Поступательное движение тела в физике

В чем измеряется скорость 4 класс?

Взаимосвязь скорости, времени, расстояния — Скорость, время и расстояние связаны между собой очень крепко. Одно без другого даже сложно представить. Если известны скорость и время движения, то можно найти расстояние. Оно равно скорости, умноженной на время: s = v × t. Задачка 1. Мы вышли из дома и направились в гости в соседний двор. Мы дошли до соседнего двора за 15 минут. Фитнес-браслет показал, что наша скорость была 50 метров в минуту. Какое расстояние мы прошли? Как рассуждаем: Если за одну минуту мы прошли 50 метров, то сколько таких пятьдесят метров мы пройдем за 10 минут? Умножив 50 метров в минуту на 15 минут, мы определим расстояние от дома до магазина: v = 50 м/мин t = 15 мин s = v × t = 50 × 15 = 750 (м) Ответ: мы прошли 750 метров. Если известно время и расстояние, то можно найти скорость: v = s : t. Задачка 2. Двое школьников решили проверить, кто быстрее добежит от двора до спортплощадки. Расстояние между двором и площадкой — 100 метров. Первый школьник добежал за 25 секунд, второй за 50 секунд. Кто добежал быстрее? Как рассуждаем: Быстрее добежал тот, кто за 1 секунду пробежал большее расстояние. Говорят, что у него скорость движения больше. В этой задаче скорость школьников — это расстояние, которое они пробегают за 1 секунду. Чтобы найти скорость, нужно расстояние разделить на время движения. Найдем скорость первого школьника: для этого разделим 100 метров на время движения первого школьника, то есть на 25 секунд: 100 : 25 = 4 Если расстояние дано в метрах, а время движения в секундах, то скорость измеряется в метрах в секунду (м/с). Если расстояние дано в километрах, а время движения в часах, скорость измеряется в километрах в час (км/ч). В нашей задаче расстояние дано в метрах, а время в секундах. Значит, будем измерять скорость в метрах в секунду (м/с).100 м : 25 с = 4 м/с Так мы узнали, что скорость движения первого школьника 4 метра в секунду. Теперь найдем скорость движения второго школьника. Для этого разделим расстояние на время движения второго школьника, то есть на 50 секунд: 100 : 50 = 2 Значит, скорость движения второго школьника составляет 2 метра в секунду. Сейчас можно сравнить скорости движения каждого школьника и узнать, кто добежал быстрее.4 (м/с) > 2 (м/с) Скорость первого школьника больше. Значит, он добежал до спортивной площадки быстрее. Ответ: первый школьник добежал быстрее. Если известны скорость и расстояние, то можно найти время: t = s : v. Задачка 3. От школы до стадиона 500 метров. Мы должны дойти до него пешком. Наша скорость будет 100 метров в минуту. За какое время мы дойдем до стадиона из школы? Как рассуждаем: Если за одну минуту мы будем проходить 100 метров, то сколько таких минут со ста метрами будет в 500 метрах? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно 500 метров разделить на расстояние, которое мы будем проходить за одну минуту, то есть на 100. Тогда мы получим время, за которое дойдем до стадиона: s = 500 м v = 100 м/мин t = s : v = 500 : 100 = 5 (мин) Ответ: от школы до стадиона мы дойдем за 5 минут. Специально для уроков математики можно распечатать или нарисовать самостоятельно такую таблицу, чтобы быстрее запомнить и применять формулы скорости, времени, расстояния.

Упражнения

Упражнение №1

Можно ли считать автомобиль материальной точкой в следующих уловиях:а) при определении пути, который он прошел за $2 \space ч$, двигаясь со средней скоростью, равной $80 \frac{км}{ч}$;б) при обгоне им другого автомобиля?

Посмотреть ответ

Скрыть

Ответ:

В первом случае за указанное время автомобиль пройдет путь:$s = \upsilon_{ср} t$,$s = 80 \frac{км}{ч} \cdot 2 \space ч = 160 \space км$.

Очевидно, что такое расстояние намного больше размеров самого автомобиля. Поэтому в данном случае мы можем рассматривать его как материальную точку.

Во втором случае (когда автомобиль идет на обгон) мы не можем считать его материальной точкой. Ведь в этом случае для нас будут важны габариты автомобиля и движение отдельных его точек.

Упражнение №2

Самолет совершает перелет из Москвы во Владивосток. Может ли рассматривать самолет как материальную точку диспетчер, наблюдающий за его движением; пассажир этого самолета?

Посмотреть ответ

Скрыть

Ответ:

Диспетчер, являющийся телом отсчета, может рассматривать самолет как материальную точку, потому что размеры самолета намного меньше пролетаемого им расстояния.

А вот пассажир самолета не может принимать его за материальную точку, ведь он движется вместе с ним.

Упражнение №3

Когда говорят о скорости машины, поезда и других транспортных средств, тело отсчета обычно не указывают. Что подразумевают в этом случае под телом отсчета?

Посмотреть ответ

Скрыть

Ответ:

В случаях, когда речь идет о скоростях транспортных средств, под телом отсчета обычно подразумевают земную поверхность или любое тело, находящееся в состоянии покоя относительно Земли.

Упражнение №4

Мальчик стоял на земле и наблюдал, как его младшая сестра каталась на карусели. После катания девочка сказала брату, что и он сам, и дома, и деревья быстро проносились мимо нее. Мальчик же стал утверждать, что он вместе с домами и деревьями был неподвижен, а двигалась сестра. Относительно каких тел отсчета рассматривали движение девочка и мальчик? Объясните, кто прав в споре.

Посмотреть ответ

Скрыть

Ответ:

Наблюдающий за каруселью мальчик рассматривал движение карусели относительно поверхности Земли. Так, ни деревья, ни дома, ни сам мальчик не двигались относительно друг друга. Двигались только карусель и девочка на ней.

Девочка же рассматривала движение относительно своего сиденья карусели. Поэтому для нее в движении находились все остальные окружающие предметы (деревья, дома и др.)

Получается, что в этом споре правы оба. Просто брат с сестрой рассматривали движение относительно разных тел отсчета.

Упражнение №5

Относительно какого тела отсчета рассматривают движение, когда говорят: 

• скорость ветра равна $5 \frac{м}{с}$;
• бревно плывет по течению реки, поэтому его скорость равна нулю;
• скорость плывущего по реке дерева равна скорости течения воды в реке;
• любая точка колеса движущегося велосипеда описывает окружность;
• Солнце утром восходит на востоке, в течение дня движется по небу, а вечером заходит на западе?

Посмотреть ответ

Скрыть

Ответ:

• скорость ветра оценивают относительно поверхности Земли;
• плывущее бревно рассматривают относительно поверхности реки, которая сама находится в движении;
• дерево плывет со скоростью течения воды в реке, если рассматривать его движение относительно берега;
• точки колеса велосипеда движутся по окружности относительно самого велосипеда;
• движение Солнца по небу рассматривается относительно линии горизонта.

Молекулярная физика

Химическое количество вещества находится по одной из формул:

Масса одной молекулы вещества может быть найдена по следующей формуле:

Связь массы, плотности и объёма:

m = pV

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа:

Определение концентрации задаётся следующей формулой:

n = N/V

Для средней квадратичной скорости молекул имеется две формулы:

Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы:

Постоянная Больцмана, постоянная Авогадро и универсальная газовая постоянная связаны следующим образом:

Следствия из основного уравнения МКТ:

p = nkT pV = NkT

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева):

pV = vRT

Газовые законы

Закон Бойля-Мариотта:

Если m = const и T = const, то: pV = const

Закон Гей-Люссака:

Закон Шарля:

Универсальный газовый закон (Клапейрона):

Давление смеси газов (закон Дальтона):

p = p1 + p2 +p3 + …

Тепловое расширение тел. Тепловое расширение газов описывается законом Гей-Люссака. Тепловое расширение жидкостей подчиняется следующему закону:

Для расширения твердых тел применяются три формулы, описывающие изменение линейных размеров, площади и объема тела:

Как измеряется поступательная скорость

Поступательная скорость — это величина, которая позволяет определить, насколько быстро тело перемещается по прямой на определенное расстояние в единицу времени. Для измерения этой скорости используется соответствующая система единиц.

В международной системе единиц (СИ) поступательная скорость измеряется в метрах в секунду (м/с). Например, если тело перемещается на 10 метров за 5 секунд, его поступательная скорость будет равна 2 м/с.

В то же время, в некоторых случаях, расстояние может быть измерено в других единицах длины, например, в километрах (км) или футах (фт), а время может быть измерено в минутах (мин) или часах (ч). В таких случаях необходимо преобразовать единицы измерения, чтобы получить поступательную скорость в метрах в секунду.

Для преобразования единиц измерения расстояния и времени в СИ можно использовать следующие соотношения:

• 1 километр = 1000 метров
• 1 фут = 0,3048 метра
• 1 час = 3600 секунд
• 1 минута = 60 секунд

Например, если тело перемещается на расстояние 5 километров за 30 минут, необходимо преобразовать километры в метры и минуты в секунды:

5 километров = 5 * 1000 = 5000 метров

30 минут = 30 * 60 = 1800 секунд

Измеряем поступательную скорость можно вычислить, разделив пройденное расстояние на время:

Поступательная скорость = Пройденное расстояние / Время

Поступательная скорость = 5000 м / 1800 с = 2,78 м/с

Таким образом, поступательная скорость в данном примере будет равна 2,78 м/с.

Сколько сколько скорость света?

В вакууме — Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 с Наиболее точное измерение скорости света 299 792 458 ± 1,2 м / с на основе эталонного метра было проведено в 1975 году,

В планковской системе единиц скорость света в вакууме равна 1. Можно сказать, что свет проходит 1 планковскую длину за планковское время, но в планковской системе единиц скорость света является основной единицей, а единицы времени и расстояния — производными (в отличие от СИ, где основными являются метр и секунда ). В природе со скоростью света распространяются (в вакууме): Массивные частицы могут иметь скорость, приближающуюся почти вплотную к скорости света, но всё же не достигающую её точно.

Существует, однако, проблема « запутанных состояний » частиц, которые, судя по всему, «узнают» о состоянии друг друга мгновенно, Однако и в этом случае сверхсветовой передачи информации не происходит, поскольку для передачи информации таким способом необходимо привлечь дополнительный классический канал передачи со скоростью света,,

Система отсчета

Координатные оси

Чтобы определить положение тела в пространстве в какой-то момент его движения, мы используем координаты (рисунок 8).

Рисунок 8. Использование координат

В каком случае положение движущегося тела можно задать с помощью одной координатной оси?

Если рассматриваемое тело движется прямолинейно, то нам достаточно одной координатной оси для определения его положения.

Так, если мы возьмем тележку с капельницей и заставим ее двигаться по столу прямолинейно и поступательно, то ее положение в любой момент времени мы смоем определить с помощью линейки (рисунок 9).

Рисунок 9. Пример использования одной координатной оси для определения положения тела

В данном случае линейка расположена вдоль траектории движения тележки, которую мы принимаем за материальную точку. Линейка здесь — тело отсчета, а ее шкала — координатная ось. Положение тележки с капельницей будет определяться относительно нулевого деления линейки.

Так, велосипедиста, едущего равномерно по прямой дороге, мы тоже можем принять за материальную точку, а, например, дерево — за тело отсчета (рисунок 10). Положение велосипедиста мы можем определить, используя систему координат из всего одной координатной оси, связанной с деревом.

Рисунок 10. Пример использования одной координатной оси для определения положения тела

Может ли потребоваться больше координатных осей?

Вспомните движение мела по школьной доске. Это будет движением по плоскости. Здесь нам и потребуется вторая координатная ось (рисунок 11).

Рисунок 11. Пример использования двух координатных осей

Три координатные оси нам понадобятся, если мы будет рассматривать движение тела в трехмерном пространстве. Например, движение вертолета (рисунок 12). Здесь мы будем использовать систему координат, связанную с телом отсчета и состоящую из трех взаимно перпендикулярных координатных осей.

Рисунок 12. Пример использования трех координатных осей

Прибор для определения времени

Во всех этих примерах, чтобы определить путь, который тело пройдет за определенное время, или его скорость, нам будет недостаточно координатной оси (или нескольких осей). Потребуется прибор для измерения времени — часы.

В случае с тележкой роль часов будет играть капельница. Из нее через равные промежутки времени падает капля. Поворачивая кран, мы можем настроить капельницу таким образом, чтобы капля падала раз в секунду. Потом мы можем посчитать количество промежутков между следами капель на столе и определить промежуток времени.

Выводы

Для определения положения движущегося тела в любой момент времени, вида движения, скорости тела и некоторых других характеристик движения необходимы тело отсчета, связанная с ним система координат (или одна координатная ось, если тело движется вдоль прямой) и прибор для измерения времени.

Так мы подошли к новому определению. Что такое система отсчета?

{"questions":,"answer":}}}]}

Материальная точка — что это такое

Решение задач в физике часто подразумевает замену реального тела точкой в модельном мире. При этом остается важным ее положение в пространстве, а также масса. Такая точка получила название материальной, а ее размерами и вращением вокруг собственной оси пренебрегают.

Понятие материальной точки вводится для того, чтобы в ходе решения поставленных задач определить координату тела, его скорость. 

К примеру, для того чтобы запустить на другую планету с Земли космический корабль, необходимо рассчитать, каковы ее точные координаты, как они меняются с течением времени. Задать координаты такого тела можно с помощью системы координат, однако это трудно сделать, если не принять все тело за одну материальную точку. Ведь в полноценном теле каждая точка имеет свои координаты, учесть которые нереально.

Когда заменяют реальное тело материальной точкой, оставляют обязательными его две характеристики: положение в пространстве и массу. Для того чтобы на языке физики описать эти характеристики, для массы пользуются определенным числом, а для положения — задают координаты в выбранной системе координат.

Если в задаче оговаривается взаимодействие нескольких тел (в т. ч. молекул идеального газа), то для модельного мира рассматривается такое понятие, как система материальных точек.

Как измерить скорость?

Самый удобный и точный способ измерения — это измерение при помощи радара, который излучает электромагнитный сигнал в сторону автомобиля. Отразившись от движущегося автомобиля, сигнал приходит обратно на антенну радара, при этом частота отражённого сигнала зависит от скорости машины.

В чем измеряется работа в физике?

Механическая работа. Единицы работы. — В обыденной жизни под понятием «работа» мы понимаем всё. В физике понятие работа несколько иное. Это определенная физическая величина, а значит, ее можно измерить. В физике изучается прежде всего механическая работа,

Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело (например, сила трения), уменьшает скорость его движения. Желая передвинуть шкаф, мы с силой на него надавливаем, но если он при этом в движение не приходит, то механической работы мы не совершаем.

1. Можно представить себе случай, когда тело движется без участия сил (по инерции), в этом случае механическая работа также не совершается.
2. Итак, механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется,
3. Нетрудно понять, что чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути, Поэтому, условились измерять механическую работу произведением силы на путь, пройденный по этому направлению этой силы: работа = сила × путь или A = Fs, где А — работа, F — сила и s — пройденный путь.

За единицу работы принимается работа, совершаемая силой в 1Н, на пути, равном 1 м. Единица работы — джоуль ( Дж ) названа в честь английского ученого Джоуля. Таким образом, 1 Дж = 1Н · м. Используется также килоджоули ( кДж ),1 кДж = 1000 Дж. Формула А = Fs применима в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.

Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу. Если же движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, например, силы трения скольжения, то данная сила совершает отрицательную работу.

A = -Fs. Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает, работа равна нулю: A = 0. В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом — работа. Пример, Вычислите работу, совершаемую при подъеме гранитной плиты объемом 0,5 м3 на высоту 20 м.

Плотность гранита 2500 кг/м 3, Запишем условие задачи, и решим ее. Дано : V = 0,5 м 3 ρ = 2500 кг/м 3 h = 20 м Решение : A = Fs, где F -сила, которую нужно приложить, чтобы равномерно поднимать плиту вверх. Эта сила по модулю равна силе тяж Fтяж, действующей на плиту, т.е.

В чем измеряется время в физике?

table>

Классическая механика
История
показать Фундаментальные понятия
показать Формулировки
показать Разделы
показать Учёные
См. также: Портал:Физика

У этого термина существуют и другие значения, см. Время (значения), Вре́мя — форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения, Одно из основных понятий философии и физики, мера длительности существования всех объектов, характеристика последовательной смены их состояний в процессах и самих процессов, изменения и развития, а также одна из координат единого пространства-времени, представления о котором развиваются в теории относительности,

• В философии — это необратимое течение (протекающее лишь в одном направлении — из прошлого, через настоящее в будущее ),
• В метрологии — физическая величина, одна из семи основных величин Международной системы величин ( англ.
• International System of Quantities, фр.
• Système International de grandeurs, ISQ), а единица измерения времени « секунда » — одна из семи основных единиц в Международной системе единиц (СИ) ( фр.

Le Système International d’Unités, SI, англ. International System of Units, SI ).

В чем измеряется путь в физике?

Путь обычно измеряется в километрах, иногда в метрах и миллиметрах. Скорость измеряется обычно в километрах в час, иногда в метрах в минуту, иногда встречается метры в секунду, километры в минуту.

Чему равна скорость?

Формула, чему равна скорость? Здравствуйте, подскажите пожалуйста формулу, как найти скорость. Спасибо. Формула, чему равна скорость? обновлено: 18 апреля, 2018 автором: Научные Статьи.Ру Здравствуйте. Скорость движения равняется пройденному пути, делённое на время.

Основная задача механики

Это строки из замечательного произведения Марка Твена «Приключения Тома Сойера»

Том целый день копался в земле то у дерева, то на холме, но клада так и не нашел. Прежде, чем отправиться за кладом, надо знать, где он находится.

Умение найти положение любого тела в данный момент времени и есть основная задача механики. Эту задачу решают диспетчеры, отправляющие поезд в путь. Они должны знать, как двигаются поезда, иначе – авария. Отправляя самолет в рейс, ракету в полет, специальные службы просчитывают траектории их движения. Космический корабль в огромных просторах космоса должен встретиться и состыковаться со станцией. Для этого надо произвести точнейшие расчеты, чтобы избежать ошибок, приводящих к неудаче.

Почему Том Сойер не мог решить основную задачу механики? Чтобы определить положение тела, надо знать еще какое-то тело, от которого вести отсчет расстояния, и направление, куда это расстояние отмерять. Герои «Острова сокровищ» (автор книги Роберт Стивенсон) смогли найти место, где лежал клад, так как у них была информация о направлении поиска и о дереве, от которого надо вести отсчет расстояния.

Так было написано на карте, которая вела к кладу на острове Сокровищ.

Стоит разобраться в записке на карте. Итак, высокое дерево – это тело, от которого надо вести отсчет расстояния в указанном направлении. Дано и расстояние — «в десяти саженях». Основная задача механики здесь решается.

Чтобы определить, где находится тело на прямой, на плоскости, в пространстве, нужно знать:

Если соединить по прямой тело отсчета с местом, где оказалось движущееся тело, получится отрезок, имеющий длину и направление (в сторону от тела отсчета до нового положения). Этот отрезок называется перемещением. Для обозначения используется буква s, но в отличие от пройденного пути над буквой ставится стрелка, так как перемещение есть векторная величина. Пройденный путь – это скаляр, он имеет только длину.

Итак, перемещение  — это вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела.

(Источник)

Имея тело отсчета и перемещение, легко можно справиться с основной задачей механики.

При движении тела по прямой численные значения перемещения и пройденного пути совпадают и находятся по формуле s = v ∙ t. А если движение криволинейно? Вот три различных примера.

1. На соревнованиях по ориентированию, двигаясь от старта строго по компасу на северо-восток, Миша прошел 670 м. В этом случае 670м – это и пройденный мальчиком путь, и модуль вектора перемещения, направление которого задано.
2. Дима с Сережей отправились в лес за грибами. В лес они зашли от столба с пометкой 5 км. Набрав по корзинке грибов, друзья через 2 ч вышли на шоссе у столба с пометкой 6 км. Разве ребята прошагали по лесу 1 км? В этом случае перемещение мальчиков направлено от первого столба ко второму и по модулю равно 1 км. А вот пройденный путь, который прошли мальчики за 2 ч, двигаясь по сложной траектории, составляет несколько километров.
3. Братья Чук и Гек после прогулки вернулись домой. Начало совпадает с концом пути. Перемещение братьев получается равным нулю. За время прогулки дети прошли несколько метров, значит пройденный путь, в отличие от перемещения, нулю не равен.

Итак:

Основные понятия и законы динамики

Часть механики, изучающая причины, вызвавшие ускорение тел, называется динамикой

Первый закон Ньютона:
Cуществуют такие системы отсчёта, относительно которых тело сохраняет свою скорость постоянной или покоится, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.
Свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при уравновешенных внешних силах, действующих на него, называется инертностью. Явление сохранения скорости тела при уравновешенных внешних силах называют инерцией. Инерциальными системами отсчёта называют системы, в которых выполняется первый закон Ньютона.

Принцип относительности Галилея:во всех инерциальных системах отсчёта при одинаковых начальных условиях все механические явления протекают одинаково, т.е. подчиняются одинаковым законамМасса — это мера инертности телаСила — это количественная мера взаимодействия тел.

Второй закон Ньютона:Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение, сообщаемое этой силой:
$F{→} = m⋅a{→}$

Сложение сил заключается в нахождении равнодействующей нескольких сил, которая производит такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил.

Третий закон Ньютона: Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, расположены на одной прямой, равны по модулю и противоположны по направлению:
$F_1{→} = -F_2{→} $

III закон Ньютона подчёркивает, что действие тел друг на друга носит характер взаимодействия. Если тело A действует на тело B, то и тело B действует на тело
A (см. рис.).
Или короче, сила действия равна силе противодействия. Часто возникает вопрос: почему лошадь тянет сани, если эти тела взаимодействуют с равными силами? Это возможно только за счёт взаимодействия с третьим телом — Землёй. Сила, с которой копыта упираются в землю, должна быть больше, чем сила трения саней о землю. Иначе копыта будут проскальзывать, и лошадь не сдвинется с места.
Если тело подвергнуть деформации, то возникают силы, препятствующие этой деформации. Такие силы называют силами упругости.

Закон Гука записывают в виде
где k — жёсткость пружины, x — деформация тела. Знак «−» указывает, что сила и деформация направлены в разные стороны.

При движении тел друг относительно друга возникают силы, препятствующие движению. Эти силы называются силами трения. Различают трение покоя и трение скольжения. Сила трения скольжения подсчитывается по формуле
где N — сила реакции опоры, µ — коэффициент трения.
Эта сила не зависит от площади трущихся тел. Коэффициент трения зависит от материала, из которого сделаны тела, и качества обработки их поверхности.

Трение покоя возникает, если тела не перемещаются друг относительно друга. Сила трения покоя может меняться от нуля до некоторого максимального значенияГравитационными силами называют силы, с которыми любые два тела притягиваются друг к другу.

Закон всемирного тяготения:Весом телаСила тяжестиНевесомостьюИскусственный спутник ЗемлиПервая космическая скорость

1.3. Основные понятия и законы статики и гидростатики

устойчивое, неустойчивое и безразличное.устойчивое равновесие.неустойчивое положениебезразличноеПлечом силыУсловие равновесия рычага:Давлениемзакон Паскаля:Гидравлический прессA1 = A2.силой Архимедазакон Архимеда_{жидкпогр}Условие плавания тела

1.4. Законы сохранения

Импульсом телаимпульсом силы.закон сохранения импульсаМеханической работойМощностьэнергией.кинетическую и потенциальную.кинетической энергией.потенциальной энергией.Энергия сжатой пружины:механическую энергию.закон сохранения механической энергии

1.5. Механические колебания и волны

КолебаниямиГармоническими колебаниямиамплитудой колебанийПериодом TЧастотой периодических колебаний-1Математическим маятникомПериод колебаний математического маятникаПериод колебаний груза на пружинеРаспространение колебаний в упругих средах.поперечнойпродольнойДлиной волныЗвуковыми волнами

Определение, физический смысл

К примеру, для описания движения самолета используют понятие «средняя скорость». Для ее определения пренебрегают реальными размерами самолета, принимая его за материальную точку. В то же время, если необходимо оценить силу сопротивления воздуха, действующую во время полета, самолет нельзя принимать за материальную точку, поскольку величина силы сопротивления определяется формой самолета и скоростью его движения.

Рассмотрим объект, который движется поступательно, например, человека, поднимающегося вверх на эскалаторе. Его размеры можно считать соизмеримыми с длиной ступеней эскалатора.

Когда в условии задачи говорится, что человек совершает поступательное движение, его можно считать материальной точкой, определять его скорость, путь, перемещение и т. п. Если к тому же такое движение тела прямолинейно, определить его положение легко, зная хотя бы одну координату.

Еще одним вариантом движения является вращательное. При нем все точки совершают движение по окружности, центры которых занимают определенное положение на одной и той же прямой — линии (оси) вращения.

Кинематика

Раздел кинематики отвечает на вопросы о том, как именно происходит механическое движение тела.

Механическое движение 

Механическое движение — это перемещение тела с течением времени и относительно других объектов в пространстве. 

Для расчета этих изменений понадобится система отсчета, которая состоит из:

• объекта, относительно которого будет происходить отсчет движения;
• системы координат, в которой находится объект отсчета;
• часов (для измерения времени).

В системе отсчета метр является единицей длины, а секунда — единицей времени.

Другими важными определениями в кинематике являются:

1. Материальная точка — это объект, размеры которого можно не учитывать в расчетах.  
2. Траектория движения тела (линия, по которой движется объект).
3. Путь, пройденный телом (определенный участок траектории, пройденный объектом за определенное время).

Существует 2 вида движения согласно траектории:

• прямое;
• криволинейное.

Поступательное и вращательное движение твердого тела

В кинематике выделяют два вида движения:

• поступательное;
• вращательное.

Поступательное движение — это движение твердого тела, при котором все его точки проходят одну и ту же траекторию и в любой момент времени обладают одинаковыми по направлению и величине векторами скорости и ускорения, синхронно меняющихся для любой точки объекта.

Вращательное движение — это вид механического движения, при котором материальное тело проходит траекторию окружности. При этом все точки тела описывают окружности, которые находятся в параллельных плоскостях. Центры всех окружностей находятся на одной прямой, которая перпендикулярна к плоскостям окружностей (называется осью вращения).

Кинематические уравнения движения

Определение местоположения материальной точки в пространстве можно осуществить двумя способами:

• учитывая зависимость координат от времени;
• учитывая зависимость от времени радиус-вектора.

Эту зависимости можно представить в виде кинематических уравнений движения:

\(x=x\left(t\right) \)

\(y=y\left(t\right)\)

\(z=z\left(t\right)\)

или 

\(\vec r=\vec r\left(t\right)\)

Нулевой вектор на данной иллюстрации — это радиус-вектор положения точки в начальный момент времени.

Кинематические характеристики (скорость, ускорение)

Основными кинематическими характеристиками являются:

• скорость;
• ускорение.

Скорость \((\vec v)\) — это векторная величина, которая характеризует направление и быстроту движения.

Среднюю скорость можно вычислить по формуле:

\(\vec v=\frac{\Delta\vec r}{\Delta t}\)

где \(\Delta\vec r \) — перемещение, \(\Delta t\) — время, за которое это перемещение произошло.

Символом \(∆\) обозначается разность однотипных величин или совсем маленьких интервалов.

Мгновенная скорость может быть вычислена тогда, когда \(\Delta t\rightarrow0\) и вектор перемещения совпадает с путем перемещения:

\(\vec v=\frac{d\vec r}{dt}=\frac{dS}{dt}\)

Ускорение тела (a) является величиной, равной отношению изменения скорости движения тела к длительности промежутка времени, за которое это изменение скорости произошло. Оно рассчитывается по формуле:

\(a=\frac{\Delta V}{\Delta t}\)

Мгновенным ускорение будет являться тогда, когда среднее ускорение за промежуток ∆t → 0, м/с²:

\(a=\frac{dv}{dt}\)