Изменение скорости за единицу времени называется ускорением. Это физическая величина, которая показывает, как быстро меняется скорость движения объекта. Ускорение может быть положительным, если скорость увеличивается, или отрицательным, если скорость уменьшается.
Ускорение измеряется в метрах в секунду в квадрате (м/с²) и играет ключевую роль в кинематики и динамике, а также в различных областях физики, таких как механика и аэродинамика. Понимание ускорения позволяет анализировать движение тел и предсказывать их дальнейшее поведение.
КИНЕМАТИКА
Механика — раздел физики, изучающий закономерности движения. Кинематика — раздел механики, который изучает движение без рассмотрения причин его вызывающих. Механическое движение — это изменение положения тела или его частей относительно других тел с течением времени. Тело отсчета — тело относительно которого рассматривается движение.
Материальная точка — тело, размерами и формой которого можно пренебречь в условиях рассматриваемой задачи. Траектория — условная линия, по которой движется тело. Путь — длинна траектории. Перемещение — вектор соединяющий начальное и конечное положение тела.
Существуют различные классификации механического движения. К примеру если тело движется с постоянной скоростью то такое движение называют равномерным движением, если скорость в процессе движения меняется, то соответственно такое движение будет уже неравномерным. Так же движение может быть прямолинейным или криволинейным, в зависимости от траектории движения.
Прямолинейное движение
Прямолинейное движение – вид движения, когда траекторией является прямая линия.
Мы уже сказали что, движение — это изменение положения тела или его частей относительно других тел с течением времени. Соответственно помимо траектории движения и перемещения важной характеристикой будет еще и быстрота этого движения или скорость
Скорость
Скорость — быстрота изменения положения тела в пространстве.
Скорость при равномерном движении, то есть при движении когда она не меняется на всем пути, определяется как отношение пройденного пути ко времени.
При неравномерном движении отношение пройденного пути ко времени будет называться средней скоростью.
Если определить среднюю скорость за бесконечно маленький промежуток времени, то такая скорость будет называться мгновенной. То есть скоростью здесь и сейчас, в данный момент времени.
Ускорение — изменение скорости за единицу времени.
Ускорение является векторной величиной, и если вектор скорости и вектор ускорения лежат на одной прямой, то меняется модуль скорости (то есть тело либо увеличивает свою скорость, либо замедляется). Если ускорение перпендикулярно скорости, то скорость меняет свое направление. Движение с постоянным ускорением называется равноускоренным если скорость увеличивается, или равнозамедленным, если она равномерно уменьшается.
Уравнения описывающие мгновенную скорость и перемещение при прямолинейном движении с постоянным ускорением (прямолинейном равноускоренном движении):
Криволинейное движение
Криволинейное движение в пространстве, зачастую рассматривается через проекции соответствующих векторов скорости и ускорения на оси x,y,z. А дальше для каждой отдельной оси мы имеем дело с уравнениями рассмотренными выше. Координаты движущейся материальной точки в декартовой системе координат.
Движение в поле тяжести Земли
На все тела находящиеся в гравитационном поле Земли будет действовать вертикально вниз сила тяжести, а значит по вертикальной оси мы будем иметь дело с равноускоренным движением, с ускорением g=9.8 м/c 2 . Что же касается горизонтальной оси, то здесь как правило движение будет рассматриваться как равномерное. При условии конечно что на тело не действуют никакие силы кроме силы тяжести. Вертикальная ось
Горизонтальная ось
Движение тела брошенного под углом к горизонту
Время, дальность и максимальная высота полета.
Проекции скоростей
Движение по окружности
Одной из разновидностей криволинейного движения является движение по окружности, когда траектория движения представляет собой окружность. Вращение — разновидность движения тела, при котором любые точки взятые на теле будут двигаться по круговой траектории относительно общей прямой, называемой осью вращения.
Для описания движения по окружности можно выделить два вида скоростей. Линейную и угловую. Линейная скорость при равномерном движении по окружности. Отношение длины окружности к периоду (Т), времени за который совершен полный оборот.
Угловая скорость при движении по окружности — это отношение изменения угла поворота тела относительно оси вращения, ко времени за которое это изменение произошло. Так как один полный оборот в радианной мере соответствует , а время полного оборота это период, то угловую скорость можно найти как:
Связь линейной и угловой скоростей
Центростремительное ускорение — быстрота изменения направления вектора скорости при движении по криволинейным траекториям. Центростремительное ускорение при равномерном движении по окружности.
- Наши соцсети:
Прямолинейное движение – вид движения, когда траекторией является прямая линия. [/lt_alert]—>
Ускоренное движение
Ускоренное движение является одной из ключевых тем в курсе физики для 10 класса. Это понятие охватывает широкий спектр явлений, связанных с изменением скорости тела с течением времени. Важно понимать, что ускорение — это не просто изменение скорости, а и изменение направления движения. Таким образом, даже если объект движется с постоянной скоростью, но при этом меняет направление, он также ускоряется.
Ускорение определяется как изменение скорости за единицу времени. Это можно выразить формулой: a = (Vf — Vi) / t, где a — ускорение, Vf — конечная скорость, Vi — начальная скорость, а t — время, за которое произошло это изменение. Ускорение может быть положительным, если скорость увеличивается, или отрицательным, если скорость уменьшается. В последнем случае мы говорим о замедлении.
Существует несколько типов ускоренного движения, среди которых наиболее распространены равномерно ускоренное движение и неравномерно ускоренное движение. Равномерно ускоренное движение характеризуется постоянным ускорением, что означает, что скорость тела изменяется равномерно на протяжении всего времени. Примером такого движения может служить свободное падение, где ускорение равно ускорению свободного падения (g ≈ 9,81 м/с²).
Неравномерно ускоренное движение, в свою очередь, имеет переменное ускорение. Это означает, что скорость тела меняется неравномерно, и для его описания необходимо использовать более сложные математические модели. Примеры неравномерного ускоренного движения можно наблюдать в различных ситуациях, таких как движение автомобиля по извилистой дороге или движение метеорита в атмосфере.
При изучении ускоренного движения важным аспектом является графический анализ. Графики зависимости скорости от времени и перемещения от времени позволяют визуально оценить поведение движущегося объекта. На графике скорости от времени для равномерно ускоренного движения мы увидим прямую линию, наклон которой соответствует значению ускорения. Для неравномерного движения график будет иметь более сложную форму, что указывает на изменение ускорения.
Кроме того, в контексте ускоренного движения стоит рассмотреть законы Ньютона, которые описывают взаимодействие тел и их движение под воздействием сил. Первый закон Ньютона говорит о том, что тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не подействует внешняя сила. Второй закон связывает силу, массу и ускорение, формулируя уравнение F = ma, где F — сила, m — масса, а a — ускорение. Третий закон утверждает, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.
Понимание ускоренного движения имеет множество практических применений в различных областях науки и техники. Например, в автомобильной промышленности инженеры используют эти принципы для разработки безопасных и эффективных транспортных средств. В астрономии изучение движения планет и космических объектов также основано на законах ускоренного движения. Важно отметить, что ускорение — это фундаментальная величина, которая помогает объяснить множество физических явлений в нашем мире.
Ускоренное движение — это важная тема, которая охватывает как теоретические, так и практические аспекты физики. Понимание этого явления позволяет не только решать задачи, связанные с движением тел, но и глубже осознать законы природы, которые управляют нашим миром. Изучение ускоренного движения открывает двери для дальнейших исследований и понимания более сложных физических концепций, таких как кинематика и динамика.
Криволинейное движение
Криволинейное движение – это движение, траектория которого представляет собой кривую линию (например, окружность, эллипс, гиперболу, параболу). Примером криволинейного движения является движение планет, конца стрелки часов по циферблату и т.д. В общем случае скорость при криволинейном движении изменяется по величине и по направлению.
Криволинейное движение материальной точки считается равномерным движением, если модуль скорости постоянен (например, равномерное движение по окружности), и равноускоренным, если модуль и направление скорости изменяется (например, движение тела, брошенного под углом к горизонту).
Рис. 1.19. Траектория и вектор перемещения при криволинейном движении.
При движении по криволинейной траектории вектор перемещения направлен по хорде (рис. 1.19), а l – длина траектории. Мгновенная скорость движения тела (то есть скорость тела в данной точке траектории) направлена по касательной в той точке траектории, где в данный момент находится движущееся тело (рис. 1.20).
Рис. 1.20. Мгновенная скорость при криволинейном движении.
Криволинейное движение – это всегда ускоренное движение. То есть ускорение при криволинейном движении присутствует всегда, даже если модуль скорости не изменяется, а изменяется только направление скорости. Изменение величины скорости за единицу времени – это тангенциальное ускорение:
Где vτ, v0 – величины скоростей в момент времени t0 + Δt и t0 соответственно.
Тангенциальное ускорение в данной точке траектории по направлению совпадает с направлением скорости движения тела или противоположно ему.
Нормальное ускорение — это изменение скорости по направлению за единицу времени:
Нормальное ускорение направлено по радиусу кривизны траектории (к оси вращения). Нормальное ускорение перпендикулярно направлению скорости.
Центростремительное ускорение – это нормальное ускорение при равномерном движении по окружности.
Полное ускорение при равнопеременном криволинейном движении тела равно:
Движение тела по криволинейной траектории можно приближённо представить как движение по дугам некоторых окружностей (рис. 1.21).
Рис. 1.21. Движение тела при криволинейном движении.
