23.09.2019

Postoj zrýchlenia. Rovnomerne zrýchlený pohyb, vektor zrýchlenia, smer, výchylka. Vzorce, definície, zákony - školenia


Napríklad auto, ktoré sa začne pohybovať, sa pohybuje rýchlejšie, pretože zvyšuje rýchlosť. V bode, kde sa pohyb začína, je rýchlosť auta nulová. Keď sa auto začne pohybovať, zrýchli na určitú rýchlosť. Ak potrebujete zabrzdiť, auto nebude schopné zastaviť okamžite, ale časom. To znamená, že rýchlosť auta bude mať tendenciu k nule - auto sa začne pomaly pohybovať, až kým sa úplne nezastaví. Ale fyzika nemá pojem „spomalenie“. Ak sa telo pohybuje a znižuje rýchlosť, tento proces sa tiež nazýva zrýchlenie, ale so znamienkom „-“.

Stredné zrýchlenie sa nazýva pomer zmeny rýchlosti k časovému úseku, počas ktorého k tejto zmene došlo. Vypočítajte priemerné zrýchlenie pomocou vzorca:

kde to je . Smer vektora zrýchlenia je rovnaký ako smer zmeny rýchlosti Δ = - 0

kde 0 je počiatočná rýchlosť. V určitom okamihu t 1(pozri obrázok nižšie) pri tele 0. V určitom okamihu t 2 telo má rýchlosť. Na základe pravidla odčítania vektora určíme vektor zmeny rýchlosti Δ = - 0. Odtiaľ vypočítame zrýchlenie:

.

V sústave SI jednotka zrýchlenia nazývaný 1 meter za sekundu za sekundu (alebo meter za sekundu na druhú):

.

Meter za sekundu na druhú je zrýchlenie priamočiaro sa pohybujúceho bodu, pri ktorom sa rýchlosť tohto bodu zvýši o 1 m/s za 1 sekundu. Inými slovami, zrýchlenie určuje stupeň zmeny rýchlosti telesa za 1 s. Napríklad, ak je zrýchlenie 5 m/s2, rýchlosť tela sa každú sekundu zvyšuje o 5 m/s.

Okamžité zrýchlenie tela ( hmotný bod) v danom časovom okamihu je fyzikálna veličina, ktorá sa rovná limitu, ku ktorému smeruje priemerné zrýchlenie, keď časový interval smeruje k 0. Inými slovami, toto je zrýchlenie vyvinuté telom vo veľmi malý segmentčas:

.

Zrýchlenie má rovnaký smer ako zmena rýchlosti Δ v extrémne krátkych časových úsekoch, počas ktorých sa rýchlosť mení. Vektor zrýchlenia je možné špecifikovať pomocou projekcií na príslušné súradnicové osi v danom referenčnom systéme (projekcie a X, a Y, a Z).

Pri zrýchlenom lineárnom pohybe sa rýchlosť telesa zvyšuje v absolútnej hodnote, t.j. v 2 > v 1 a vektor zrýchlenia má rovnaký smer ako vektor rýchlosti 2 .

Ak rýchlosť telesa klesá v absolútnej hodnote (v 2< v 1), значит, у вектора ускорения направление противоположно направлению вектора скорости 2 . Другими словами, в таком случае наблюдаем spomaľovať(zrýchlenie je záporné a< 0). На рисунке ниже изображено направление векторов ускорения при прямолинейном движении тела для случая ускорения и замедления.

Ak dôjde k pohybu pozdĺž zakrivenej dráhy, zmení sa veľkosť a smer rýchlosti. To znamená, že vektor zrýchlenia je znázornený ako dve zložky.

Tangenciálne (tangenciálne) zrýchlenie nazývajú tú zložku vektora zrýchlenia, ktorá smeruje tangenciálne k trajektórii v danom bode trajektórie pohybu. Tangenciálne zrýchlenie popisuje stupeň zmeny modulo rýchlosti počas krivočiareho pohybu.


U vektor tangenciálneho zrýchleniaτ (pozri obrázok vyššie) smer je rovnaký ako smer lineárna rýchlosť alebo jej opak. Tie. vektor tangenciálneho zrýchlenia je na jednej osi s tangenciálnou kružnicou, ktorá je trajektóriou telesa.

„Super fyzika“ sa presunula od „ľudí“!
„Cool Physics“ je stránka pre tých, ktorí milujú fyziku, študujú sami seba a učia ostatných.
„Super fyzika“ je vždy nablízku!
Zaujímavé materiály o fyzike pre školákov, učiteľov a všetkých zvedavcov.

Pôvodná stránka "Cool Physics" (class-fizika.narod.ru) je súčasťou vydania katalógu od roku 2006 „Vzdelávacie internetové zdroje pre základné všeobecné a stredné (úplné) všeobecné vzdelávanie“, schválené Ministerstvom školstva a vedy Ruskej federácie, Moskva.


Čítajte, učte sa, skúmajte!
Svet fyziky je zaujímavý a fascinujúci, pozýva všetkých zvedavcov na cestu po stránkach webu Cool Physics.

A na začiatok vizuálna mapa fyziky, ktorá ukazuje, odkiaľ pochádzajú a ako sú rôzne oblasti fyziky prepojené, čo študujú a na čo sú potrebné.
The Map of Physics bola vytvorená na základe videa The Map of Physics od Dominique Wilimmana z kanála Domain of Science.


Fyzika a tajomstvá umelcov

Tajomstvá múmií faraónov a vynálezy Rebrandta, falzifikáty majstrovských diel a tajomstvá papyrusov Staroveký Egypt- umenie skrýva mnohé tajomstvá, no moderní fyzici pomocou nových metód a prístrojov nachádzajú vysvetlenia všetkého viacúžasné tajomstvá minulosti......... čítaj

ABC fyziky

Všemocné trenie

Je všade, ale kam sa bez neho dostať?
Ale tu sú traja hrdinovia asistenti: grafit, molybdenit a teflón. Tieto úžasné látky, ktoré majú veľmi vysokú pohyblivosť častíc, sa v súčasnosti používajú ako vynikajúce tuhé mazivá......... čítať


Aeronautika

"Tak vychádzajú ku hviezdam!" - vpísaný do erbu zakladateľov letectva, bratov Montgolfierovcov.
Slávny spisovateľ Jules Verne letel ďalej teplovzdušný balón len 24 minút, no pomohlo mu to vytvoriť to najfascinujúcejšie umelecké práce......... čítať


Parný motor

"Tento mohutný obr bol vysoký tri metre: obr ľahko utiahol dodávku s piatimi pasažiermi. Na hlave parníka bol komín, z ktorého sa valil hustý čierny dym... všetko, dokonca aj jeho tvár, bola vyrobená železa a všetko sa to neustále mlelo a rinčalo...“ O koho ide? Pre koho sú tieto chvály? ......... čítať


Tajomstvo magnetu

Táles z Milétu ho obdaril dušou, Platón ho prirovnal k básnikovi, Orfeus ho našiel ako ženícha... V období renesancie bol magnet považovaný za odraz oblohy a pripisovala sa mu schopnosť ohýbať priestor. Japonci verili, že magnet je sila, ktorá pomôže obrátiť šťastie smerom k vám......... čítať


Na druhej strane zrkadla

Vieš koľko? zaujímavé objavy môže dať "cez zrkadlo"? Obraz vašej tváre v zrkadle má prehodenú pravú a ľavú polovicu. Ale tváre sú zriedka úplne symetrické, takže ostatní vás vidia úplne inak. Rozmýšľali ste nad týmto? ......... čítať


Tajomstvo spoločného vrcholu

"Uvedomenie, že zázrak bol blízko nás, prichádza príliš neskoro." - A. Blok.
Vedeli ste, že Malajci dokážu vretenicu fascinovane sledovať celé hodiny? Na správne roztočenie je však potrebná značná zručnosť, pretože váha malajského topu môže dosiahnuť niekoľko kilogramov......... čítaj


Vynálezy Leonarda da Vinciho

"Chcem robiť zázraky!" povedal a opýtal sa sám seba: "Ale povedz mi, urobil si niečo?" Leonardo da Vinci písal svoje pojednania tajným písmom pomocou obyčajného zrkadla, takže jeho zašifrované rukopisy bolo možné prvýkrát prečítať až o tri storočia neskôr.........

Zrýchlenie- fyzikálna vektorová veličina, ktorá charakterizuje, ako rýchlo teleso (hmotný bod) mení rýchlosť svojho pohybu. Zrýchlenie je dôležitá kinematická charakteristika hmotného bodu.

Najjednoduchším typom pohybu je rovnomerný pohyb po priamke, keď je rýchlosť telesa konštantná a teleso prechádza rovnakú dráhu v ľubovoľných rovnakých časových intervaloch.

Väčšina pohybov je však nerovnomerná. V niektorých oblastiach je rýchlosť tela vyššia, v iných nižšia. Keď sa auto začne pohybovať, pohybuje sa rýchlejšie a rýchlejšie. a pri zastavení sa spomalí.

Zrýchlenie charakterizuje rýchlosť zmeny rýchlosti. Ak je napríklad zrýchlenie telesa 5 m/s 2, tak to znamená, že každú sekundu sa rýchlosť telesa mení o 5 m/s, teda 5-krát rýchlejšie ako pri zrýchlení 1 m/s 2 .

Ak sa rýchlosť telesa počas nerovnomerného pohybu mení rovnomerne za rovnaký čas, potom sa pohyb nazýva rovnomerne zrýchlené.

Jednotka zrýchlenia SI je zrýchlenie, pri ktorom sa každú sekundu mení rýchlosť telesa o 1 m/s, t.j. meter za sekundu za sekundu. Táto jednotka je označená ako 1 m/s2 a nazýva sa „meter za sekundu na druhú“.

Rovnako ako rýchlosť, aj zrýchlenie telesa je charakterizované nielen jeho číselnou hodnotou, ale aj smerom. To znamená, že aj zrýchlenie je vektorovou veličinou. Preto je na obrázkoch znázornený ako šípka.

Ak sa rýchlosť telesa pri rovnomerne zrýchlenom priamočiarom pohybe zvyšuje, potom zrýchlenie smeruje rovnakým smerom ako rýchlosť (obr. a); ak sa rýchlosť telesa počas daného pohybu zníži, tak zrýchlenie smeruje dovnútra opačnej strane(obr. b).

Priemerné a okamžité zrýchlenie

Priemerné zrýchlenie hmotného bodu za určité časové obdobie je pomer zmeny jeho rýchlosti, ku ktorému došlo počas tohto času, k trvaniu tohto intervalu:

\(\lt\vec a\gt = \dfrac (\Delta \vec v) (\Delta t) \)

Okamžité zrýchlenie hmotného bodu v určitom časovom bode je limitom jeho priemerného zrýchlenia pri \(\Delta t \to 0\) . Ak vezmeme do úvahy definíciu derivácie funkcie, okamžité zrýchlenie možno definovať ako deriváciu rýchlosti vzhľadom na čas:

\(\vec a = \dfrac (d\vec v) (dt) \)

Tangenciálne a normálne zrýchlenie

Ak rýchlosť zapíšeme ako \(\vec v = v\hat \tau \) , kde \(\hat \tau \) je jednotková jednotka dotyčnice k trajektórii pohybu, potom (v dvojrozmernej súradnici systém):

\(\vec a = \dfrac (d(v\hat \tau)) (dt) = \)

\(= \dfrac (dv) (dt) \hat \tau + \dfrac (d\hat \tau) (dt) v =\)

\(= \dfrac (dv) (dt) \hat \tau + \dfrac (d(\cos\theta\vec i + sin\theta \vec j)) (dt) v =\)

\(= \dfrac (dv) (dt) \hat \tau + (-sin\theta \dfrac (d\theta) (dt) \vec i + cos\theta \dfrac (d\theta) (dt) \vec j))v\)

\(= \dfrac (dv) (dt) \hat \tau + \dfrac (d\theta) (dt) v \hat n \),

kde \(\theta \) je uhol medzi vektorom rýchlosti a osou x; \(\hat n \) - jednotková jednotka kolmá na rýchlosť.

teda

\(\vec a = \vec a_(\tau) + \vec a_n \),

Kde \(\vec a_(\tau) = \dfrac (dv) (dt) \hat \tau \)- tangenciálne zrýchlenie, \(\vec a_n = \dfrac (d\theta) (dt) v \hat n \)- normálne zrýchlenie.

Ak vezmeme do úvahy, že vektor rýchlosti smeruje tangenciálne k trajektórii pohybu, potom \(\hat n \) je jednotková jednotka normály k trajektórii pohybu, ktorá smeruje do stredu zakrivenia trajektórie. Normálne zrýchlenie teda smeruje k stredu zakrivenia trajektórie, zatiaľ čo tangenciálne zrýchlenie je k nemu tangenciálne. Tangenciálne zrýchlenie charakterizuje rýchlosť zmeny veľkosti rýchlosti, zatiaľ čo normálne zrýchlenie charakterizuje rýchlosť zmeny jej smeru.

Pohyb po zakrivenej trajektórii v každom časovom okamihu možno znázorniť ako rotáciu okolo stredu zakrivenia trajektórie s uhlovou rýchlosťou \(\omega = \dfrac v r\) , kde r je polomer zakrivenia trajektórie. V tomto prípade

\(a_(n) = \omega v = (\omega)^2 r = \dfrac (v^2) r \)

Meranie zrýchlenia

Zrýchlenie sa meria v metroch (delené) za sekundu na druhú mocninu (m/s2). Veľkosť zrýchlenia určuje, ako veľmi sa zmení rýchlosť telesa za jednotku času, ak sa neustále pohybuje s takýmto zrýchlením. Napríklad teleso pohybujúce sa so zrýchlením 1 m/s 2 mení svoju rýchlosť každú sekundu o 1 m/s.

Jednotky zrýchlenia

  • meter za sekundu na druhú, m/s², odvodená jednotka SI
  • centimeter za sekundu na druhú, cm/s², odvodená jednotka systému GHS
Javascript je vo vašom prehliadači zakázaný.
Ak chcete vykonávať výpočty, musíte povoliť ovládacie prvky ActiveX!

Zrýchlenie bodu počas lineárneho pohybu

Mechanický pohyb. Základné pojmy mechaniky.

Mechanický pohyb– zmena polohy telies (alebo ich častí) v priestore v čase vzhľadom na iné telesá.

Z tejto definície vyplýva, že mechanický pohyb je pohyb príbuzný.

Teleso, vo vzťahu ku ktorému sa uvažuje tento mechanický pohyb, sa nazýva referenčný orgán.

Referenčný rámec- je to súbor referenčného telesa, súradnicového systému a časového referenčného systému spojeného s týmto telesom, vo vzťahu ku ktorému sa študuje pohyb (alebo rovnováha) akýchkoľvek iných hmotných bodov alebo telies(obr. 1).

Ryža. 1.

Výber referenčného systému závisí od cieľov štúdie. V kinematických štúdiách sú všetky referenčné systémy rovnaké. V problémoch dynamiky hrá prevládajúcu úlohu inerciálne referenčné sústavy.

Inerciálna referenčná sústava(i.s.o.) vzťažná sústava, v ktorej platí zákon zotrvačnosti: hmotný bod, keď naň nepôsobia žiadne sily (alebo naň pôsobia vzájomne vyvážené sily), je v stave pokoja alebo rovnomerného lineárneho pohybu.

Akýkoľvek referenčný rámec, ktorý sa pohybuje vzhľadom na A. s. O. progresívne, rovnomerne a priamočiaro existuje tiež A. s. O. Teoreticky teda môže existovať ľubovoľný počet rovnakých práv A. s. O., mať to dôležitý majetokže vo všetkých takýchto systémoch sú fyzikálne zákony rovnaké (tzv. princíp relativity).

Ak sa referenčný systém pohybuje relatívne k i.s.o. nerovnomerne a priamočiaro, potom je neinerciálny a nie je v ňom splnený zákon zotrvačnosti. Vysvetľuje to skutočnosť, že vzhľadom na neinerciálny referenčný rámec bude mať hmotný bod zrýchlenie aj bez aktívnych síl, z dôvodu zrýchleného progresívneho resp rotačný pohyb samotný referenčný systém.

Pojem i. s. O. je vedecká abstrakcia. Reálny referenčný systém je vždy spojený s nejakým konkrétnym telesom (Zem, trup lode alebo lietadla a pod.), vo vzťahu ku ktorému sa skúma pohyb určitých objektov. Keďže v prírode neexistujú žiadne nehybné telesá (teleso nehybné vzhľadom na Zem sa s ňou bude pohybovať zrýchlene voči Slnku a hviezdam atď.), potom každý skutočný referenčný systém je neinerciálny a možno ho považovať za A. s. O. len v rôznej miere priblíženia.

S veľmi vysoký stupeň presnosť A. s. O. možno považovať za takzvaný heliocentrický (hviezdny) systém so začiatkom v strede Slnka (presnejšie v strede hmoty slnečná sústava) as osami smerujúcimi k trom hviezdam. Na vyriešenie väčšiny technických problémov A. s. O. V praxi môže slúžiť systém pevne spojený so Zemou av prípadoch vyžadujúcich väčšiu presnosť (napríklad pri gyroskopii) so začiatkom v strede Zeme a osami smerujúcimi k hviezdam.

Pri prechode z jedného A. s. O. k druhej v klasickej newtonovskej mechanike platia Galileove transformácie pre priestorové súradnice a čas a v relativistickej mechanike (t. j. pri rýchlostiach pohybu blízkych rýchlosti svetla) platia Lorentzove transformácie.

Materiálny bod- telo, veľkosť, tvar a vnútorná štruktúra ktoré možno v podmienkach tohto problému zanedbať.

Hmotný bod je abstraktný objekt.

Absolútne pevný (ATT) – teleso, ktorého vzdialenosť medzi ľubovoľnými dvoma bodmi zostáva nezmenená (deformáciu telesa možno zanedbať).

ATT je abstraktný objekt.

Konečný pohyb - pohyb v obmedzená oblasť priestor, nekonečné pohyb - neobmedzený pohyb v priestore.

Poloha bodu A v priestore je polomer určený vektorom alebo jeho tromi priemetmi na súradnicové osi (obr. 2).

Obr.2.

V dôsledku toho je pohybovým zákonom závislosť vektora polomeru od času alebo závislosť súradníc od času, kde –vektor polomeru, –súradnice bodu; – jednotkové vektory:

Kinematika

Kinematika– odbor mechaniky venujúci sa štúdiu zákonov pohybu telies bez zohľadnenia ich hmotností a pôsobiacich síl.

Základné pojmy kinematiky


Napríklad vo vzťahu k Zemi (ak zanedbáme jej dennú rotáciu) bude dráha voľného hmotného bodu, uvoľneného bez počiatočnej rýchlosti a pohybujúceho sa vplyvom gravitácie, priamka (vertikálna), a ak bodu je daná počiatočná rýchlosť 0, ktorá nie je nasmerovaná pozdĺž vertikály, potom pri absencii odporu vzduchu bude jeho trajektória parabola (obr. 5).

Cesta – skalárny fyzikálne množstvo, ktorá sa rovná dĺžke úseku trajektórie, cestovanie cez významný bod počas posudzovaného obdobia; v SI: = m(meter).

V klasickej fyzike sa implicitne predpokladalo, že lineárne rozmery telesa sú absolútne, t.j. sú rovnaké vo všetkých inerciálnych referenčných sústavách. Avšak v špeciálna teória dokazuje relativita dĺžková relativita(zmenšenie lineárnych rozmerov telesa v smere jeho pohybu).

Lineárne rozmery telesa sú najväčšie v referenčnom rámci, v ktorom je teleso v pokoji:Δ l =Δ t.j. > , kde je vlastná dĺžka tela, t.j. dĺžka tela meraná v ISO, vzhľadom na ktoré je telo v pokoji, kde .

Sťahovanievektor,spojenie polohy pohybujúceho sa bodu na začiatku a na konci určitého časového úseku(obr. 6); v SI: .

Obr.6.
- pohyb, A B C D- cesta. Obr.7.

Z obr. 6 je zrejmé, že , a kde je dĺžka cesty:

Príklad. Pohyb bodu je daný rovnicami:

Napíšte rovnicu pre trajektóriu bodu a určte jeho súradnice po začatí pohybu.

Obr.8.

Na vylúčenie času nájdeme parameter z prvej rovnice a z druhej. Potom ho štvorček a pridajte. Pretože dostaneme =1. Toto je rovnica elipsy s 2 poloosami cm a 3 cm(obr. 8).

Počiatočná poloha bodu (v ) je určená súradnicami, cm. V 1 sek. bod bude na pozícii so súradnicami:

čas(t) – jedna z kategórií(spolu s priestorom), označujúci formu existencie hmoty; formou fyzickej a mentálne procesy; vyjadruje poradie zmeny javov; podmienkou pre možnosť zmeny, ako aj jednej z priestorových súradnícčas, po ktorom sa tiahnu svetové línie fyzických tiel; v SI: – druhý.

V klasickej fyzike sa implicitne predpokladalo, že čas je absolútna hodnota, t.j. rovnaký vo všetkých inerciálnych vzťažných sústavách.V špeciálnej teórii relativity sa však dokázala závislosť času na voľbe inerciálnej vzťažnej sústavy: , kde je čas meraný hodinkami pozorovateľa pohybujúceho sa vzťažnou sústavou. To viedlo k záveru, že relatívnosť simultánnosti, a to: na rozdiel od klasickej fyziky, kde sa predpokladalo, že súčasné deje v jednej inerciálnej vzťažnej sústave sú simultánne v inej inerciálnej vzťažnej sústave, v relativistickom prípade priestorovo oddelené udalosti, ktoré sú simultánne v jednej inerciálnej referenčnej sústave, môžu byť nesimultánne v inej referenčnej sústave.

H.2. Rýchlosť

Rýchlosť(často označované alebo z angličtiny. rýchlosť alebo fr. vitesse)– vektorová fyzikálna veličina charakterizujúca rýchlosť pohybu a smer pohybu hmotného bodu v priestore vzhľadom na zvolenú referenčnú sústavu.

Okamžitá rýchlosť – vektorová veličina rovná prvej derivácii polomeru vektora pohyblivý bod v čase(rýchlosť telesa v danom čase alebo v danom bode trajektórie):

Vektor okamžitej rýchlosti smeruje tangenciálne k trajektórii v smere pohybu bodu (obr. 9).

Ryža. 9.

V pravouhlom karteziánskom súradnicovom systéme:

V rovnakom čase , Preto

Súradnice vektora rýchlosti sú teda rýchlosti zmeny zodpovedajúcej súradnice hmotného bodu:

alebo v zápise:

Potom môže byť znázornený modul rýchlosti: Vo všeobecnosti je dráha odlišná od modulu posunu. Ak však vezmeme do úvahy cestu, priechodná bodom v krátkom časovom období , To . Preto sa veľkosť vektora rýchlosti rovná prvej derivácii dĺžky dráhy vzhľadom na čas: .

Ak sa modul rýchlosti bodu v čase nemení , potom sa pohyb nazýva uniforma.

Pre rovnomerný pohyb platí nasledujúci pomer: .

Ak sa modul rýchlosti mení s časom, potom sa nazýva pohyb nerovnomerné.

Nerovnomerný pohyb sa vyznačuje tým priemerná rýchlosť a zrýchlenie.

Priemerná pozemná rýchlosť nerovnomerného pohybu bodu v danom úseku jeho trajektórie sa nazýva skalárna veličina , ktorá sa rovná pomeru dĺžky tohto úseku, trajektórie k trvaniu času odovzdať to ako bod(obr. 10): , kde je dráha, ktorú prejde časový bod .

Ryža. 10. Vektory okamžitej a priemernej rýchlosti.
Ryža. jedenásť.

Vo všeobecnom prípade je závislosť rýchlosti nerovnomerného pohybu od času znázornená na obr. 11, kde plocha tieňovaného obrazca sa číselne rovná prejdenej vzdialenosti. .

V klasickej mechanike je rýchlosť relatívna veličina, t.j. sa transformuje pri prechode z jedného inerciálneho referenčného systému do druhého podľa Galileových transformácií.

Pri zvažovaní komplexného pohybu (to znamená, keď sa bod alebo teleso pohybuje v jednej referenčnej sústave a referenčná sústava sa sama pohybuje vzhľadom na inú), vyvstáva otázka spojenia rýchlostí v 2 referenčných sústavách, čo stanovuje klasický zákon sčítania. rýchlosti:

rýchlosť telesa vzhľadom na stacionárnu referenčnú sústavu sa rovná vektorovému súčtu rýchlosti telesa voči pohybujúcemu sa rámu a rýchlosti samotného pohybujúceho sa systému voči stacionárnemu rámu:

kde je rýchlosť bodu voči stacionárnemu referenčnému systému, je rýchlosť pohybujúceho sa referenčného systému voči stacionárnemu systému, je rýchlosť bodu voči pohybujúcemu sa referenčnému systému.

Príklad:

1. Absolútna rýchlosť muchy plaziacej sa po polomere rotujúcej gramofónovej platne sa rovná súčtu rýchlosti jej pohybu vzhľadom na platňu a rýchlosti, ktorú má bod platne pod muchou vzhľadom na zem ( teda s ktorými ho záznam vďaka svojej rotácii nesie).

2. Ak osoba kráča po chodbe vozňa rýchlosťou 5 kilometrov za hodinu vzhľadom na vagón a vagón sa pohybuje rýchlosťou 50 kilometrov za hodinu vzhľadom na Zem, potom sa osoba pohybuje vzhľadom na Zem rýchlosťou 50 + 5 = 55 kilometrov za hodinu pri chôdzi v smere pohybu vlaku a rýchlosťou 50 – 5 = 45 kilometrov za hodinu, keď ide v opačnom smere. Ak sa osoba vo vozovom koridore pohybuje vzhľadom na Zem rýchlosťou 55 kilometrov za hodinu a vlak rýchlosťou 50 kilometrov za hodinu, potom je rýchlosť osoby vo vzťahu k vlaku 55–50 = 5 kilometrov. za hodinu.

3. Ak sa vlny pohybujú vzhľadom na pobrežie rýchlosťou 30 kilometrov za hodinu a loď tiež rýchlosťou 30 kilometrov za hodinu, potom sa vlny pohybujú voči lodi rýchlosťou 30 – 30 = 0 kilometrov. za hodinu, to znamená, že vzhľadom na loď sa stanú nehybnými.

V relativistickom prípade platí relativistický zákon sčítania rýchlosti: .

Z posledného vzorca vyplýva, že rýchlosť svetla je maximálna rýchlosť prenos interakcií v prírode.

Zrýchlenie

Zrýchlenie je veličina, ktorá charakterizuje rýchlosť zmeny rýchlosti.

Zrýchlenie(zvyčajne sa označuje ) – derivácia rýchlosti vzhľadom na čas, vektorová veličina ukazujúca, ako veľmi sa mení vektor rýchlosti bodu (telesa) pri jeho pohybe za jednotku času(t.j. zrýchlenie zohľadňuje nielen zmenu veľkosti rýchlosti, ale aj jej smer).

Napríklad v blízkosti Zeme teleso padajúce na Zem v prípade, že odpor vzduchu možno zanedbať, zväčší každú sekundu svoju rýchlosť približne o 9,81 m/s, teda zrýchlenie, ktoré sa nazýva gravitačné zrýchlenie. .

Derivácia zrýchlenia vzhľadom na čas, t.j. veličina charakterizujúca rýchlosť zmeny zrýchlenia sa nazýva trhnúť.

Vektor zrýchlenia hmotného bodu v ľubovoľnom čase sa zistí diferenciáciou vektora rýchlosti hmotného bodu vzhľadom na čas:

.

Akceleračný modul je algebraická veličina:

- pohyb zrýchlené(rýchlosť sa zvyšuje);

- pohyb pomaly(rýchlosť klesá v rozsahu);

- rovnomerný pohyb.

Ak pohyb rovnako variabilné(rovnomerne zrýchlené alebo rovnako spomalené).

Priemerné zrýchlenie

Priemerné zrýchlenie je pomer zmeny rýchlosti k časovému úseku, počas ktorého k tejto zmene došlo:

Kde - vektor priemerného zrýchlenia.

Smer vektora zrýchlenia sa zhoduje so smerom zmeny rýchlosti (tu je počiatočná rýchlosť, to znamená rýchlosť, pri ktorej sa telo začalo zrýchľovať).

V danom okamihu má telo rýchlosť. V okamihu času má teleso rýchlosť (obr. 12) Podľa pravidla odčítania vektorov nájdeme vektor zmeny rýchlosti. Potom môžete určiť zrýchlenie takto:


Ryža. 12.

.

Okamžité zrýchlenie.

Okamžité zrýchlenie telesa (hmotného bodu) v danom časovom okamihu je fyzikálna veličina rovnajúca sa limitu, ku ktorému smeruje priemerné zrýchlenie, keď časový interval smeruje k nule. Inými slovami, toto je zrýchlenie, ktoré telo vyvinie vo veľmi krátkom čase:

.

Smer zrýchlenia sa tiež zhoduje so smerom zmeny rýchlosti pre veľmi malé hodnoty časového intervalu, počas ktorého nastáva zmena rýchlosti.

Vektor zrýchlenia môže byť špecifikovaný projekciou na zodpovedajúce súradnicové osi v danom referenčnom systéme:

tie. priemet zrýchlenia bodu na súradnicové osi sa rovná prvým deriváciám priemetov rýchlosti alebo druhým deriváciám zodpovedajúcich súradníc bodu vzhľadom na čas. Modul a smer zrýchlenia možno zistiť zo vzorcov:

,

kde sú uhly, ktoré zviera vektor zrýchlenia so súradnicovými osami.

Zrýchlenie bodu počas lineárneho pohybu

Ak sa vektor , t.j. nemení s časom, pohyb sa nazýva rovnomerne zrýchlený. Pre rovnomerne zrýchlený pohyb platia tieto vzorce:

Pri zrýchlenom lineárnom pohybe sa rýchlosť telesa zvyšuje v absolútnej hodnote, to znamená, že smer vektora zrýchlenia sa zhoduje s vektorom rýchlosti , (t.j.).


Ryža. 13.

Ak rýchlosť telesa klesá, to znamená, že smer vektora zrýchlenia je opačný ako smer vektora rýchlosti. Inými slovami, v tomto prípade sa to stane spomaľovať a zrýchlenie bude záporné. Na obr. Obrázok 13 ukazuje smer vektorov zrýchlenia počas priamočiareho pohybu telesa pre prípad zrýchlenia a spomalenia.

Zrýchlenie bodu pri krivočiarom pohybe

Pri pohybe po zakrivenej dráhe sa mení nielen rýchlostný modul, ale aj jeho smer. V tomto prípade je vektor zrýchlenia reprezentovaný ako dve zložky.

V skutočnosti, keď sa teleso pohybuje po zakrivenej dráhe, jeho rýchlosť sa mení čo do veľkosti a smeru. Zmenu vektora rýchlosti za určitý krátky časový úsek je možné špecifikovať pomocou vektora (obr. 14).

Vektor zmien rýchlosti v krátkom čase možno rozložiť na dve zložky: , smerovaný pozdĺž vektora (tangenciálna zložka) a , smerovaný kolmo na vektor (normálna zložka).

Potom je okamžité zrýchlenie: .


Smer vektora zrýchlenia sa pri krivočiarom pohybe nezhoduje so smerom vektora rýchlosti Zložky vektora zrýchlenia sú tzv. tangenciálny (tangenciálny) A normálne zrýchlenia (obr. 15).
Tangenciálne zrýchlenie

Tangenciálne (tangenciálne) zrýchlenie je to zložka vektora zrýchlenia nasmerovaná pozdĺž dotyčnice k trajektórii v danom bode trajektórie pohybu. Tangenciálne zrýchlenie charakterizuje zmenu rýchlostného modulu počas krivočiareho pohybu:


Smer vektora tangenciálneho zrýchlenia (obr. 16) sa zhoduje so smerom lineárnej rýchlosti alebo je mu opačný. To znamená, že vektor tangenciálneho zrýchlenia leží na rovnakej osi s tangenciálnou kružnicou, ktorá je trajektóriou telesa.

Normálne(dostredivý) zrýchlenie

Normálne zrýchlenie je zložka vektora zrýchlenia smerujúca pozdĺž normály k trajektórii pohybu v danom bode trajektórie telesa. To znamená, že vektor normálového zrýchlenia je kolmý na lineárnu rýchlosť pohybu (obr. 15). Normálne zrýchlenie charakterizuje zmenu rýchlosti v smere a je označené symbolom. Normálny vektor zrýchlenia smeruje pozdĺž polomeru zakrivenia trajektórie. Z obr. 15 je jasné, že

Ryža. 17. Pohyb po kruhových oblúkoch.

Krivočiary pohyb možno znázorniť ako pohyb po kruhových oblúkoch (obr. 17).

Normálne zrýchlenie závisí od veľkosti rýchlosti a od polomeru kružnice, po ktorej oblúku sa teleso práve pohybuje.

V tejto lekcii sa pozrieme na dôležitú charakteristiku nerovnomerného pohybu – zrýchlenie. Okrem toho budeme brať do úvahy nerovnomerný pohyb s konštantným zrýchlením. Takýto pohyb sa tiež nazýva rovnomerne zrýchlený alebo rovnomerne spomalený. Na záver si povieme, ako graficky znázorniť závislosť rýchlosti telesa od času pri rovnomerne zrýchlenom pohybe.

Domáca úloha

Po vyriešení úloh pre túto lekciu sa budete môcť pripraviť na otázky 1 štátnej skúšky a otázky A1, A2 jednotnej štátnej skúšky.

1. Úlohy 48, 50, 52, 54 sb. problémy A.P. Rymkevič, vyd. 10.

2. Zapíšte závislosť rýchlosti od času a nakreslite grafy závislosti rýchlosti telesa od času pre prípady znázornené na obr. 1, prípady b) ad). Označte body obratu na grafoch, ak nejaké existujú.

3. Zvážte ďalšie otázky a ich odpovede:

Otázka. Je zrýchlenie spôsobené gravitáciou zrýchlením definovaným vyššie?

Odpoveď. Jasné že je. Gravitačné zrýchlenie je zrýchlenie telesa, ktoré voľne padá z určitej výšky (treba zanedbať odpor vzduchu).

Otázka.Čo sa stane, ak zrýchlenie telesa smeruje kolmo na rýchlosť telesa?

Odpoveď. Telo sa bude pohybovať rovnomerne po kruhu.

Otázka. Je možné vypočítať tangens uhla pomocou uhlomeru a kalkulačky?

Odpoveď. Nie! Pretože takto získané zrýchlenie bude bezrozmerné a rozmer zrýchlenia, ako sme si predtým ukázali, by mal mať rozmer m/s 2.

Otázka.Čo možno povedať o pohybe, ak graf závislosti rýchlosti od času nie je rovný?

Odpoveď. Dá sa povedať, že zrýchlenie tohto telesa sa časom mení. Takýto pohyb nebude rovnomerne zrýchlený.