Mișcarea uniformă și caracteristicile acesteia.

Acasă

fântâni

Crezi că te miști sau nu când citești acest text? Aproape fiecare dintre voi va răspunde imediat: nu, nu mă mut. Și va fi greșit. Unii ar putea spune că mă mut. Și se înșală și ei. Pentru că în fizică, unele lucruri nu sunt chiar ceea ce par la prima vedere.

De exemplu, conceptul de mișcare mecanică în fizică depinde întotdeauna de punctul de referință (sau corp). Așa că o persoană care zboară într-un avion se mișcă în raport cu rudele rămase acasă, dar se află în repaus în raport cu un prieten care stă lângă el. Așadar, rudele plictisite sau un prieten care doarme pe umăr sunt, în acest caz, organe de referință pentru a stabili dacă persoana noastră menționată mai sus se mișcă sau nu.

Definiţia mechanical movement

În fizică, definiția mișcării mecanice studiată în clasa a șaptea este următoarea: o modificare a poziției unui corp față de alte corpuri în timp se numește mișcare mecanică. Exemple de mișcare mecanică în viața de zi cu zi ar fi mișcarea mașinilor, a oamenilor și a navelor. Comete și pisici. Bule de aer într-un ibric care fierbe și manuale în rucsacul greu al unui școlar. Și de fiecare dată o declarație despre mișcarea sau odihna unuia dintre aceste obiecte (corpuri) va fi lipsită de sens fără a indica corpul de referință. Prin urmare, în viață, cel mai adesea, când vorbim despre mișcare, ne referim la mișcarea față de Pământ sau la obiecte statice - case, drumuri și așa mai departe.

Traiectoria mișcării mecanice

De asemenea, este imposibil să nu menționăm o asemenea caracteristică a mișcării mecanice ca o traiectorie. O traiectorie este o linie de-a lungul căreia se mișcă un corp. De exemplu, urmele de pași în zăpadă, amprenta unui avion pe cer și amprenta unei lacrimi pe obraz sunt toate traiectorii. Ele pot fi drepte, curbate sau rupte. Dar lungimea traiectoriei, sau suma lungimilor, este calea parcursă de corp. Calea este marcată cu litera s. Și se măsoară în metri, centimetri și kilometri, sau în inci, yarzi și picioare, în funcție de ce unități de măsură sunt acceptate în această țară.

Tipuri de mișcare mecanică: mișcare uniformă și neuniformă

Care sunt tipurile de mișcare mecanică? De exemplu, în timpul unei călătorii cu mașina, șoferul se deplasează cu viteze diferite atunci când circulă prin oraș și aproape cu aceeași viteză când intră pe autostradă în afara orașului. Adică se mișcă fie inegal, fie uniform. Deci mișcarea, în funcție de distanța parcursă pe perioade egale de timp, se numește uniformă sau neuniformă.

Exemple de mișcare uniformă și neuniformă

Există foarte puține exemple de mișcare uniformă în natură. Pământul se mișcă aproape uniform în jurul Soarelui, picături de ploaie picură, bule ies în sifon. Chiar și un glonț tras dintr-un pistol se mișcă în linie dreaptă și uniform doar la prima vedere. De la frecarea cu aerul și atracția Pământului, zborul acestuia devine treptat mai lent, iar traiectoria scade. Aici, în spațiu, un glonț se poate mișca cu adevărat drept și uniform până se ciocnește de alt corp. Și cu mișcarea neuniformă, lucrurile stau mult mai bine - există multe exemple. Zborul unei mingi de fotbal în timpul unui meci de fotbal, mișcarea unui leu care își vânează prada, călătoria unei gume de mestecat în gura unui elev de clasa a șaptea și un fluture care flutură peste o floare sunt toate exemple de mișcare mecanică inegală a corpului.

« Fizica - clasa a 10-a "

La rezolvarea problemelor pe această temă, este necesar în primul rând să alegeți un corp de referință și să îi asociați un sistem de coordonate. În acest caz, mișcarea are loc în linie dreaptă, deci o axă este suficientă pentru a o descrie, de exemplu, axa OX. După ce am ales originea, notăm ecuațiile de mișcare.

Sarcina I.

Determinați modulul și direcția vitezei unui punct dacă, cu o mișcare uniformă de-a lungul axei OX, coordonatele sale în timpul t 1 \u003d 4 s s-au schimbat de la x 1 \u003d 5 m la x 2 \u003d -3 m.

Soluţie.

Modulul și direcția unui vector pot fi găsite din proiecțiile sale pe axele de coordonate. Deoarece punctul se mișcă uniform, găsim proiecția vitezei sale pe axa OX prin formula

Semnul negativ al proiecției vitezei înseamnă că viteza punctului este direcționată opus direcției pozitive a axei OX. Modulul de viteză υ = |υ x | = |-2 m/s| = 2 m/s.

Sarcina 2.

Din punctele A și B, distanța dintre care de-a lungul unei autostrăzi drepte l 0 = 20 km, simultan două mașini au început să se deplaseze uniform unul spre celălalt. Viteza primului vagon υ 1 = 50 km/h, iar viteza celui de-al doilea vagon υ 2 = 60 km/h. Determinați poziția mașinilor față de punctul A după timpul t = 0,5 ore de la începerea mișcării și distanța I dintre mașini în acest moment. Să se determine traseele s 1 și s 2 parcurse de fiecare mașină în timpul t.

Soluţie.

Să luăm punctul A ca origine a coordonatelor și să direcționăm axa de coordonate OX către punctul B (Fig. 1.14). Mișcarea mașinilor va fi descrisă prin ecuații

x 1 = x 01 + υ 1x t, x 2 = x 02 + υ 2x t.

Deoarece prima mașină se mișcă în direcția pozitivă a axei OX, iar a doua în direcția negativă, atunci υ 1x = υ 1, υ 2x = -υ 2. În conformitate cu alegerea originii x 01 = 0, x 02 = l 0 . Prin urmare, după un timp t

x 1 \u003d υ 1 t \u003d 50 km / h 0,5 h \u003d 25 km;

x 2 \u003d l 0 - υ 2 t \u003d 20 km - 60 km / h 0,5 h \u003d -10 km.

Prima mașină va fi în punctul C la o distanță de 25 km de punctul A din dreapta, iar al doilea în punctul D la o distanță de 10 km în stânga. Distanța dintre mașini va fi egală cu modulul diferenței dintre coordonatele lor: l = | x 2 - x 1 | = |-10 km - 25 km| = 35 km. Distantele parcurse sunt:

s 1 \u003d υ 1 t \u003d 50 km / h 0,5 h \u003d 25 km,

s 2 \u003d υ 2 t \u003d 60 km / h 0,5 h \u003d 30 km.

Sarcina 3.

Prima mașină părăsește punctul A pentru punctul B cu o viteză υ 1 După un timp t 0, o a doua mașină părăsește punctul B în aceeași direcție cu o viteză υ 2. Distanța dintre punctele A și B este egală cu l. Determinați coordonata punctului de întâlnire al mașinilor în raport cu punctul B și ora din momentul plecării primului autoturism prin care se vor întâlni.

Soluţie.

Să luăm punctul A ca origine a coordonatelor și să direcționăm axa de coordonate OX către punctul B (Fig. 1.15). Mișcarea mașinilor va fi descrisă prin ecuații

x 1 = υ 1 t, x 2 = l + υ 2 (t - t 0).

La momentul întâlnirii, coordonatele mașinilor sunt egale: x 1 \u003d x 2 \u003d x in. Apoi υ 1 t în \u003d l + υ 2 (t în - t 0) și timpul până la întâlnire

În mod evident, soluția are sens pentru υ 1 > υ 2 și l > υ 2 t 0 sau pentru υ 1< υ 2 и l < υ 2 t 0 . Координата места встречи

Sarcina 4.

Figura 1.16 prezintă graficele dependenței coordonatelor punctelor în timp. Determinaţi din grafice: 1) viteza punctelor; 2) după ce oră după începerea mișcării se vor întâlni; 3) căile parcurse de punctele înainte de întâlnire. Scrieți ecuațiile de mișcare a punctelor.

Soluţie.

Pentru un timp egal cu 4 s, modificarea coordonatele primului punct: Δx 1 \u003d 4 - 2 (m) \u003d 2 m, al doilea punct: Δx 2 \u003d 4 - 0 (m) \u003d 4 m.

1) Viteza punctelor este determinată de formula υ 1x = 0,5 m/s; υ 2x = 1 m/s. Rețineți că aceleași valori pot fi obținute din grafice prin determinarea tangentelor unghiurilor de înclinare ale liniilor drepte la axa timpului: viteza υ 1x este numeric egală cu tgα 1 , iar viteza υ 2x este egală numeric la tgα 2 .

2) Ora întâlnirii este momentul în care coordonatele punctelor sunt egale. Este evident că t în \u003d 4 s.

3) Traseele parcurse de puncte sunt egale cu mișcările lor și sunt egale cu modificările coordonatelor lor în timpul înainte de întâlnire: s 1 = Δх 1 = 2 m, s 2 = Δх 2 = 4 m.

Ecuațiile de mișcare pentru ambele puncte au forma x = x 0 + υ x t, unde x 0 = x 01 = 2 m, υ 1x = 0,5 m / s - pentru primul punct; x 0 = x 02 = 0, υ 2x = 1 m / s - pentru al doilea punct.

Cea mai simplă formă de mișcare mecanică este mișcarea unui corp de-a lungul unei linii drepte. cu o viteză constantă de modul și direcție. O astfel de mișcare se numește uniformă . Cu mișcare uniformă, corpul parcurge distanțe egale în orice intervale de timp egale. Pentru o descriere cinematică a mișcării rectilinie uniforme, axa de coordonate BOU convenabil de plasat de-a lungul liniei de mișcare. Poziția corpului în timpul mișcării uniforme este determinată prin setarea unei coordonate X. Vectorul deplasare și vectorul viteză sunt întotdeauna direcționate paralel cu axa de coordonate BOU.

Prin urmare, deplasarea și viteza în timpul mișcării rectilinie pot fi proiectate pe axă BOUși considerați proiecțiile lor ca mărimi algebrice.

Dacă la un moment dat t 1 corp era în punctul cu coordonatele X 1 și într-un moment ulterior t 2 - în punctul cu coordonată X 2, apoi proiecția deplasării Δ s pe axă BOUîn timp Δ t = t 2 - t 1 este egal

Această valoare poate fi atât pozitivă, cât și negativă, în funcție de direcția în care s-a deplasat corpul. Cu o mișcare uniformă de-a lungul unei linii drepte, modulul de deplasare coincide cu distanța parcursă. Viteza mișcării rectilinie uniforme este raportul

Dacă υ > 0, atunci corpul se deplasează spre direcția pozitivă a axei BOU; la υ< 0 тело движется в противоположном направлении.

Dependența de coordonare X din timp t (legea mișcării) este exprimată pentru mișcare rectilinie uniformă ecuație matematică liniară :

În această ecuație, υ = const este viteza corpului, X 0 - coordonata punctului în care se afla corpul în momentul de timp t= 0. Graficul legii mișcării X(t) este o linie dreaptă. Exemple de astfel de grafice sunt prezentate în fig. 1.3.1.

Pentru legea mișcării prezentată în graficul I (Fig. 1.3.1), cu t= 0 corpul era în punctul cu coordonatele X 0 = -3. Între momente în timp t 1 = 4 s și t 2 = 6 s corpul sa deplasat din punct X 1 = 3 m până la punct X 2 = 6 m. Astfel, pentru Δ t = t 2 - t 1 = 2 s corpul deplasat de Δ s = X 2 - X 1 \u003d 3 m. Prin urmare, viteza corpului este

Valoarea vitezei s-a dovedit a fi pozitivă. Aceasta înseamnă că corpul se mișca în direcția pozitivă a axei BOU. Rețineți că pe graficul mișcării, viteza corpului poate fi definită geometric ca raportul laturilor î.Hrși AC triunghi ABC(vezi fig. 1.3.1)

Cu cât unghiul α este mai mare, care formează o linie dreaptă cu axa timpului, adică, cu atât panta graficului este mai mare ( abrupta), cu atât viteza corpului este mai mare. Uneori se spune că viteza corpului este egală cu tangentei unghiului α al pantei dreptei X (t). Din punct de vedere al matematicii, această afirmație nu este tocmai corectă, din moment ce laturile î.Hrși AC triunghi ABC au diferite dimensiuni: latură î.Hr măsurată în metri, iar latura AC- în secunde.

În mod similar, pentru mișcarea prezentată în Fig. 1.3.1 rândul II, găsim X 0 = 4 m, υ = -1 m/s.

Pe fig. 1.3.2 legea mișcării X (t) al corpului este reprezentat folosind segmente de linie dreaptă. În matematică, astfel de grafice sunt numite liniar pe bucăți. Această mișcare a corpului de-a lungul unei linii drepte nu este uniformă. În diferite secțiuni ale acestui grafic, corpul se mișcă cu viteze diferite, care pot fi determinate și de panta segmentului corespunzător față de axa timpului. La punctele de rupere ale graficului, corpul își schimbă instantaneu viteza. Pe grafic (Fig. 1.3.2), acest lucru se întâmplă la momentele de timp t 1 = -3 s, t 2 = 4 s, t 3 = 7 s și t 4 = 9 s. Conform programului de mișcare, este ușor de găsit că pe intervalul ( t 2 ; t 1) corpul s-a deplasat cu viteza υ 12 = 1 m/s, pe intervalul ( t 3 ; t 2) - la o viteză υ 23 = -4/3 m/s și pe intervalul ( t 4 ; t 3) - cu o viteză υ 34 = 4 m/s.

Trebuie remarcat faptul că în conformitate cu legea liniară pe bucăți a mișcării rectilinie a corpului, distanța parcursă l nu se potrivește cu mișcarea s. De exemplu, pentru legea mișcării prezentată în Fig. 1.3.2, mișcarea corpului în intervalul de timp de la 0 s la 7 s este zero ( s= 0). În acest timp, corpul a parcurs un drum l= 8 m.

Definiţia mechanical movement

Traiectoria mișcării mecanice

Tipuri de mișcare mecanică: mișcare uniformă și neuniformă

Exemple de mișcare uniformă și neuniformă

95. Dați exemple de mișcare uniformă.
Este foarte rar, de exemplu, mișcarea Pământului în jurul Soarelui.

96. Dați exemple de mișcare neuniformă.
Mișcarea mașinii, a aeronavei.

97. Un băiat alunecă pe un munte pe o sanie. Această mișcare poate fi considerată uniformă?
Nu.

98. Stând în vagonul unui tren de călători în mișcare și urmărind mișcarea unui tren de marfă care se apropie, ni se pare că trenul de marfă merge mult mai repede decât mergea trenul nostru de călători înainte de întâlnire. De ce se întâmplă asta?
Față de trenul de călători, trenul de marfă se deplasează cu viteza totală a trenurilor de călători și de marfă.

99. Conducătorul unui autoturism în mișcare este în mișcare sau în repaus în legătură cu:
a) drumuri
b) scaune auto;
c) benzinării;
d) soarele;
e) copaci de-a lungul drumului?
În mișcare: a, c, d, e
În repaus: b

100. Stând în vagonul unui tren în mișcare, privim în fereastră o mașină care merge înainte, apoi pare că staționează și în cele din urmă se întoarce înapoi. Cum putem explica ceea ce vedem?
Inițial, viteza vagonului este mai mare decât viteza trenului. Apoi viteza vagonului devine egală cu viteza trenului. După aceea, viteza vagonului scade în comparație cu viteza trenului.

101. Avionul efectuează o „buclă moartă”. Care este traiectoria mișcării văzută de observatori de la sol?
traiectoria inelului.

102. Dați exemple de mișcare a corpurilor de-a lungul căilor curbe în raport cu pământul.
Mișcarea planetelor în jurul soarelui; mișcarea bărcii pe râu; Zborul de pasăre.

103. Dați exemple de mișcare a corpurilor care au o traiectorie rectilinie în raport cu pământul.
trenul în mișcare; persoană care merge drept.

104. Ce tipuri de mișcare observăm când scriem cu pixul? Cretă?
Egale și inegale.

105. Care părți ale bicicletei, în timpul mișcării sale rectilinie, descriu traiectorii rectilinii față de sol și care sunt curbilinii?
Rectiliniu: ghidon, șa, cadru.
Curbilinii: pedale, roți.

106. De ce se spune că Soarele răsare și apune? Care este organismul de referință în acest caz?
Corpul de referință este Pământul.

107. Două mașini se deplasează de-a lungul autostrăzii, astfel încât o anumită distanță dintre ele să nu se modifice. Indicați cu privire la ce corpuri fiecare dintre ele se află în repaus și față de ce corpuri se mișcă în această perioadă de timp.
Unele față de altele, mașinile sunt în repaus. Vehiculele se deplasează în raport cu obiectele din jur.

108. Săniile se rostogolesc pe munte; mingea se rostogolește pe jgheabul înclinat; piatra eliberată din mână cade. Care dintre aceste corpuri avansează?
Sania se îndreaptă de pe munte și piatra s-a eliberat din mâini.

109. O carte aşezată pe o masă în poziţie verticală (Fig. 11, poziţia I) cade din şoc şi ia poziţia II. Două puncte A și B de pe coperta cărții descriu traiectoriile AA1 și BB1. Putem spune că cartea a avansat? De ce?

Secțiuni