Czym jest ruch jednostajny w fizyce? Ruch mechaniczny: równomierny i nierówny

Czy myślisz, że się poruszasz, czy nie, kiedy czytasz ten tekst? Prawie każdy z was od razu odpowie: nie, nie ruszam się. I będzie źle. Niektórzy mogą powiedzieć, że się przeprowadzam. I oni też się mylą. Ponieważ w fizyce niektóre rzeczy nie są takie, jakie wydają się na pierwszy rzut oka.

Na przykład pojęcie ruchu mechanicznego w fizyce zawsze zależy od punktu odniesienia (lub ciała). Tak więc osoba lecąca w samolocie porusza się względem krewnych pozostawionych w domu, ale odpoczywa względem siedzącego obok przyjaciela. Tak więc znudzeni krewni lub przyjaciel śpiący na jego ramieniu są w tym przypadku punktami odniesienia dla ustalenia, czy nasza wspomniana osoba się porusza, czy nie.

Definicja ruchu mechanicznego

W fizyce definicja ruchu mechanicznego badanego w siódmej klasie jest następująca: zmiana położenia ciała w stosunku do innych ciał w czasie nazywana jest ruchem mechanicznym. Przykładami ruchu mechanicznego w życiu codziennym byłby ruch samochodów, ludzi i statków. Komety i koty. Pęcherzyki powietrza we wrzącym czajniku i podręczniki w ciężkim plecaku ucznia. I za każdym razem stwierdzenie o ruchu lub reszcie jednego z tych obiektów (ciał) będzie pozbawione sensu bez wskazania ciała odniesienia. Dlatego w życiu najczęściej, gdy mówimy o ruchu, mamy na myśli ruch względem Ziemi lub obiekty statyczne - domy, drogi i tak dalej.

Trajektoria ruchu mechanicznego

Nie sposób również nie wspomnieć o tak charakterystycznej dla ruchu mechanicznego jak trajektorii. Trajektoria to linia, wzdłuż której porusza się ciało. Na przykład ślady stóp na śniegu, ślad samolotu na niebie i ślad łzy na policzku to trajektorie. Mogą być proste, zakrzywione lub łamane. Ale długość trajektorii, czyli suma długości, to droga przebyta przez ciało. Ścieżka jest oznaczona literą s. Mierzy się go w metrach, centymetrach i kilometrach lub w calach, jardach i stopach, w zależności od tego, jakie jednostki miary są akceptowane w tym kraju.

Rodzaje ruchu mechanicznego: ruch równomierny i nierównomierny

Jakie są rodzaje ruchu mechanicznego? Na przykład podczas podróży samochodem kierowca porusza się z różnymi prędkościami podczas jazdy po mieście i prawie z taką samą prędkością, gdy wjeżdża na autostradę poza miastem. Oznacza to, że porusza się nierównomiernie lub równomiernie. Tak więc ruch, w zależności od odległości przebytej w równych odstępach czasu, nazywamy ruchem jednostajnym lub nierównym.

Przykłady ruchu jednostajnego i niejednostajnego

W przyrodzie istnieje bardzo niewiele przykładów ruchu jednostajnego. Ziemia porusza się prawie równomiernie wokół Słońca, krople deszczu kapią, w sodzie pojawiają się bąbelki. Nawet kula wystrzelona z pistoletu porusza się w linii prostej i równomiernie tylko na pierwszy rzut oka. Z tarcia o powietrze i przyciągania Ziemi jego lot stopniowo staje się wolniejszy, a trajektoria maleje. Tu, w kosmosie, pocisk może poruszać się naprawdę prosto i równo, aż zderzy się z innym ciałem. A przy nierównomiernym ruchu jest znacznie lepiej – przykładów jest wiele. Lot piłki nożnej podczas meczu, ruch lwa polującego na ofiarę, podróż gumy do żucia w ustach siódmoklasisty czy motyl trzepoczący nad kwiatem to przykłady nierównomiernego mechanicznego ruchu ciał.

95. Podaj przykłady ruchu jednostajnego.
Bardzo rzadko zdarza się np. ruch Ziemi wokół Słońca.

96. Podaj przykłady nierównomiernego ruchu.
Ruch samochodu, samolotu.

97. Chłopiec zjeżdża na sankach z góry. Czy ten ruch można uznać za jednolity?
Nie.

98. Siedząc w wagonie jadącego pociągu pasażerskiego i obserwując ruch nadjeżdżającego pociągu towarowego, wydaje nam się, że pociąg towarowy jedzie znacznie szybciej niż nasz osobowy przed spotkaniem. Dlaczego to się dzieje?
W stosunku do pociągu pasażerskiego pociąg towarowy porusza się z prędkością całkowitą pociągów pasażerskich i towarowych.

99. Kierowca poruszającego się samochodu jest w ruchu lub w spoczynku w związku z:
a) drogi
b) foteliki samochodowe;
c) stacje benzynowe;
d) słońce;
e) drzewa wzdłuż drogi?
W ruchu: a, c, d, e
w spoczynku: b

100. Siedząc w wagonie jadącego pociągu, patrzymy przez okno na wagon, który jedzie do przodu, potem wydaje się nieruchomy, a w końcu cofa. Jak możemy wyjaśnić to, co widzimy?
Początkowo prędkość samochodu jest wyższa niż prędkość pociągu. Wtedy prędkość samochodu staje się równa prędkości pociągu. Następnie prędkość samochodu spada w porównaniu z prędkością pociągu.

101. Samolot wykonuje „martwą pętlę”. Jaka jest trajektoria ruchu widziana przez obserwatorów z ziemi?
trajektoria pierścienia.

102. Podaj przykłady ruchu ciał po zakrzywionych ścieżkach względem ziemi.
Ruch planet wokół Słońca; ruch łodzi na rzece; Lot ptaka.

103. Podaj przykłady ruchu ciał, które mają trajektorię prostoliniową względem ziemi.
jadący pociąg; osoba idąca prosto.

104. Jakie ruchy obserwujemy podczas pisania długopisem? Kreda?
Równe i nierówne.

105. Które części roweru podczas ruchu prostoliniowego opisują trajektorie prostoliniowe względem podłoża, a które są krzywoliniowe?
Prostoliniowe: kierownica, siodełko, rama.
Krzywoliniowe: pedały, koła.

106. Dlaczego mówi się, że Słońce wschodzi i zachodzi? Jaki jest w tym przypadku organ referencyjny?
Ciałem odniesienia jest Ziemia.

107. Dwa samochody poruszają się po autostradzie, więc pewna odległość między nimi się nie zmienia. Wskaż, w odniesieniu do jakich ciał każdy z nich odpoczywa i w odniesieniu do jakich ciał porusza się w tym okresie.
Samochody stoją w stosunku do siebie. Pojazdy poruszają się względem otaczających obiektów.

108. Sanie zjeżdżają z góry; piłka toczy się po pochyłym zsypie; kamień wypuszczony z ręki spada. Które z tych ciał posuwa się do przodu?
Sanie ruszają do przodu z góry, a kamień wypuszczany z rąk.

109. Książka położona na stole w pozycji pionowej (ryc. 11, pozycja I) spada od wstrząsu i zajmuje pozycję II. Dwa punkty A i B na okładce książki opisują trajektorie AA1 i BB1. Czy możemy powiedzieć, że książka posunęła się do przodu? Czemu?

« Fizyka - klasa 10 "

Przy rozwiązywaniu problemów na ten temat należy przede wszystkim wybrać ciało odniesienia i skojarzyć z nim układ współrzędnych. W tym przypadku ruch odbywa się w linii prostej, więc do jego opisu wystarczy jedna oś, np. oś OX. Po wybraniu źródła spisujemy równania ruchu.

Zadanie I.

Określ moduł i kierunek prędkości punktu, jeśli przy równomiernym ruchu wzdłuż osi OX jego współrzędna w czasie t 1 \u003d 4 s zmieniła się z x 1 \u003d 5 m na x 2 \u003d -3 m.

Decyzja.

Moduł i kierunek wektora można znaleźć na podstawie jego rzutów na osie współrzędnych. Ponieważ punkt porusza się jednostajnie, rzut jego prędkości na oś OX wyznaczamy ze wzoru

Znak ujemny rzutu prędkości oznacza, że prędkość punktu jest skierowana przeciwnie do dodatniego kierunku osi OX. Moduł prędkości υ = |υ x | = |-2 m/s| = 2 m/s.

Zadanie 2.

Od punktów A i B, odległości pomiędzy którymi po prostej autostradzie l 0 = 20 km, jednocześnie dwa samochody zaczęły jechać jednostajnie do siebie. Prędkość pierwszego samochodu υ 1 = 50 km/h, a prędkość drugiego samochodu υ 2 = 60 km/h. Określ położenie samochodów względem punktu A po czasie t = 0,5 godziny po rozpoczęciu ruchu oraz odległość I między samochodami w tym momencie. Wyznacz drogi s 1 i s 2 przebyte przez każdy samochód w czasie t.

Decyzja.

Przyjmijmy punkt A jako początek współrzędnych i skierujmy oś współrzędnych OX w stronę punktu B (rys. 1.14). Ruch samochodów zostanie opisany równaniami

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

Ponieważ pierwszy samochód porusza się w kierunku dodatnim osi OX, a drugi w kierunku ujemnym, to υ 1x = υ 1, υ 2x = -υ 2. Zgodnie z wyborem pochodzenia x 01 = 0, x 02 = l 0 . Dlatego po pewnym czasie 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.

Pierwszy samochód będzie w punkcie C w odległości 25 km od punktu A po prawej, a drugi w punkcie D w odległości 10 km po lewej stronie. Odległość między samochodami będzie równa modułowi różnicy między ich współrzędnymi: l = |x 2 - x 1 | = |-10 km - 25 km| = 35 km. Pokonywane odległości to:

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.

Zadanie 3.

Z punktu A do punktu B wyjeżdża pierwszy samochód z prędkością υ1 Po czasie t 0 od punktu B w tym samym kierunku z prędkością υ2 wyjeżdża z drugiego samochodu. Odległość między punktami A i B jest równa l. Określ współrzędne miejsca spotkania samochodów względem punktu B oraz czas od momentu odjazdu pierwszego samochodu przez który się spotkają.

Decyzja.

Przyjmijmy punkt A jako początek współrzędnych i skierujmy oś współrzędnych OX w stronę punktu B (rys. 1.15). Ruch samochodów zostanie opisany równaniami

x 1 = υ 1 t, x 2 = l + υ 2 (t - t 0).

W czasie spotkania współrzędne samochodów są równe: x 1 \u003d x 2 \u003d x in. Następnie υ 1 t in \u003d l + υ 2 (t in - t 0) i czas do spotkania

Oczywiście rozwiązanie ma sens dla υ 1 > υ 2 i l > υ 2 t 0 lub dla υ 1< υ 2 и l < υ 2 t 0 . Координата места встречи

Zadanie 4.

Rysunek 1.16 przedstawia wykresy zależności współrzędnych punktów od czasu. Wyznacz z wykresów: 1) prędkość punktów; 2) po jakim czasie po rozpoczęciu ruchu spotkają się; 3) ścieżki przebyte przez punkty przed spotkaniem. Napisz równania ruchu punktów.

Decyzja.

Przez czas równy 4 s zmiana współrzędnych pierwszego punktu: Δx 1 \u003d 4 - 2 (m) \u003d 2 m, drugi punkt: Δx 2 \u003d 4 - 0 (m) \u003d 4 m.

1) Prędkość punktów określa wzór υ 1x = 0,5 m/s; υ 2x = 1 m/s. Zauważ, że te same wartości można uzyskać z wykresów wyznaczając styczne kątów nachylenia prostych do osi czasu: prędkość υ 1x jest liczbowo równa tgα 1 , a prędkość υ 2x jest liczbowo równa do tgα 2 .

2) Czas spotkania to moment, w którym współrzędne punktów są sobie równe. Oczywiste jest, że t w \u003d 4 s.

3) Drogi pokonywane przez punkty są równe ich ruchom i są równe zmianom ich współrzędnych w czasie przed spotkaniem: s 1 = Δх 1 = 2 m, s 2 = Δх 2 = 4 m.

Równania ruchu dla obu punktów mają postać x = x 0 + υ x t, gdzie x 0 = x 01 = 2 m, υ 1x = 0,5 m / s - dla pierwszego punktu; x 0 = x 02 = 0, υ 2x = 1 m / s - dla drugiego punktu.