Gerakan mekanis: seragam dan tidak rata. gerakan mekanis

Apakah Anda pikir Anda bergerak atau tidak ketika Anda membaca teks ini? Hampir setiap dari Anda akan langsung menjawab: tidak, saya tidak bergerak. Dan itu akan salah. Beberapa orang mungkin mengatakan saya akan pindah. Dan mereka juga salah. Karena dalam fisika, beberapa hal tidak seperti yang terlihat pada pandangan pertama.

Misalnya, konsep gerak mekanik dalam fisika selalu bergantung pada titik acuan (atau benda). Jadi seseorang yang terbang dengan pesawat bergerak relatif terhadap kerabat yang ditinggalkan di rumah, tetapi dalam keadaan istirahat relatif terhadap seorang teman yang duduk di sebelahnya. Jadi, kerabat atau teman yang bosan tidur di bahunya, dalam hal ini, adalah badan referensi untuk menentukan apakah orang yang kami sebutkan di atas bergerak atau tidak.

Definisi gerakan mekanis

Dalam ilmu fisika, pengertian gerak mekanik yang dipelajari di kelas VII adalah sebagai berikut: perubahan posisi tubuh relatif terhadap tubuh lain dari waktu ke waktu disebut gerak mekanik. Contoh gerakan mekanis dalam kehidupan sehari-hari adalah gerakan mobil, orang, dan kapal. Komet dan kucing. Gelembung udara dalam ketel mendidih dan buku pelajaran di ransel berat anak sekolah. Dan setiap kali pernyataan tentang gerakan atau sisa dari salah satu benda (badan) ini akan menjadi tidak berarti tanpa menunjukkan badan referensi. Karena itu, dalam hidup kita paling sering, ketika kita berbicara tentang gerakan, yang kita maksud adalah gerakan relatif terhadap Bumi atau benda statis - rumah, jalan, dan sebagainya.

Lintasan gerakan mekanis

Juga tidak mungkin untuk tidak menyebutkan karakteristik gerakan mekanis seperti lintasan. Lintasan adalah garis di mana tubuh bergerak. Misalnya, jejak kaki di salju, jejak pesawat terbang di langit, dan jejak air mata di pipi, semuanya adalah lintasan. Mereka bisa lurus, melengkung atau patah. Tetapi panjang lintasan, atau jumlah panjangnya, adalah lintasan yang dilalui benda. Jalur ditandai dengan huruf s. Dan itu diukur dalam meter, sentimeter dan kilometer, atau dalam inci, yard dan kaki, tergantung pada unit pengukuran apa yang diterima di negara ini.

Jenis gerakan mekanis: gerakan seragam dan tidak rata

Apa saja jenis-jenis gerakan mekanis? Misalnya, saat mengendarai mobil, pengemudi bergerak dengan kecepatan yang berbeda saat berkendara di sekitar kota dan hampir dengan kecepatan yang sama saat meninggalkan jalan raya di luar kota. Artinya, ia bergerak tidak merata atau merata. Jadi gerakan, tergantung pada jarak yang ditempuh untuk periode waktu yang sama, disebut seragam atau tidak rata.

Contoh gerak beraturan dan tidak beraturan

Ada sangat sedikit contoh gerak beraturan di alam. Bumi bergerak hampir merata mengelilingi Matahari, tetesan air hujan menetes, gelembung-gelembung muncul dalam soda. Bahkan peluru yang ditembakkan dari pistol bergerak dalam garis lurus dan merata hanya pada pandangan pertama. Dari gesekan terhadap udara dan daya tarik Bumi, penerbangannya secara bertahap menjadi lebih lambat, dan lintasannya berkurang. Di sini, di luar angkasa, peluru dapat bergerak sangat lurus dan merata hingga bertumbukan dengan benda lain. Dan dengan gerakan yang tidak rata, segalanya jauh lebih baik - ada banyak contoh. Terbangnya sepak bola selama pertandingan sepak bola, gerakan singa berburu mangsanya, perjalanan permen karet di mulut siswa kelas tujuh, dan kupu-kupu yang terbang di atas bunga adalah contoh gerakan mekanis tubuh yang tidak merata.

« Fisika - Kelas 10 "

Saat memecahkan masalah tentang topik ini, pertama-tama perlu untuk memilih badan referensi dan mengaitkan sistem koordinat dengannya. Dalam hal ini, pergerakan terjadi dalam garis lurus, sehingga cukup menggambarkan satu sumbu, misalnya sumbu OX. Setelah memilih asal, kami menuliskan persamaan gerak.

Tugas I.

Tentukan modul dan arah kecepatan suatu titik jika, dengan gerakan seragam di sepanjang sumbu OX, koordinatnya selama waktu t 1 \u003d 4 s berubah dari x 1 \u003d 5 m menjadi x 2 \u003d -3 m.

Larutan.

Modul dan arah vektor dapat ditemukan dari proyeksinya pada sumbu koordinat. Karena titik bergerak beraturan, kita menemukan proyeksi kecepatannya pada sumbu OX dengan rumus

tanda negatif proyeksi kecepatan berarti bahwa kecepatan titik diarahkan berlawanan dengan arah positif dari sumbu OX. Modulus kecepatan = |υ x | = |-2 m/s| = 2 m/s.

Tugas 2.

Dari titik A dan B, yang jaraknya sepanjang jalan raya lurus l 0 = 20 km, secara bersamaan dua mobil mulai bergerak beraturan menuju satu sama lain. Kecepatan mobil pertama 1 = 50 km/jam, dan kecepatan mobil kedua 2 = 60 km/jam. Tentukan posisi mobil relatif terhadap titik A setelah waktu t = 0,5 jam setelah mulai bergerak dan jarak I antara mobil pada titik waktu ini. Tentukan lintasan s 1 dan s 2 yang ditempuh masing-masing mobil dalam waktu t.

Larutan.

Mari kita ambil titik A sebagai titik asal koordinat dan arahkan sumbu koordinat OX menuju titik B (Gbr. 1.14). Pergerakan mobil akan dijelaskan oleh persamaan

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

Karena mobil pertama bergerak ke arah positif sumbu OX, dan mobil kedua ke arah negatif, maka 1x = 1, 2x = -υ 2. Sesuai dengan pilihan asal x 01 = 0, x 02 = l 0 . Oleh karena itu, setelah beberapa waktu t

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

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

Mobil pertama akan berada di titik C pada jarak 25 km dari titik A di sebelah kanan, dan yang kedua di titik D pada jarak 10 km di sebelah kiri. Jarak antara mobil akan sama dengan modulus perbedaan antara koordinat mereka: l = | x 2 - x 1 | = |-10 km - 25 km| = 35km Jarak yang ditempuh adalah:

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

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

Tugas 3.

Mobil pertama meninggalkan titik A menuju titik B dengan kecepatan 1 Setelah waktu t 0, mobil kedua meninggalkan titik B dengan arah yang sama dengan kecepatan 2. Jarak antara titik A dan B sama dengan l. Tentukan koordinat titik pertemuan mobil relatif terhadap titik B dan waktu dari saat keberangkatan mobil pertama yang mereka lewati.

Larutan.

Mari kita ambil titik A sebagai titik asal koordinat dan arahkan sumbu koordinat OX menuju titik B (Gbr. 1.15). Pergerakan mobil akan dijelaskan oleh persamaan

x 1 = 1 t, x 2 = l + 2 (t - t 0).

Pada saat pertemuan, koordinat mobil sama: x 1 \u003d x 2 \u003d x in. Kemudian 1 t dalam \u003d l + 2 (t dalam - t 0) dan waktu hingga pertemuan

Jelas, solusinya masuk akal untuk 1 > 2 dan l > 2 t 0 atau untuk 1< υ 2 и l < υ 2 t 0 . Координата места встречи

Tugas 4.

Gambar 1.16 menunjukkan grafik ketergantungan koordinat titik terhadap waktu. Tentukan dari grafik: 1) kecepatan titik; 2) setelah jam berapa mereka akan bertemu setelah dimulainya gerakan; 3) jalur yang dilalui oleh titik-titik sebelum pertemuan. Tuliskan persamaan gerak titik.

Larutan.

Untuk waktu yang sama dengan 4 s, perubahan koordinat titik pertama: x 1 \u003d 4 - 2 (m) \u003d 2 m, titik kedua: x 2 \u003d 4 - 0 (m) \u003d 4 m.

1) Kecepatan titik ditentukan dengan rumus 1x = 0,5 m/s; 2x = 1 m/s. Perhatikan bahwa nilai yang sama dapat diperoleh dari grafik dengan menentukan garis singgung sudut kemiringan garis lurus terhadap sumbu waktu: kecepatan 1x secara numerik sama dengan tgα 1 , dan kecepatan 2x secara numerik sama ke tgα 2 .

2) Waktu pertemuan adalah saat dimana koordinat titik-titiknya sama. Jelas bahwa t dalam \u003d 4 s.

3) Lintasan yang ditempuh titik-titik tersebut sama dengan pergerakannya dan sama dengan perubahan koordinatnya pada waktu sebelum pertemuan: s 1 = 1 = 2 m, s 2 = 2 = 4 m.

Persamaan gerak untuk kedua titik memiliki bentuk x = x 0 + x t, di mana x 0 = x 01 = 2 m, 1x = 0,5 m / s - untuk titik pertama; x 0 = x 02 = 0, 2x = 1 m / s - untuk titik kedua.

Sebagai kinematika, ada satu di mana tubuh untuk setiap panjang waktu yang sama yang diambil secara sewenang-wenang melewati panjang segmen jalan yang sama. Ini adalah gerakan seragam. Contohnya adalah gerakan seorang skater di tengah jarak atau kereta api di jalan yang datar.

Secara teoritis, tubuh dapat bergerak di sepanjang lintasan apa pun, termasuk lengkung. Pada saat yang sama, ada konsep jalur - ini adalah nama jarak yang ditempuh oleh benda di sepanjang lintasannya. Jalur - skalar, dan tidak harus bingung dengan perpindahan. Dengan suku terakhir, kami menunjukkan segmen antara titik awal jalan dan titik akhir, yang, ketika gerak lengkung tentu tidak sesuai dengan lintasannya. Perpindahan - memiliki nilai numerik yang sama dengan panjang vektor.

Sebuah pertanyaan alami muncul - dalam kasus apa? kita sedang berbicara tentang gerak seragam? Akankah gerakan, misalnya, korsel dalam lingkaran dengan kecepatan yang sama dianggap seragam? Tidak, karena dengan gerakan seperti itu, vektor kecepatan berubah arahnya setiap detik.

Contoh lain adalah mobil yang bergerak lurus dengan kecepatan yang sama. Gerakan seperti itu akan dianggap seragam selama mobil tidak berbelok ke mana pun dan speedometernya memiliki nomor yang sama. Jelas, gerak seragam selalu terjadi dalam garis lurus, vektor kecepatan tidak berubah. Jalur dan perpindahan dalam hal ini akan sama.

Gerak beraturan adalah gerak pada lintasan lurus dengan kecepatan tetap, di mana panjang jarak yang ditempuh untuk waktu yang sama adalah sama. Kasus khusus gerak beraturan dapat dianggap sebagai keadaan diam, ketika kecepatan dan jarak yang ditempuh sama dengan nol.

Kecepatan adalah karakteristik kualitatif dari gerakan seragam. Jelas bahwa objek yang berbeda melewati jalan yang sama untuk waktu yang berbeda(pejalan kaki dan mobil). Perbandingan lintasan yang ditempuh oleh benda yang bergerak beraturan dengan lamanya waktu yang ditempuh lintasan ini disebut kecepatan gerak.

Dengan demikian, rumus yang menjelaskan gerak beraturan terlihat seperti ini:

V = S / t; di mana V adalah kecepatan gerakan (merupakan besaran vektor);

S - jalur atau gerakan;

Mengetahui kecepatan gerakan, yang tidak berubah, kita dapat menghitung jalur yang ditempuh oleh tubuh untuk periode waktu yang berubah-ubah.

Kadang-kadang mereka keliru mencampur gerakan seragam dan dipercepat seragam. Itu sempurna konsep yang berbeda. - salah satu opsi untuk gerakan yang tidak rata (yaitu, di mana kecepatannya bukan nilai konstan), yang memiliki peran penting tanda- kecepatan ini berubah selama interval waktu yang sama dengan jumlah yang sama. Nilai ini, sama dengan rasio perbedaan kecepatan dengan lamanya waktu selama kecepatan berubah, disebut percepatan. Angka ini, yang menunjukkan seberapa besar kecepatan bertambah atau berkurang per satuan waktu, bisa besar (kemudian mereka mengatakan bahwa tubuh dengan cepat menambah atau mengurangi kecepatan) atau tidak signifikan ketika objek berakselerasi atau melambat lebih lancar.

Percepatan, seperti kecepatan, adalah besaran vektor fisik. Vektor percepatan dalam arah selalu berimpit dengan vektor kecepatan. Sebuah contoh gerak dipercepat seragam dapat berfungsi sebagai kasus objek di mana daya tarik suatu objek oleh permukaan bumi) berubah per satuan waktu dengan jumlah tertentu, yang disebut percepatan jatuh bebas.

Gerak beraturan secara teoritis dapat dianggap sebagai kasus spesial dipercepat secara seragam. Jelas bahwa karena kecepatan tidak berubah selama gerakan seperti itu, maka percepatan atau perlambatan tidak terjadi, oleh karena itu, besaran percepatan dengan gerakan seragam selalu nol.

Definisi gerakan mekanis

Lintasan gerakan mekanis

Jenis gerakan mekanis: gerakan seragam dan tidak rata

Apa saja jenis-jenis gerakan mekanis? Misalnya, selama perjalanan dengan mobil, pengemudi bergerak dengan kecepatan yang berbeda saat berkendara di sekitar kota dan dengan kecepatan yang hampir sama saat memasuki jalan raya di luar kota. Artinya, ia bergerak tidak merata atau merata. Jadi gerakan, tergantung pada jarak yang ditempuh untuk periode waktu yang sama, disebut seragam atau tidak rata.