Równomiernie przyspieszony ruch. Zadania i formuły

Najważniejszą cechą ruchu ciała jest jego prędkość. Znając to, a także niektóre inne parametry, możemy zawsze określić czas ruchu, przebytą odległość, początkową, końcową prędkość i przyspieszenie. Równie przyspieszony ruch jest tylko jednym rodzajem ruchu. Zwykle występuje w problemach z fizyki z sekcji kinematyki. W takich zadaniach ciało jest brane punkt materialny co znacznie upraszcza wszystkie obliczenia.

Prędkość Przyspieszenie

Przede wszystkim chciałbym zwrócić uwagę czytelnika na fakt, że te dwie wielkości fizyczne nie są skalarne, ale wektorowe. Oznacza to, że przy rozwiązywaniu pewnego rodzaju problemów należy zwracać uwagę na to, jakie przyspieszenie ma ciało pod względem znaku, a także jaki jest wektor prędkości samego ciała. Generalnie, w momentach wyłącznie matematycznego planu, takie momenty są pomijane, ale w fizyce jest to dość ważne, ponieważ w kinemice, z powodu jednego błędnie podanego znaku, odpowiedź może być błędna.

Przykłady

Jako przykład możesz zastosować równomiernie przyspieszony i równie powolny ruch. Równomiernie przyspieszony ruch charakteryzuje się, jak wiadomo, przyspieszeniem ciała. Przyspieszenie pozostaje stałe, ale prędkość stale rośnie w każdym momencie. Przy równie powolnym ruchu przyspieszenie ma wartość ujemną, a prędkość ciała stale maleje. Te dwa rodzaje przyspieszeń są podstawą wielu problemów fizycznych i dość często występują w problemach z pierwszej części testów z fizyki.

Przykład równomiernie przyspieszonego ruchu

Równie przyspieszony ruch spotykamy na co dzień wszędzie. Żaden samochód nie porusza się równomiernie w prawdziwym życiu. Nawet jeśli prędkościomierz pokazuje dokładnie 6 kilometrów na godzinę, należy rozumieć, że tak nie jest. Po pierwsze, jeśli przeanalizujemy ten problem z technicznego punktu widzenia, pierwszym parametrem, który spowoduje niedokładność, będzie urządzenie. Raczej jego błąd.

Spotykamy ich wszystkich oprzyrządowanie. Ta sama linia. Wykonaj około dziesięciu kawałków co najmniej takich samych (na przykład 15 centymetrów) linijek, chociaż różne (15, 30, 45, 50 centymetrów). Połącz je ze sobą, a zauważysz, że są małe niedokładności, a ich skale nie pasują do siebie. To jest błąd. W tym przypadku będzie równa połowie ceny podziału, podobnie jak w przypadku innych instrumentów, które wytwarzają określone wartości.

Drugim czynnikiem, który da niedokładność, jest skala urządzenia. Prędkościomierz nie uwzględnia wartości takich jak pół kilometra, kilometr na sekundę i tak dalej. Zauważalne na urządzeniu jest wystarczająco trudne oko. Niemal niemożliwe. Ale jest zmiana prędkości. Pozwolić na tak małą ilość, ale nadal. Będzie to zatem ruch jednostajnie przyspieszony, a nie jednolity. To samo można powiedzieć o zwykłym kroku. Chodźmy, powiedzmy, chodźmy, a ktoś mówi: nasza prędkość to 5 kilometrów na godzinę. Ale to nie jest do końca prawdą i dlaczego, powiedziano jej trochę wyżej.

Przyspieszenie ciała

Przyspieszenie może być dodatnie i ujemne. Było to wspomniane wcześniej. Dodajemy, że przyspieszenie jest wielkością wektora, która jest liczbowo równa zmianom prędkości w pewnym okresie czasu. Oznacza to, że za pomocą wzoru można go wyznaczyć w następujący sposób: a = dV / dt, gdzie dV oznacza zmianę prędkości, dt oznacza przedział czasu (zmiana czasu).

Niuanse

Natychmiast może pojawić się pytanie, jak przyspieszenie w tej sytuacji może być negatywne. Ludzie, którzy zadają podobne pytanie, motywują to faktem, że nawet prędkość nie może być ujemna, nie wtedy. W rzeczywistości czas nie może być ujemny. Ale często zapomina się, że prędkość może przyjmować wartości ujemne. To jest ilość wektorowa, nie zapomnij o tym! Całość prawdopodobnie w stereotypach i błędnym myśleniu.

Aby rozwiązać problemy wystarczy zrozumieć jedną rzecz: przyspieszenie będzie dodatnie, jeśli ciało przyspieszy. I będzie ujemne, jeśli ciało zwalnia. To wszystko, dość proste. Najprostsze logiczne myślenie lub zdolność widzenia między liniami będzie już w rzeczywistości częścią rozwiązania fizycznego problemu związanego z prędkością i przyspieszeniem. Szczególny przypadek to przyspieszenie grawitacyjne i nie może być ujemny.

Formuły. Rozwiązywanie problemów

Należy rozumieć, że zadania związane z prędkością i przyspieszeniem są nie tylko praktyczne, ale także teoretyczne. Dlatego przeanalizujemy je i, jeśli to możliwe, postaramy się wyjaśnić, dlaczego ta lub tamta odpowiedź jest poprawna, lub wręcz przeciwnie, błędna.

Problem teoretyczny

Bardzo często na egzaminach z fizyki w klasach 9 i 11 można napotkać takie pytania: "Jak zachowa się ciało, jeśli suma wszystkich działających na niego sił wynosi zero?". W rzeczywistości sformułowanie pytania może być bardzo różne, ale odpowiedź jest wciąż taka sama. Tutaj pierwszą rzeczą do zrobienia jest uruchomienie budynków na powierzchni i zwykłe logiczne myślenie.

Wybór studenta otrzymuje 4 odpowiedzi. Po pierwsze: "prędkość będzie zero". Drugi: "prędkość ciała spada w pewnym okresie czasu". Po trzecie: "prędkość ciała jest stała, ale nie jest dokładnie równa zero". Po czwarte: "prędkość może mieć dowolną wartość, ale w każdym momencie będzie stała".

Poprawną odpowiedzią tutaj jest oczywiście czwarta. Teraz zobaczmy, dlaczego. Spróbujmy rozważyć wszystkie opcje po kolei. Jak wiadomo, suma wszystkich sił działających na ciało jest iloczynem masy i przyspieszenia. Ale masa pozostaje stała, odrzucamy ją. Oznacza to, że jeśli suma wszystkich sił wynosi zero, przyspieszenie również będzie wynosić zero.

Załóżmy więc, że prędkość będzie równa zero. Ale nie może tak być, ponieważ mamy zerowe przyspieszenie. Czysto fizycznie jest to dopuszczalne, ale nie w tym przypadku, ponieważ teraz mówimy o czymś innym. Niech prędkość ciała spada w pewnym okresie czasu. Ale jak może się zmniejszyć, jeśli przyspieszenie jest stałe i wynosi zero? Nie ma żadnych powodów i warunków wstępnych do zmniejszenia lub zwiększenia prędkości. Dlatego odrzucamy drugą opcję.

Załóżmy, że prędkość ciała jest stała, ale nie jest dokładnie równa zero. To naprawdę będzie stałe, ponieważ przyspieszenie jest po prostu nieobecne. Ale nie możemy powiedzieć na pewno, że prędkość będzie inna od zera. Ale czwarta opcja - w samym jabłko. Prędkość może być dowolna, ale ponieważ nie ma przyspieszenia, będzie stała w czasie.

Praktyczne zadanie

Określ, którą ścieżkę przebył ciało w określonym czasie t1-t2 (t1 = 0 sekund, t2 = 2 sekundy), jeśli dostępne są następujące dane. Początkowa prędkość ciała w przedziale od 0 do 1 sekundy wynosi 0 metrów na sekundę, a końcowa prędkość to 2 metry na sekundę. Prędkość ciała od czasu 2 sekund jest również równa 2 metrom na sekundę.

Rozwiązanie podobnego problemu jest dość proste, wystarczy złapać jego istotę. Musisz znaleźć sposób. Cóż, zacznijmy go szukać, po wybraniu dwóch obszarów. Łatwo zauważyć, że pierwsza część ścieżki (od 0 do 1 sekundy) ciało przechodzi równomiernie przyspieszone, o czym świadczy wzrost jego prędkości. Wtedy znajdziemy to przyspieszenie. Można ją wyrazić jako różnicę prędkości podzieloną przez czas ruchu. Przyspieszenie będzie wynosić (2-0) / 1 = 2 metry na sekundę do kwadratu.

W związku z tym odległość przebyta na pierwszym odcinku drogi S będzie równa: S = V0t + przy ^ 2/2 = 0 * 1 + 2 * 1 ^ 2/2 = 0 + 1 = 1 metr. W drugiej części ścieżki w okresie od 1 sekundy do 2 sekund ciało porusza się równomiernie. Stąd odległość będzie równa V * t = 2 * 1 = 2 metry. Teraz podsumowujemy odległości, otrzymujemy 3 metry. To jest odpowiedź.