Mechaninis judėjimas: vienodas ir netolygus. mechaninis judėjimas

Skaitydami šį tekstą manote, kad judate ar ne? Beveik kiekvienas iš jūsų iškart atsakys: ne, aš nejudu. Ir bus negerai. Kai kas gali pasakyti, kad judu. Ir jie taip pat klysta. Nes fizikoje kai kurie dalykai yra ne visai tokie, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio.

Pavyzdžiui, mechaninio judėjimo samprata fizikoje visada priklauso nuo atskaitos taško (arba kūno). Taigi lėktuvu skrendantis žmogus juda namuose likusių artimųjų atžvilgiu, tačiau ilsisi šalia sėdinčio draugo. Taigi, nuobodžiaujantys giminaičiai ar ant peties miegantis draugas šiuo atveju yra atskaitos kūnai, leidžiantys nustatyti, ar mūsų minėtas žmogus juda, ar ne.

Mechaninio judėjimo apibrėžimas

Fizikoje mechaninio judėjimo apibrėžimas, studijuojamas septintoje klasėje, yra toks: kūno padėties kitimas kitų kūnų atžvilgiu laikui bėgant vadinamas mechaniniu judesiu. Mechaninio judėjimo pavyzdžiai kasdieniame gyvenime būtų automobilių, žmonių ir laivų judėjimas. Kometos ir katės. Oro burbuliukai verdančiame virdulyje ir vadovėliai sunkioje moksleivio kuprinėje. Ir kiekvieną kartą teiginys apie vieno iš šių objektų (kūnų) judėjimą ar poilsį bus beprasmis, nenurodant atskaitos kūno. Todėl gyvenime mes dažniausiai, kalbėdami apie judėjimą, turime omenyje judėjimą Žemės atžvilgiu arba statinius objektus – namus, kelius ir pan.

Mechaninio judėjimo trajektorija

Taip pat negalima nepaminėti tokios mechaninio judėjimo charakteristikos kaip trajektorija. Trajektorija yra linija, kuria juda kūnas. Pavyzdžiui, pėdsakai sniege, lėktuvo pėdsakas danguje ir ašaros pėdsakas ant skruosto – tai visos trajektorijos. Jie gali būti tiesūs, išlenkti arba sulaužyti. Tačiau trajektorijos ilgis arba ilgių suma yra kūno nueitas kelias. Kelias pažymėtas raide s. Ir matuojama metrais, centimetrais ir kilometrais arba coliais, jardais ir pėdomis, priklausomai nuo to, kokie matavimo vienetai priimtini šioje šalyje.

Mechaninio judėjimo tipai: tolygus ir netolygus judėjimas

Kokie yra mechaninio judėjimo tipai? Pavyzdžiui, vairuodamas automobilį vairuotojas juda kartu skirtingas greitis važiuojant po miestą ir beveik tokiu pat greičiu išvažiuojant iš greitkelio už miesto ribų. Tai yra, jis juda arba netolygiai, arba tolygiai. Taigi judėjimas, priklausomai nuo nuvažiuoto atstumo vienodą laiko tarpą, vadinamas vienodu arba netolygiu.

Tolygaus ir netolygaus judėjimo pavyzdžiai

Gamtoje yra labai mažai tolygaus judėjimo pavyzdžių. Žemė beveik tolygiai juda aplink Saulę, laša lietaus lašai, burbuliukai iškyla sodoje. Net iš pistoleto paleista kulka juda tiesia linija ir tolygiai tik iš pirmo žvilgsnio. Dėl trinties prieš orą ir Žemės traukos jos skrydis pamažu lėtėja, o trajektorija mažėja. Čia, erdvėje, kulka gali judėti tikrai tiesiai ir tolygiai, kol nesusiduria su kokiu nors kitu kūnu. O judant netolygiai viskas daug geriau – pavyzdžių yra daug. Futbolo kamuolio skrydis futbolo rungtynių metu, grobį medžiojančio liūto judėjimas, kramtomosios gumos kelionė septintoko burnoje ir virš gėlės plazdenantis drugelis – visa tai nelygaus mechaninio kūnų judėjimo pavyzdžiai.

« Fizika – 10 klasė

Sprendžiant uždavinius šia tema, pirmiausia reikia pasirinkti atskaitos kūną ir su juo susieti koordinačių sistemą. Šiuo atveju judėjimas vyksta tiesia linija, todėl jam apibūdinti pakanka vienos ašies, pavyzdžiui, OX ašies. Pasirinkę kilmę, užrašome judėjimo lygtis.

I užduotis.

Nustatykite taško greičio modulį ir kryptį, jei, vienodai judant išilgai OX ašies, jo koordinatė per laiką t 1 \u003d 4 s pasikeitė iš x 1 \u003d 5 m į x 2 \u003d -3 m.

Sprendimas.

Vektoriaus modulį ir kryptį galima rasti iš jo projekcijų koordinačių ašyse. Kadangi taškas juda tolygiai, jo greičio projekciją OX ašyje randame pagal formulę

neigiamas ženklas greičio projekcija reiškia, kad taško greitis nukreiptas priešingai teigiamai OX ašies krypčiai. Greičio modulis υ = |υ x | = |-2 m/s| = 2 m/s.

2 užduotis.

Iš taškų A ir B, atstumas tarp kurių tiesia plentu l 0 = 20 km, du automobiliai vienu metu pradėjo tolygiai judėti vienas kito link. Pirmojo automobilio greitis υ 1 = 50 km/h, o antrojo automobilio greitis υ 2 = 60 km/h. Nustatykite automobilių padėtį taško A atžvilgiu po laiko t = 0,5 valandos nuo judėjimo pradžios ir atstumą I tarp automobilių šiuo momentu. Nustatykite kiekvieno automobilio nuvažiuotus kelius s 1 ir s 2 per laiką t.

Sprendimas.

Paimkime tašką A kaip koordinačių pradžią ir nukreipkime koordinačių ašį OX į tašką B (1.14 pav.). Automobilių judėjimas bus aprašytas lygtimis

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

Kadangi pirmasis automobilis juda teigiama OX ašies kryptimi, o antrasis - neigiama, tada υ 1x = υ 1, υ 2x = -υ 2. Pagal kilmės pasirinkimą x 01 = 0, x 02 = l 0 . Todėl po kurio laiko 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.

Pirmasis automobilis bus taške C 25 km atstumu nuo taško A dešinėje, o antrasis taške D, esančiame 10 km atstumu kairėje. Atstumas tarp automobilių bus lygus jų koordinačių skirtumo moduliui: l = x 2 - x 1 | = |-10 km - 25 km| = 35 km. Nuvažiuoti atstumai yra tokie:

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.

3 užduotis.

Pirmasis automobilis iš taško A išvažiuoja į tašką B greičiu υ 1 Po laiko t 0 antrasis automobilis iš taško B ta pačia kryptimi išvažiuoja υ 2 greičiu. Atstumas tarp taškų A ir B lygus l. Nustatykite automobilių susitikimo taško koordinatę taško B atžvilgiu ir laiką nuo pirmojo automobilio, per kurį jie susitiks, išvykimo momento.

Sprendimas.

Paimkime tašką A kaip koordinačių pradžią ir nukreipkime koordinačių ašį OX į tašką B (1.15 pav.). Automobilių judėjimas bus aprašytas lygtimis

x 1 = υ 1 t, x 2 = l + υ 2 (t - t 0).

Susitikimo metu automobilių koordinatės yra lygios: x 1 \u003d x 2 \u003d x in. Tada υ 1 t in \u003d l + υ 2 (t in - t 0) ir laikas iki susitikimo

Akivaizdu, kad sprendimas yra prasmingas, kai υ 1 > υ 2 ir l > υ 2 t 0 arba υ 1< υ 2 и l < υ 2 t 0 . Координата места встречи

4 užduotis.

1.16 paveiksle pavaizduoti taškų koordinačių priklausomybės nuo laiko grafikai. Iš grafikų nustatykite: 1) taškų greitį; 2) po kurio laiko po judėjimo pradžios jie susitiks; 3) taškais nueiti keliai iki susitikimo. Parašykite taškų judėjimo lygtis.

Sprendimas.

Laikui, lygiam 4 s, pirmojo taško koordinačių pokytis: Δx 1 \u003d 4 - 2 (m) \u003d 2 m, antrojo taško: Δx 2 \u003d 4 - 0 (m) \u003d 4 m.

1) Taškų greitis nustatomas pagal formulę υ 1x = 0,5 m/s; υ 2x = 1 m/s. Atkreipkite dėmesį, kad tokias pačias reikšmes galima gauti iš grafikų, nustatant tiesių polinkio kampų liestinę su laiko ašimi: greitis υ 1x yra skaitiniu būdu lygus tgα 1 , o greitis υ 2x yra skaitiniu būdu lygus iki tgα 2 .

2) Susitikimo laikas yra laiko momentas, kai taškų koordinatės yra lygios. Akivaizdu, kad t per \u003d 4 s.

3) Taškais nueiti takai yra lygūs jų judėjimams ir yra lygūs jų koordinačių pokyčiams per laiką iki susitikimo: s 1 = Δх 1 = 2 m, s 2 = Δх 2 = 4 m.

Abiejų taškų judėjimo lygtys yra x = x 0 + υ x t, kur x 0 = x 01 = 2 m, υ 1x = 0,5 m / s - pirmajam taškui; x 0 = x 02 = 0, υ 2x = 1 m / s - antrajam taškui.

Kaip kinematika, yra tokia, kurioje kūnas per bet kurį savavališkai paimtą vienodą laiko tarpą eina to paties ilgio kelią. Tai vienodas judėjimas. Pavyzdys yra čiuožėjo judėjimas distancijos viduryje arba traukinys lygioje atkarpoje.

Teoriškai kūnas gali judėti bet kokia trajektorija, įskaitant kreivinę. Tuo pačiu metu yra kelio sąvoka - taip vadinamas atstumas, kurį kūnas nukeliauja savo trajektorija. būdas - skaliarinis, ir jų nereikėtų painioti su poslinkiu. Paskutiniu terminu žymime atkarpą tarp kelio pradžios taško ir pabaigos taško, kuris, kada kreivinis judėjimas tikrai nesutampa su trajektorija. Poslinkis – turintis skaitinę reikšmę, lygią vektoriaus ilgiui.

Kyla natūralus klausimas – kokiais atvejais Mes kalbame apie vienodą judėjimą? Ar, pavyzdžiui, karuselės judėjimas ratu tuo pačiu greičiu bus laikomas vienodu? Ne, nes tokiu judesiu greičio vektorius keičia savo kryptį kas sekundę.

Kitas pavyzdys – tuo pačiu greičiu tiesia linija važiuojantis automobilis. Toks judėjimas bus laikomas vienodu tol, kol automobilis niekur nesisuks ir jo spidometras turės tą patį skaičių. Akivaizdu, kad tolygus judėjimas visada vyksta tiesia linija, greičio vektorius nekinta. Kelias ir poslinkis šiuo atveju bus vienodi.

Tolygus judėjimas – tai judėjimas tiesiu keliu pastoviu greičiu, kai nueitų atstumų ilgiai bet kokius vienodus laiko tarpus yra vienodi. Ypatingu vienodo judėjimo atveju galima laikyti ramybės būseną, kai greitis ir nuvažiuotas atstumas lygus nuliui.

Greitis yra kokybinė tolygaus judėjimo savybė. Akivaizdu, kad skirtingi objektai eina tuo pačiu keliu skirtingas laikas(pėstysis ir automobilis). Tolygiai judančio kūno nueito kelio ir laiko, kurį šis kelias buvo nueitas, santykis vadinamas judėjimo greičiu.

Taigi formulė, apibūdinanti tolygų judėjimą, atrodo taip:

V = S/t; čia V – judėjimo greitis (yra vektorinis dydis);

S – kelias arba judėjimas;

Žinodami judėjimo greitį, kuris nekinta, galime apskaičiuoti kūno nueitą kelią per bet kurį savavališką laiko tarpą.

Kartais jie klaidingai sumaišo vienodą ir tolygiai pagreitintą judesį. Tai tobula skirtingos sąvokos. - vienas iš netolygaus judėjimo variantų (t. y. toks, kuriame greitis nėra pastovi reikšmė), kuris turi svarbų skiriamasis ženklas- greitis tuo pačiu metu keičiasi tokiu pat dydžiu. Ši reikšmė, lygi greičių skirtumo ir laiko, per kurį greitis pasikeitė, santykiui, vadinama pagreičiu. Šis skaičius, parodantis, kiek greitis padidėjo ar sumažėjo per laiko vienetą, gali būti didelis (tada sakoma, kad kūnas greitai paima arba praranda greitį) arba nereikšmingas, kai objektas sklandžiau įsibėgėja ar sulėtėja.

Pagreitis, kaip ir greitis, yra fizikinis vektorinis dydis. Pagreičio vektorius kryptimi visada sutampa su greičio vektoriumi. Pavyzdys tolygiai pagreitintas judėjimas gali būti naudojamas kaip objekto atvejis, kai objekto trauka prie žemės paviršiaus) per laiko vienetą pasikeičia tam tikru dydžiu, vadinamu pagreičiu. laisvas kritimas.

Tolygų judėjimą teoriškai galima laikyti ypatinga byla tolygiai pagreitintas. Akivaizdu, kad kadangi tokio judėjimo metu greitis nekinta, tai pagreitėjimas ar lėtėjimas nevyksta, todėl tolygiai judant pagreičio dydis visada lygus nuliui.

Pavyzdžiui, mechaninio judėjimo samprata fizikoje visada priklauso nuo atskaitos taško (arba kūno). Taigi lėktuvu skrendantis žmogus juda namuose likusių artimųjų atžvilgiu, tačiau ilsisi šalia sėdinčio draugo. Taigi, nuobodūs giminaičiai ar ant peties miegantis draugas šiuo atveju yra atskaitos kūnai, leidžiantys nustatyti, ar mūsų minėtas žmogus juda, ar ne.

Mechaninio judėjimo apibrėžimas

Mechaninio judėjimo trajektorija

Mechaninio judėjimo tipai: tolygus ir netolygus judėjimas

Kokie yra mechaninio judėjimo tipai? Pavyzdžiui, kelionės automobiliu metu vairuotojas juda skirtingu greičiu važiuodamas po miestą ir beveik tuo pačiu greičiu įvažiuodamas į greitkelį už miesto ribų. Tai yra, jis juda arba netolygiai, arba tolygiai. Taigi judėjimas, priklausomai nuo nuvažiuoto atstumo vienodą laiko tarpą, vadinamas vienodu arba netolygiu.