Вконтакте Facebook Twitter Лента RSS

Как движется тело. Если на тело не действуют другие тела, то оно находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, относительно инерциальной системы отсчета

Это векторная сумма всех сил, действующих на тело.


Велосипедист наклоняется в сторону поворота. Сила тяжести и сила реакции опоры со стороны земли дают равнодействующую силу, сообщающую центростремительное ускорение, необходимое для движения по окружности

Взаимосвязь со вторым законом Ньютона

Вспомним закон Ньютона:

Равнодействующая сила может быть равна нулю в том случае, когда одна сила компенсируется другой, такой же силой, но противоположной по направлению. В этом случае тело находится в покое или движется равномерно.


Если равнодействующая сила НЕ равна нулю, то тело движется равноускоренно . Собственно именно эта сила является причиной неравномерного движения. Направление равнодействующей силы всегда совпадает по направлению с вектором ускорения.

Когда требуется изобразить силы, действующие на тело, при этом тело движется равноускоренно, значит в направлении ускорения действующая сила длиннее противоположной. Если тело движется равномерно или покоится длина векторов сил одинаковая.


Нахождение равнодействующей силы

Для того, чтобы найти равнодействующую силу, необходимо: во-первых, верно обозначить все силы , действующие на тело; затем изобразить координатные оси , выбрать их направления; на третьем шаге необходимо определить проекции векторов на оси; записать уравнения. Кратко: 1) обозначить силы; 2) выбрать оси, их направления; 3) найти проекции сил на оси; 4) записать уравнения.

Как записать уравнения? Если в некотором направлении тело двигается равномерно или покоится, то алгебраическая сумма (с учетом знаков) проекций сил равна нулю. Если в некотором направлении тело движется равноускоренно, то алгебраическая сумма проекций сил равна произведению массы на ускорение, согласно второму закону Ньютона.

Примеры

На движущееся равномерно по горизонтальной поверхности тело, действуют сила тяжести, сила реакции опоры, сила трения и сила, под действием которой тело движется.

Обозначим силы, выберем координатные оси

Найдем проекции

Записываем уравнения

Тело, которое прижимают к вертикальной стенке, равноускоренно движется вниз. На тело действуют сила тяжести, сила трения, реакция опоры и сила, с которой прижимают тело. Вектор ускорения направлен вертикально вниз. Равнодействующая сила направлена вертикально вниз.



Тело равноускоренно движется по клину, наклон которого альфа. На тело действуют сила тяжести, сила реакции опоры, сила трения.



Главное запомнить

1) Если тело покоится или движется равномерно, то равнодействующая сила равна нулю и ускорение равно нулю;
2) Если тело движется равноускоренно, значит равнодействующая сила не нулевая;
3) Направление вектора равнодействующей силы всегда совпадает с направлением ускорения;
4) Уметь записывать уравнения проекций действующих на тело сил

Блок - механическое устройство, колесо, вращающееся вокруг своей оси. Блоки могут быть подвижными и неподвижными.

Неподвижный блок используется лишь для изменения направления силы.

Тела, связанные нерастяжимой нитью, имеют одинаковые по величине ускорения.

Подвижный блок предназначен для изменения величины прилагаемых усилий. Если концы веревки, обхватывающей блок, составляют с горизонтом равные между собой углы, то для подъёма груза потребуется сила вдвое меньше, чем вес груза. Действующая на груз сила относится к его весу, как радиус блока к хорде дуги, обхваченной канатом.

Ускорение тела А в два раза меньше ускорения тела В.

Фактически, любой блок представляет собой рычаг , в случае неподвижного блока - равноплечий, в случае подвижного - с соотношением плеч 1 к 2. Как и для всякого другого рычага, для блока справедливо правило: во сколько раз выигрываем в усилии, во столько же раз проигрываем в расстоянии

Также используется система, состоящая из комбинации нескольких подвижных и неподвижных блоков. Такая система называется полиспаст.


Почему если тело движется с ускорением вверх, то вес тела увеличивается, а если вниз то уменьшается?

  1. Сила, с которой тело дествует на опору (P т. е. его вес) равна силе реакции опоры (N) или силе упругости (Fупр) . P=-N=gt; P=Fупр. Из 2 З. Н. ZF=ma (векторы) . Из этого получим N-mg=0. =gt; N=mg или P=mg. При ускорении вверх: N-mg=ma (Проецируем на ось y). N=P, Подставим: P-mg=ma т. е. P=mg+ma=m(g+a).
    Другими словами увеличивается ускорение, т. е. увеличивается сила, с которой тело давит на опору (Например груз в лифте) , значит увеличивается его вес. Чистая математика с векторами. Для движения вниз аналогично: mg-N=ma, N=mg-ma=m(g-a) (Где N=P, т. е. P=m(g-a)).

    Если не совсем понятно формулами, попробуй сам построить рисунок (тело в лифте) , приложи силы и примени 2 Закон Ньютона (сумма сил = ma).Явление увеличения веса называют перегрузкой, уменьшения не помню, невесомость чтоль, но это не совсем точно может быть.

  1. Загрузка... Сцепленные гены - это что? СЦЕПЛЕНИЕ ГЕНОВ связь между генами, обусловленная их расположением в одной хромосоме это сцепленные гены... например ген глухоты сцеплен у...
  2. Загрузка... Какой свет называют монохроматическим? определение. Монохроматический свет - электромагнитная волна одной определнной и строго постоянной частоты из диапазона частот, непосредственно воспринимаемых человеческим глазом (см....
  3. Загрузка... что такое право взяли и списали с ВИКИПЕДИИ кек Право как один из видов регуляторов общественных отношений представляет собой особую категорию, в многотысячелетней истории...
  4. Загрузка... Несколько вопросов по граматике. грамматике (так правильнее) ! 1) Потому что образовано от существительного! 2) Потому что во тут как приставка! 3) Проверочного слова...
  5. Загрузка... когда ПРИСТАВКА не пишется вместе со словом а когда раздельно? ПРАВОПИСАНИЕ ЧАСТИЦ НЕ и НИ НЕ с именами числительными С именами числительными не пишется...
  6. Загрузка... И. Бабель. Конармия. Несколько раз встречается словосочетание "Начдив шесть". Что/кто это? Сокращенное от "начальник 6 й дивизии". Начдив шесть снится мне. Он гонится на...

Учебник для 7 класса

§ 12.1. Как движется тело, если на него не действуют другие тела?

Из-за чего скорость тела изменяется? Толкните ногой лежащий мяч - он покатится (рис. 12.1). Скорость мяча изменилась вследствие действия на него другого тела.

Катящийся мяч можно остановить ногой. И в этом случае скорость мяча изменяется вследствие действия на него другого тела.

Рис. 12.1. Скорость мяча изменяется, если на него действует другое тело

Посмотрим теперь на катящийся по траве мяч: его скорость постепенно уменьшается. Может быть, и в этом случае какое-то тело (или тела) действует на мяч, уменьшая его скорость? Присмотревшись, можно заметить, что мяч подминает травинки - а они при этом притормаживают мяч.

Если покатить мяч по асфальту, он будет катиться намного дольше, чем по траве, но тоже в конце концов остановится. На этот раз скорость мяча уменьшается из-за того, что на него действует асфальт, притормаживая движение мяча.

Закон инерции. Опыты, подобные описанным, проводил в 17-м веке Галилео Галилей. Он пускал шары по наклонной плоскости и наблюдал, как после этого они катятся по горизонтальной поверхности. Ученый заметил, что время движения шара до остановки зависит от вида поверхности. Так, по посыпанной песком поверхности шар катится совсем недолго, но покрытой тканью - дольше, а по гладкому стеклу шар катится очень долго (рис. 12.2, а).

Рис. 12.2. Чем более твердой и гладкой является поверхность, тем дольше катится по ней шар (а); если трение мало, тело долгое время «сохраняет движение» (б)

Галилей догадался, что движение шара замедляется из-за трения о поверхность, по которой он катится, и чем меньше трение, тем дольше катится шар. Из этого опыта ученый сделал гениальный вывод: если бы на шар не действовали никакие тела, он двигался бы с одной и той же скоростью вечно. Так был открыт первый закон механики, который называют законом инерции. Его формулируют так: если на тело не действуют другие тела, то оно либо находится в покое, либо движется прямолинейно и равномерно.

Сохранение скорости тела, если на него не действуют другие тела, называют явлением инерции. Явление инерции - следствие закона инерции.

Например, когда вы едете на велосипеде по горизонтальной дороге не крутя педали, вы используете явление инерции. Явление инерции используют во многих видах спорта (рис. 12.2, б).

Но иногда явление инерции опасно: например, из-за него нельзя мгновенно остановить автомобиль. Вспоминайте об этом каждый раз, собираясь переходить улицу!

Почему при резком торможении автобуса пассажиров «бросает» вперед?

Приведите примеры явления инерции, взятые из ваших личных наблюдений.

Часть 2. Динамика изучает законы движения тел и причины, которые вызывают или изменяют это движение. Отвечает на вопрос:Почему движение тела меняется?

Часть 3. Статика изучает условия (законы) равновесия тела или системы тел. Отвечает на вопрос:Что надо, чтобы тело не двигалось?

Часть 4. Законы сохранения задают фундаментальные инварианты во всех изменениях. Отвечают на вопрос:Что сохраняется в системе при данных в ней изменениях?

Объектом рассмотрения бывает одно тело или система тел. Например, есть разница в том, что называется импульсом одного тела и что есть импульс системы тел. Дай соответствующие определения!

Материальная точка – модель тела, обладающего массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. Изучение движения произвольного тела (имеющего размеры и некоторую форму) сводится к изучению движения системы материальных точек.

Методические указания. Необходимо отметь, что в основном все, что изучается на уровне средней школы, относится лишь к механике материальной точки . Так, координаты задают положение лишь одной точки, и если имеется в виду тело, всегда имеющее некоторые размеры, то задать его положение с помощью одной тройки (в пространстве) координат нельзя! Можно лишь указать положение некоторой его точки, чаще имеется в виду центр масс (точка С) этого тела.

Кроме того, смысл термина «расстояние» (в случае когда речь идет о двух объектах) всегда сводится к расстоянию между двумя точками . Если два тела имеют формы шаров, то за расстояние между ними можно принять расстояние между точками их центров. Например, если рассматривать движение Земли вокруг Солнца, то, пренебрегая линейными размерами этих тел, за расстояние между ними принимают расстояние между точками их центров тяжести (считая Землю и Солнце симметричными по плотности шарами, получим, что центр тяжести каждого из них совпадает по положению в пространстве с его геометрическим центром). Если формы тел произвольны, то, скорее всего, расстоянием между ними будет считается кратчайшее расстояние между какими-то двумя точками их поверхностей.

В связи с этим использование модели материальной точки теоретически избавляет нас от многих неудобств и двусмысленностей. Но важно также следить за тем, насколько сильно отличаются результаты, полученные при использовании этой абстракции, от того, что есть в реальности. Иначе говоря, насколько точно модель соответствует изучаемой реальной ситуации. Необходимость введения абстракций (моделей) часто обусловлена требованием использования точного математического аппарата.

Если тело моделируется материальной точкой, то оно может двигаться одним из следующих простых 1 способов:

    прямолинейно и равномерно,

    прямолинейной с постоянный ускорением (равнопеременно),

    равномерно по окружности,

    по окружности с ускорением,

    колебание – периодическое движение или движение с повторением.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту – составной вид движения: =1+2, т.е. равномерно по оси х и равнопеременно по осиу . Сложение этих движений дает движение по данному типу.

Если тело моделируется как АТТ, то и виды движения иные и это отражается в терминологии.

Поступательное движение - движение, при котором любая прямая, жестко связанная с движущимся телом, остается параллельной своему первоначальному положению. Траектории всех точек совершено одинаковы (полностью совмещаются), одинаковы параметры движения в любой момент времени. А потому для описания поступательного движения АТТ, достаточно описать движение любой одной его точки.

Вращательное движение – движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемойосью вращения. У всех точек одинаковы угловыехарактеристики движения и различны линейные.

Для описания механического движения нужны свои средства. Их совокупность названа системой отсчета.

Учет относительности движения предполагает задание положения материальной точки по отношению к какому-то другому, произвольно выбранному телу, называемому телом отсчета. С ним связывается система координат.Система отсчета – совокупность тела отсчета, системы координат и часов. Начало отсчета времени начинается с момента «включения» часов (часы будем понимать как прибор для отсчета промежутков времени). Понятия «момент времени» и «промежуток времени» различны! Значение промежутка времени не зависит от того, по каким именно часам его засекают (в случае, если все рассматриваемые часы измеряют время в одинаковых единицах). Момент времени, напротив, полностью определяется тем, когда часы «были включены», т.е. положениемначала отсчета времени .

Описывать движение можно на разных языках:


Формула, выражающая зависимость координат тела (или пройденного пути) от времени, называется законом движения.

Замечание . Относительность движения выражается в том, что положение (координата или расстояние от тела отсчета), скорость и время движения рассматриваемого тела могут быть различными в разных системах отсчета. В этой связи и формула закона движения одного и того же объекта имеет различный вид в разных системах отсчета, т.е. форма записи закона движения (одного и того же вида движения) зависит от выбора положения начал отсчета времени и расстояния (а в случае задания координаты еще и от выбора положительного направления координатной оси). Чаще всего, в связи с этим, выбираемое начало отсчета времени совпадает с началом рассматриваемого движения тела, а начало координат помещают в точку начального положения этого тела.

Заметим также, что и вид движения какого-то тела может быть различным при его рассмотрении относительно разных систем отсчета.

Траектория –линия , вдоль которой движется тело.

Путь –длина траектории (расстояние, пройденное телом вдоль траектории); скалярная неотрицательная величина. Обозначаютl , иногдаS .

П
еремещение –вектор , соединяющий начальное и конечное положения тела. Обозначают.

Скорость –векторная физическая величина (характеризующая изменение положения точки),равная первой производной от пути (или координаты) по времени инаправленная по касательной к траектории в сторону движения. Обозначают.Замечание. Скорость всегда направлена по касательной к траектории в соответствующей точке в сторону движения.

Средняя скорость – величина, равная отношению всего пути к затраченному на его прохождение времени (соответствует некоторомупромежутку времени).Мгновенная скорость характеризует скорость в какой-томомент времени.

Ускорение –векторная величина, характеризующая изменение скорости (по величинеравно первой производной от скорости по времени или второй производной от пути(или координаты)по времени;направлено как и вызывающая егосила ).

Методические указания. Необходимо подчеркнуть, что в физике надо четко различать два типа величин: вектор и скаляр. Скалярная физическая величина полностью задается своей величиной (иногда с учетом знака «+» или «-»). Векторная физическая величина определяется по меньшей мере двумя характеристиками: числовым значением (числовое значение иногда называют модулем векторной величины, оно в некотором масштабе равно ДЛИНЕ изображающего его отрезка, а потому - всегда положительное число) и направлением (которое можно изобразить на рисунке или задать численно через угол, образованный этим вектором с каким-либо выделенным направлением: горизонт, вертикаль и пр.). Будем говорить, что вектор (векторная физическая величина) известен, если мы можем точно сказать про него: 1) чему он равен, И 2) как направлен. Это особенно важно иметь в виду при анализе изменения любой векторной физической величины!

При решении задач возможны следующие ситуации: 1) речь идет о векторной величине (скорости, силе, ускорении и т.д.), но рассматривается только ее значение (направление в этом случае или очевидно, или не важно, или просто не требует определения и др.). Об этом может, в частности, свидетельствовать вопрос задачи (например, «С какой скоростью v движется …», т.е. дано обозначение лишь модуля скорости. 2) Требуется найти величину как вектор: «Какова скорость v тела?» – где жирным курсивом обозначены векторные величины. 3) Нет прямого указания на тип искомого: «Какова скорость тела?». В этом случае, если позволяют данные задачи, необходимо дать полный ответ (как о векторе), исходя из определения (скорости или др.).

Что такое теория относительности Ландау Лев Давидович

Как движется тело в действительности?

Из сказанного следует, что относительным является также понятие «перемещение тела в пространстве». Если мы говорим, что тело переместилось, то это означает лишь, что оно изменило свое положение относительно других тел.

Если наблюдать за движением тела из разных перемещающихся друг относительно друга лабораторий, то движение это выглядит совершенно различно.

Летит самолет. С него сбрасывается камень. Относительно самолета камень падает по прямой, относительно Земли он опишет кривую, называемую параболой.

А все же как движется камень в действительности?

Этот вопрос имеет столь же мало смысла, как вопрос: под каким углом видна Луна в действительности? Под которым она наблюдалась бы с Солнца или под которым мы видим ее с Земли?

Геометрическая форма кривой, по которой перемещается тело, имеет такой же относительный характер, как фотоснимок здания. Подобно тому как, фотографируя дом спереди и сзади, мы получим неодинаковые снимки, так и наблюдая за движением тела из разных лабораторий, мы получим различные кривые его движения.

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович

Из книги Самосознающая вселенная. Как сознание создает материальный мир автора Госвами Амит

Из книги Что такое теория относительности автора Ландау Лев Давидович

Из книги Движение. Теплота автора Китайгородский Александр Исаакович

Движется ли поезд? После того как мы установили, что в движущихся лабораториях движение протекает по другим законам, нежели в покоящейся, понятие движения, казалось бы, потеряло свой относительный характер: в дальнейшем, говоря о движении, мы должны лишь подразумевать

Из книги Штурм абсолютного нуля автора Бурмин Генрих Самойлович

Как складывать параллельные силы, действующие на твердое тело Когда на предыдущих страницах мы решали задачи механики, в которых тело мысленно заменялось точкой, вопрос о сложении сил решался просто. Правило параллелограмма давало ответ на этот вопрос, а если силы были

Из книги История лазера автора Бертолотти Марио

9. Сигналы из космоса. «Маленькие зеленые человечки». Когда молчание - золото. Рождение нейтронной звезды. Небесное тело на лабораторном столе. Английский радиоастроном Антони Хьюиш вряд ли мог заранее предугадать, какие удивительные события произойдут после

Из книги Распространненость жизни и уникальность разума? автора Мосевицкий Марк Исаакович

Черное тело Мы можем начать с рассмотрения некоторых результатов, полученных немецким физиком Густавом Робертом Кирхгофом. Кирхгоф родился 12 марта 1824 г. в Кенигсберге, там же он проходил обучение в университете под руководством физика Франца Неймана (1798-1895). В 1847 г. после

© 2024 Сайт по саморазвитию. Вопрос-ответ