Предметное направление

В данной теме Вы познакомитесь с новым видом движения и физическими величинами его характеризующими.

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/42a5f40d-fbb8-4048-83e3-51cecd809617/9_204.swf

 видео 

терминология

виртуальная лабораторная работа

интерактивная задача

реши самостоятельно

значение  ускорений некоторых тел

тест

Краткое содержание

Равномерное движение — это движение, при котором тело проходит равные расстояния за небольшие равные промежутки времени.
При равномерном движении скорость тела постоянна. Её легко вычислить: нужно пройденное расстояние поделить на время пути.

Пример равномерного движения. Каждую секунду этот автомобиль проходит путь 50 метров:

Неравномерным называется такое движение, при котором за равные промежутки времени тело проходит различные отрезки пути.

Часто для упрощения описания неравномерного движения используют среднюю путевую скорость.

При решении задач на среднюю скорость важно на рисунке или в комментариях к решению определить те величины, которые вы вводите для промежуточных выкладок. Надо стараться, чтобы их количество не было большим. Чем проще будут обозначения, тем лучше! Например, для обозначения первой трети или двух третей пути вместо S1, S2лучше ввести S/3 и 2S/3 или S и 2S.

В физике нехорошо делать переобозначения типа: пусть скорость V равна x (это пережиток из математики).

Следует избегать ранней подстановки численных значений известных величин, прежде чем из уравнения выражена искомая величина.

Пример неравномерного движения. Разгоняясь, каждую секунду санки проходят всё большие отрезки пути.

Чтобы с уверенностью сказать, что тело двигалось неравномерно, нужно много раз во время движения измерить его положение.
Пример:
1. Группа туристов в походе движется неравномерно: преодолевает примерно одинаковое расстояние днём, а ночью останавливается на стоянку. Если отмечать на карте их положение каждое утро, то флажки будут на одинаковом расстоянии. А если делать отметки ещё и вечером, а лучше — много раз в сутки, то мы увидим, что движение неравномерно.

Примеров равномерного движения в природе очень мало.

2. Почти равномерно движется вокруг Солнца Земля, капают капли дождя, всплывают пузырьки в газировке. Даже пуля, выпущенная из пистолета, движется прямолинейно и равномерно только на первый взгляд. От трения о воздух и притяжения Земли полёт её постепенно становится медленнее, а траектория снижается. Вот в космосе пуля может двигаться действительно прямолинейно и равномерно, пока не столкнётся с каким-либо другим телом.

А с неравномерным движением дело обстоит куда как лучше — примеров множество.

3. Полёт мяча во время игры в футбол, движения льва, охотящегося на добычу, путешествие бабочки, порхающей над цветком, — всё это примеры неравномерного механического движения тел.

Из формулы можно найти перемещение для прямолинейного равномерного движения: s⃗ =v⃗ ⋅t.

При решении большинства задач на нахождение векторных величин (перемещения, скорости, силы и др.) необходимо знать, как эти величины направлены по отношению друг к другу. Об этом можно судить, в частности, по уравнениям, записанным в векторной форме.

Для расчёта перемещения применяют формулу, в которую входят проекции векторов на ось: sx=vxt. (Напомним, что по знаку проекции можно судить о том, как направлен соответствующий ей вектор по отношению к выбранной оси.)

Но если при решении задачи на прямолинейное движение нас не интересует направление векторов перемещения и скорости, то можно воспользоваться формулой, в которую входят их модули: s=vt.

График зависимости модуля вектора скорости v от времени t при равномерном движении тела:

Модуль вектора перемещения s, совершённого телом за промежуток времени t1 в данном случае определяется по формуле: s=v1⋅t1.

Но произведение v1⋅t1 численно равно также площади S закрашенного прямоугольника.

Таким образом, при прямолинейном равномерном движении тела модуль вектора его перемещения численно равен площади прямоугольника, заключённого между графиком скорости, осью Ot и перпендикулярами к этой оси, восстановленными из точек, соответствующих моментам начала и конца наблюдения (в данном случае из точек O и t1).

Часто эту площадь называют площадью под графиком скорости.

Перемещение-векторная величина.

Путь -скалярная велина. Длина таректории или сумма длин всех участков траектории.

Путь L − длина траектории.

В СИ единица измерения пути − метр: м[L]=м.

Путь всегда больше или равен модулю перемещения. Путь не может быть отрицательным.

Видео:

Тренажер:

Задачи с решениями

Реши самостоятельно

Для тех, кто сдает ОГЭ

Тест

КинематикаВ данной теме Вы познакомитесь с основными понятиями кинематике.

Основное содержание>
Движения в природе имеют особое значение. Можно сказать даже так: движения создали наш мир.
Если бы не было движения элементарных частиц, то и не было бы химических элементов; не было бы химических веществ — не было бы вообще ничего.

Переполнена движениями живая природа. Само понятие живого воспринимается как организованное движение. Стоит только приостановиться этому движению в живой клетке, и она отмирает.

Но и в мёртвой клетке, и в простом камне, лежащем на обочине дороги, сохраняется движение. Если даже не учитывать движения химических элементов внутри этих предметов, то в них всегда имеется так называемое тепловое движение молекул (рис. 1 ).

Неспокоен и космос. В результате распада химических элементов внутри звёзд и планет к этим космическим объектам со всех сторон устремляются элементарные частицы. Как утекающая из ванны вода закручивается в водоворот, так и центростремительные потоки частиц звёзд и планет закручиваются в гигантские космические спирали (рис. 2 ).

Рис. 2

Этим объясняется и то, что наша планета Земля вращается вокруг своей оси, и то, что она летает вокруг Солнца (рис. 3 ).

Рис. 3

Движения могут быть зримыми, как, например, движение автомобиля, и незримыми — например, тепловое движение. Они могут быть ощущаемыми (тепло на ощупь) и неощущаемыми (движения питательных веществ в растениях).
Движения можно разделить на организованные, например, вихревые движения химических элементов, и на беспорядочные, например, движения камней в горной лавине.

И звук, и свет, и электричество — всё это представляет собой движение в разных видах.

Движения могут переходить из одних видов в другие. Так, трение преобразует видимые движения предметов в их тепловые движения. И наоборот, невидимые тепловые движения химических элементов можно превращать в видимые, например, в двигателе автомобиля. Движение электронов можно превратить в свет, а свет можно превратить в тепловые движения.

Обрати внимание!
Таким образом, под движением в общем смысле этого слова подразумевают любые изменения, происходящие в природе.
Наиболее простым видом движения является механическое движение.
Механическим движением тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел, происходящее с течением времени.

Наиболее простым видом движения является механическое движение.
Механическим движением тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел, происходящее с течением времени.
Основные характеристики движения тела в любой момент времени: траектория, скорость, пройденный путь, положение тела и некоторые другие — используются при решении различных научных и практических задач, связанных с механическим движением тел.

Пример:
запуская летательный аппарат с Земли на Марс, учёные должны были предварительно рассчитать, где находится эта планета относительно Земли в момент посадки на неё аппарата. А для этого необходимо было выяснить, как меняются с течением времени направление и модуль скорости Марса, и по какой траектории он движется.

Положение точки можно задать с помощью координатной прямой или прямоугольной системы координат (рис. 1 ).

Рис. 1

Но как задать положение тела, имеющего размеры? Ведь каждая точка этого тела будет иметь свою собственную координату (рис. 2 ).

Рис. 2

При описании движения тела, имеющего размеры, возникают и другие вопросы. Например, что следует понимать под скоростью тела, если оно, перемещаясь в пространстве, одновременно вращается вокруг собственной оси?

Скорость разных точек этого тела будет различна как по модулю, так и по направлению. Например, при суточном вращении Земли диаметрально противоположные её точки движутся в противоположных направлениях, причём чем ближе к оси расположена точка, тем меньше её скорость.

Обрати внимание!
Во многих случаях вместо движения реального тела можно рассматривать движение так называемой материальной точки, то есть точки, обладающей массой этого тела.
Для материальной точки можно однозначно определить координату, скорость и другие физические величины, так как она не имеет размеров и не может вращаться вокруг собственной оси.
Тело можно считать материальной точкой в тех случаях, когда его размерами (а значит, и формой, и вращением) можно пренебречь, поскольку они несущественны в условиях решаемой задачи.
Обрати внимание!
Практически всякое тело можно рассматривать как материальную точку в тех случаях, когда расстояния, проходимые точками тела, очень велики по сравнению с его размерами.
Материальными точками считают Землю и другие планеты при изучении их движения вокруг Солнца. В данном случае различия в движении разных точек любой планеты, вызванные её суточным вращением, не влияют на величины, описывающие годовое движение.

Но при решении задач, связанных с суточным вращением планет (например, при определении времени восхода солнца в разных местах поверхности земного шара), считать планету материальной точкой бессмысленно, так как результат задачи зависит от размеров этой планеты и скорости движения точек её поверхности. Так, например, в Токио солнце взойдёт на 1 ч. раньше, чем в Пекине, а в Берлине — на 2 ч. позже, чем в Москве.

За материальную точку правомерно принять самолёт, если требуется определить среднюю скорость его движения на пути из Москвы в Тель-Авив.

Но при вычислении силы сопротивления воздуха, действующей на летящий самолёт, считать его материальной точкой нельзя, поскольку сила сопротивления зависит от формы и скорости движения самолёта.

Тело, движущееся поступательно (рис. 3 ), можно принимать за материальную точку даже в том случае, если его размеры соизмеримы с проходимыми им расстояниями.Рис. 3

Например, поступательно движется человек, стоящий на ступеньке движущегося эскалатора. В любой момент времени все точки тела человека движутся одинаково. Поэтому, если мы хотим описать движение человека (то есть определить, как меняются со временем его скорость, путь и т. д.), то достаточно рассмотреть движение только одной его точки. При этом решение задачи значительно упрощается.

Обрати внимание!
Материальных точек в природе нет. Материальная точка — это понятие, использование которого упрощает решение многих задач и при этом позволяет получить достаточно точные результаты.

При поступательном движении тела все его точки движутся одинаково (рис. 1 ).

При прямолинейном движении тела достаточно одной координатной оси для определения его положения.
Пример:
положение тележки с капельницей (рис. 2 ), движущейся по столу прямолинейно и поступательно, в любой момент времени можно определить с помощью линейки, расположенной вдоль траектории движения (тележка с капельницей принимается за материальную точку). Линейку в этом опыте удобно принять за тело отсчёта, а её шкала может служить координатной осью. Положение тележки с капельницей будет определяться относительно нулевого деления линейки.

тележка.png
Рис. 2
Но если необходимо определить, например, путь, который прошла тележка за определённый промежуток времени, или скорость её движения, то помимо линейки понадобится прибор для измерения времени — часы.
В примере с тележкой роль такого прибора выполняет капельница, из которой через равные промежутки времени падают капли. Поворачивая кран, можно добиться того, чтобы капли падали с интервалом, например, в 1 с. Посчитав число промежутков между следами капель на линейке, можно определить соответствующий промежуток времени.
Тело, относительно которого рассматривается изменение положения других тел в пространстве, называется телом отсчёта.
Обрати внимание!
Для определения положения движущегося тела в любой момент времени, вида движения, скорости тела и некоторых других характеристик движения необходимы тело отсчёта, связанная с ним система координат (или одна координатная ось, если тело движется вдоль прямой) и прибор для измерения времени.
Система координат, тело отсчёта, с которым она связана, и прибор для измерения времени образуют систему отсчёта, относительно которой рассматривается движение тела.
Конечно, во многих случаях нельзя непосредственно измерить координаты движущегося тела в любой момент времени. У нас нет реальной возможности, например, расположить измерительную ленту и расставить наблюдателей с часами вдоль многокилометрового пути движущегося автомобиля, плывущего по океану лайнера, летящего самолёта, снаряда, вылетевшего из артиллерийского орудия, различных небесных тел, движение которых мы наблюдаем, и т. д.

Тем не менее, знание законов физики позволяет определить координаты тел, движущихся в различных системах отсчёта, в частности в системе отсчёта, связанной с Землёй.

Тренажер: