачі та вирішимо її.

Проекція вектора прискорення на вісь X вийшла позитивною, отже вектор прискорення сонаправлен з віссю X і зі швидкістю руху санок.

Якщо вектори швидкості та прискорення спрямовані в один бік, швидкість зростає.

Тепер розглянемо інший приклад, у якому санки, скатившись з гори, рухаються горизонтальною ділянкою CD (рис. 8, б).

В результаті дії на санки сили тертя їх швидкість безперервно зменшується, і в точці D санки зупиняються, тобто їх швидкість дорівнює нулю. Відомо, що у точці С санки мали швидкість 1,2 м/с, а ділянка CD була пройдена ними за 6 с.

Розрахуємо прискорення санок у тому випадку, т. е. визначимо, наскільки змінювалася швидкість санок за кожну одиницю часу.

Проведемо вісь X паралельно відрізку CD та сонаправимо її зі швидкістю руху санок, як показано на малюнку. При цьому проекція вектора швидкості санок на вісь X у будь-який момент їх руху буде позитивною і дорівнює модулю вектора швидкості. Зокрема, при t 0 = 0 v 0x = 1,2 м/с, а при t = 6 с v x = 0.

Запишемо дані та обчислимо прискорення.

Проекція прискорення вісь X негативна. Це означає, що вектор прискорення а спрямований протилежно до осі X і відповідно протилежно швидкості руху. При цьому швидкість санок зменшувалась.

Таким чином, якщо вектори швидкості і прискорення тіла, що рухається, спрямовані в одну сторону, то модуль вектора швидкості тіла збільшується, а якщо в протилежні - зменшується.

Запитання

До якого виду руху - рівномірного чи нерівномірного - належить прямолінійний рівноприскорений рух?
Що розуміють під миттєвою швидкістю нерівномірного руху?
Дайте визначення прискорення рівноприскореного руху. Якою є одиниця прискорення?
Що таке рівноприскорений рух?
Що вказує модуль вектора прискорення?
За якої умови модуль вектора швидкості тіла, що рухається, збільшується; зменшується?

Вправа 5

Характеристики механічного рухутіла:

- траєкторія (лінія, вздовж якої рухається тіло),

- переміщення (спрямований відрізок прямий, що з'єднує початкове положення тіла M1 з наступним положенням M2),

- швидкість (ставлення переміщення на час руху - для рівномірного руху) .

Основні види механічного руху

Залежно від траєкторії рух тіла поділяються на:

Прямолінійні;

Криволінійні.

Залежно від швидкості руху поділяються на:

Рівномірні,

Рівноприскорені

Рівноуповільнені

Залежно від способу переміщення руху бувають:

Поступальне

Обертальне

Коливальне

Складні рухи (Наприклад: гвинтовий рух, в якому тіло рівномірно обертається навколо деякої осі і в той же час здійснює вздовж цієї осі рівномірний поступальний рух)

Поступальний рух - це рух тіла, у якому всі його точки рухаються однаково. У поступальному русі будь-яка пряма, що з'єднує будь-які дві точки тіла, залишається паралельною сама собі.

Обертальний рух – це рух тіла навколо деякої осі. За такого руху всі точки тіла здійснюють рух по колам, центром яких є ця вісь.

Коливальний рух - це періодичний рух, який відбувається по черзі у двох протилежних напрямках.

Наприклад, коливальний рух здійснює маятник у годиннику.

Поступальний і обертальний рух - найпростіші види механічного руху.

Прямолінійним та рівномірним рухомназивається такий рух, коли за будь-які скільки завгодно малі рівні проміжки часу тіло здійснює однакові переміщення . Запишемо математичний вираз цього визначення s = ? t.Це означає, що переміщення визначають за формулою, а координату – за формулою .

Рівноприскореним рухомназивається рух тіла, при якому його швидкість за будь-які рівні проміжки часу збільшується однаково . Для характеристики цього руху потрібно знати швидкість тіла в даний момент часу або в даній точці траєкторії . е . миттєву швидкість, а також прискорення .

Миттєва швидкість- це відношення досить малого переміщення на ділянці траєкторії, що примикає до цієї точки, до малого проміжку часу, протягом якого це переміщення відбувається .

υ = S/t.Одиниця виміру в системі СІ м/с.

Прискорення - величина, що дорівнює відношенню зміни швидкості до проміжку часу, протягом якого ця зміна відбулася . α = ?υ/t(системі СІ м/с2) Інакше, прискорення - це швидкість зміни швидкості або збільшення швидкості за кожну секунду α. t.Звідси формула миттєвої швидкості: υ = υ 0 + α.t.

Переміщення при цьому русі визначають за формулою: S = 0 t + α. t 2/2.

Рівноуповільненим рухомназивається рух, коли прискорення має негативну величину, швидкість у своїй поступово уповільнюється.

При рівномірному русіпо колукути повороту радіусу за будь-які рівні проміжки часу будуть однакові . Тому кутова швидкість ω = 2πn, або ω = πN/30 ≈ 0.1N ,де ω - кутова швидкість n – число оборотів за секунду, N – число оборотів за хвилину. ω в системі СІ вимірюється в рад/с . (1/c)/ Вона представляє кутову швидкість, При якій кожна точка тіла за одну секунду проходить шлях, що дорівнює її відстані від осі обертання. При цьому русі модуль швидкості постійний, він спрямований по дотичній до траєкторії і постійно змінює напрямок (див. . Рис . ), тому виникає доцентрове прискорення .

Період обертання Т = 1/n -цей час , за яке тіло здійснює один повний оборот, тому ω = 2π/Т.

Лінійна швидкість при обертальному русі виражається формулами:

υ = ωr, υ = 2πrn, υ = 2πr/T,де r – відстань точки від осі обертання. Лінійна швидкість точок, що лежать на колі валу або шківа, називається окружною швидкістю валу або шківа (в системі СІ м/с)

При рівномірному русі по колу швидкість залишається постійною за величиною, але весь час змінюється у напрямку. Будь-яка зміна швидкості пов'язана з прискоренням. Прискорення змінює швидкість за напрямом називається нормальним або доцентровим, це прискорення перпендикулярно до траєкторії та спрямоване до центру її кривизни (до центру кола, якщо траєкторія коло)

α п = υ 2 /Rабо α п = ω 2 R(так як υ = ωRде Rрадіус кола , υ - Швидкість руху точки)

Відносність механічного руху- це залежність траєкторії руху тіла, пройденого шляху, переміщення та швидкості від вибору системи відліку.

Положення тіла (точки) у просторі можна визначити щодо будь-якого іншого тіла, вибраного за тіло відліку A . Тіло відліку, пов'язана з ним система координат і годинник складають систему відліку . Характеристики механічного руху відносні, . е . вони можуть бути різними у різних системах відліку .

Приклад: за рухом човна слідкують два спостерігачі: один на березі в точці O, інший - на плоті в точці O1 (див. . Рис . ). Проведемо подумки через точку Про систему координат XOY - це нерухома система відліку . Іншу систему X"O"Y" зв'яжемо з плотом - це рухлива система координат . Щодо системи X"O"Y" (плота) човен за час t здійснює переміщення і рухатиметься зі швидкістю υ = sчовни щодо плоту /t v = (sчовни- sплоту )/t.Щодо системи XOY (берег) човен за цей же час здійснить переміщення sчовни, де sчовни переміщення плоту щодо берега . Швидкість човна щодо берега або . Швидкість тіла щодо нерухомої системи координат дорівнює геометричній сумі швидкості тіла щодо рухомої системи та швидкості цієї системи відносно нерухомої .

Види систем відлікуможуть бути різними, наприклад, нерухома система відліку, рухома система відліку, інерціальна система відліку, неінерціальна система відліку.

Механічним рухом тіла (точки) називається зміна його становища у просторі щодо інших тіл з часом.

Види рухів:

А) Рівномірний прямолінійний рух матеріальної точки: Початкові умови

. Початкові умови

Г) Гармонійний коливальний рух.Важливим випадком механічного руху є коливання, у яких параметри руху точки (координати, швидкість, прискорення) повторюються через певні проміжки часу.

Про писання руху . Існують різні способи опису руху тел. При координатному способі завдання положення тіла в декартовій системі координат рух матеріальної точки визначається трьома функціями, що виражають залежність координат від часу:

x= x(t), y=у(t) та z= z(t) .

Ця залежність координат від часу називається законом руху (або рівнянням руху).

При векторному способі положення точки у просторі визначається у будь-який момент часу радіус-вектором r= r(t) , проведеним із початку координат до точки.

Існує ще один спосіб визначення положення матеріальної точки у просторі при заданій траєкторії її руху: за допомогою криволінійної координати l(t) .

Всі три способи опису руху матеріальної точки еквівалентні, вибір будь-якого з них визначається міркуваннями простоти одержуваних рівнянь руху та наочності опису.

Під системою відліку розуміють тіло відліку, яке умовно вважається нерухомим, систему координат, пов'язану з тілом відліку, і годинник, також пов'язані з тілом відліку. У кінематиці система відліку вибирається відповідно до конкретних умов завдання опису руху тіла.

2. Траєкторія руху. Пройдений шлях. Кінематичний закон руху.

Лінія, якою рухається деяка точка тіла, називається траєкторієюрухуцієї точки.

Довжина ділянки траєкторії, пройденої точкою під час її руху, називається пройденим шляхом .

Зміна радіус- вектора з часом називають кінематичним законом :
При цьому координати точок будуть координатами за часом: x= x(t), y= y(t) таz= z(t).

При криволінійному русі шлях більше модуля переміщення, так як довжина дуги завжди більша за довжину стягуючої її хорди

Вектор, проведений з початкового положення точки, що рухається, в положення її в даний момент часу (прирощення радіус-вектора точки за аналізований проміжок часу), називається переміщенням. Результуючий рух дорівнює векторній сумі послідовних переміщень.

При прямолінійному русі вектор переміщення збігається з відповідною ділянкою траєкторії, і модуль переміщення дорівнює пройденому шляху.

3. Швидкість. Середня швидкість. Проекція швидкості.

Швидкість - Швидкість зміни координати. При русі тіла (матеріальної точки) нас цікавить як його становище у обраної системі відліку, а й закон руху, т. е. залежність радіус-вектора від часу. Нехай моменту часу відповідає радіус-вектор точки, що рухається, а близькому моменту часу - радіус-вектор . Тоді за малий проміжок часу
точка здійснить мале переміщення, що дорівнює

Для характеристики руху тіла запроваджується поняття середньої швидкості його рухи:
Ця величина є векторною, яка збігається у напрямку з вектором
. При необмеженому зменшенні Δtсередня швидкість прагне граничного значення, яке називається миттєвою швидкістю :