Как связать силу и скорость

Обновлено: 17.05.2024

Сила скорости представляет физическую величину, характеризуемую отношением перемещения к промежутку времени, за которое и произошло оное перемещение.

Понятие силы скорости

Сила скорости представляет одну из главных характеристик механического движения.

Она является выражением самой сути движения, определяя то отличие, которое присутствует между телом в неподвижном и подвижном состояниях.

В системе измерений общепринятого формата скорость измеряется в метрах за секунду. Иными словами, в физике в качестве единицы скорости обозначена скорость определенного равномерного прямолинейного движения, за одну секунду при котором телом будет совершен путь в один метр. В качестве единицы измерения скорости зачастую выступает вышеуказанный формат, однако частые случаи измерения скорости и в других единицах. Чтобы измерить скорость транспортных средств, например, обычно применяют единицу измерения, которая характеризуется пройденными за час километрами.

Важно знать, что скорость представляет векторную величину. Направление вектора скорости определяют, согласно определенной траектории движения. Вектор скорости при этом будет всегда направленным по касательной к траектории в точке прохождения движущегося объекта передвижения.

В качестве примера можно рассмотреть колесо едущего автомобиля. Колесо в момент движения будет вращаться, а все его точки при этом движутся по окружности. Брызги, которые от него разлетаются, также будут лететь по касательным к данным окружностям, указывая таким образом направления векторов скоростей отдельно взятых точек колеса.

Сила скорости, таким образом, может считаться характеристикой направления движения тела (направления вектора скорости) и быстроты его перемещений (модуль вектора скорости). При этом скорость тела может оказаться и отрицательной. Это будет означать движение тела в том направлении, которое считается противоположным направлению оси координат в избранной системе отсчета.

Готовые работы на аналогичную тему

Виды скорости

Сила скорости будет зависеть от времени. Согласно характеру зависимости ее от времени, движение существует в таком виде:

равномерное (движение с постоянной по модулю скоростью);
неравномерное (в этом случае имеет место так называемая «средняя скорость»).

Средняя скорость определяется на основании такой формулы:

Мгновенная скорость представляет показатель скорости в конкретный момент времени, являясь физической величиной, равной пределу, к которому будет стремиться средняя скорость в условиях бесконечного сокращения промежутка времени $\delta t$:

Мгновенная скорость, таким образом, в конкретный момент времени будет считаться соотношением очень незначительного перемещения $\vec$ к очень малому временному промежутку, за который и осуществлялось данное перемещение. Вектор мгновенной скорости направляется по касательной к траектории передвижения тела

Закон сложения скоростей на примерах

В разных системах отсчета силы скоростей движения тела будет связывать между собой классический закон сложения скоростей, который звучит таким образом: скорость тел относительно неподвижной системы отсчета равнозначна сумме скоростей в подвижной системе и наиболее подвижной системы отсчета в отношении к неподвижной.

На примерах можно рассмотреть движение пассажирского поезда по железной дороге при скорости 65 км/ч. По вагону такого поезда человек может перемещаться со скоростью, например, в 5 км/ч. Если воспринимать что железная дорога неподвижная и принимать ее за систему отсчета, тогда скорость человека относительно системы отсчёта (то есть относительно железной дороги), будет равна сложению скорости поезда и человека.

В первом случае скорость определяется сложением, поскольку человек перемещается в одном направлении с поездом, то есть скорость будет 70 км/ч (65 + 5).

Что касается второго случая, то он имеет место в ситуации, когда поезд и человек движутся в разных направлениях, то есть скорость получится 60 км/ч (65 – 5).

Однако это будет справедливым только в случае передвижения человека и поезда по одной линии. Если же имеет место перемещение человека под некоторым углом, тогда нужно будет учитывать и этот угол, понимая, что скорость является все-таки векторной величиной.

Вышеприведенный пример стоит рассмотреть более подробно для лучшего понимания действия силы скорости. Железная дорога в данном случае представляет неподвижную систему отсчета. В то же время, поезд, который по ней движется, будет подвижной системой. Вагон, по которому движется человек, представляет часть поезда.

Относительно вагона скорость человека будет равной пяти километрам в час и характеризоваться такой величиной, как $\vec$. Скорость поезда (и, соответственно, вагона) относительно неподвижной системы будет равной 65 км/ч, обозначим ее как $\vec$.

За незначительный промежуток времени $\delta t$ успеют произойти такие события:

Человек будет перемещаться относительно вагона на расстояние $\vec$;

Относительно железной дороги вагон будет перемещаться на такое расстояние: $\vec$.

В таком случае, за данный временной промежуток относительно железной дороги перемещение человека определяется таким образом:

Это называется законом сложения перемещений. В приведенном примере перемещение человека относительно железной дороги будет равнозначно сумме его перемещений относительно вагона и также вагона относительно самой железной дороги: $\vec\delta t+\vec\delta t>$

Скорость человека относительно железной дороги тогда будет равной:

Скорость человека относительно вагона тогда будет определяться так:

Скорость вагона относительно железной дороги составит:

Таким образом, сила скорости человека относительно железной дороги определяется следующим образом:

Нет, сила не пропорциональна скорости, но пропорционально изменению скорости по времени. Согласно второму закону движения, сила прямо пропорциональна скорости изменения количества движения, если масса снова постоянна, сила прямо пропорциональна изменению скорости во времени.

Кроме того, сила зависит от скорости?

Обычно мы предполагаем, что масса постоянна, и поэтому сила зависит от скорости. Если скорость увеличивается со временем, сила будет расти. Но вы также можете иметь постоянную скорость и увеличивать массу со временем, и тогда сила тоже будет расти. Простой ответ - да.

Таким образом, пропорциональна ли масса скорости?

Масса и скорость равны оба прямо пропорциональны импульсу. Если вы увеличиваете либо массу, либо скорость, импульс объекта увеличивается пропорционально. Если вы удвоите массу или скорость, вы удвоите импульс.

Также нужно знать Какова взаимосвязь между силой и скоростью? Сила и скорость связаны понятиями - одно действует на другое. Сила - это мера силы. Это заставляет вещи происходить. С другой стороны, скорость равна качество объекта.

Пропорциональна ли сила трения скорости?

Для трения в жидкостях (воздух, вода и т. Д.)… Там сила трения пропорциональна скорости при малых скоростях. Эта пропорциональность нарушается, когда скорость становится больше. В частности, оно выходит из строя (и сопротивление увеличивается быстрее), когда число, называемое числом Рейнольдса, становится большим.

Что такое сила * время?

Импульс, испытываемый объектом это сила • время. Изменение количества движения объекта - это изменение массы • скорости. Импульс равен изменению импульса.

Почему скорость увеличивается при постоянной силе?

Ускорение и скорость

Второй закон Ньютона гласит, что когда на массивное тело действует постоянная сила, она заставляет его ускоряться, т. е. изменять его скорость с постоянной скоростью. В простейшем случае сила, приложенная к неподвижному объекту, заставляет его ускоряться в направлении силы.

Какая сила зависит от скорости?

Сопротивление воздуха, сила, иногда известная как сопротивление, всегда увеличивается со скоростью, но точная зависимость от скорости различается в различных ситуациях, особенно в зависимости от наличия турбулентности и т. д. Для низких скоростей сопротивление воздуха пропорционально скорости, → F = −b → v.

Скорость и время прямо пропорциональны?

Если объект движется с постоянной скоростью, то пройденное расстояние прямо пропорционально затраченному времени движение, скорость которого является константой пропорциональности.

Сила прямо пропорциональна массе?

Второй закон движения Ньютона (также известный как закон силы) гласит, что…… чистая сила прямо пропорциональна массе при постоянном ускорении.

Почему сила уменьшается при увеличении скорости?

Сама кривая показывает обратную зависимость между силой и скоростью, что означает, что увеличение силы вызовет уменьшение скорости и наоборот. … Упражнения с более высокой скоростью дают меньше времени для формирования поперечных мостов и, следовательно, приводят к снижению выработки силы.

Увеличивается ли трение со скоростью?

Представлены экспериментальные результаты, показывающие, что коэффициент трения скольжения увеличивается со скоростью, в широком диапазоне скоростей скольжения, когда упруго мягкие материалы скользят по гладким поверхностям.

Сила пропорциональна ускорению?

Взаимосвязь между силой и ускорением: помните, работая с силами, что сила равна массе, умноженной на ускорение. Когда мы увеличиваем силу, действующую на объект, ускорение увеличивается пропорционально. … Сила прямо пропорциональна ускорению (сила ~ ускорение)

Почему трение равно нормальной силе?

Трение действует противоположно направлению первоначальной силы. Сила трения равна равен коэффициенту трения, умноженному на нормальную силу. Трение возникает из-за сил притяжения между молекулами вблизи поверхностей объектов.

Что такое формула массы?

Масса тела всегда постоянна. Один из способов вычисления массы: Масса = объем × плотность. Вес - это мера силы тяжести, действующей на массу. Единица измерения массы в системе СИ - «килограмм».

Что такое формула времени?

Формула для времени дается как [Время = Расстояние ÷ Скорость]. Для расчета расстояния формулу времени можно представить в виде [Расстояние = Скорость × Время].

Как рассчитать силу времени?

Сила, действующая на объект, равна массе объекта, умноженной на ускорение объекта: F = ма, где m - масса в кг, а F - в кг м / с2 = Ньютон.

Увеличивается ли скорость с увеличением силы?

Тогда что силы делают с объектом? Они ИЗМЕНИТЬ скорость. Было бы лучше сказать, что большая сила вызывает большее ИЗМЕНЕНИЕ скорости объекта. … В этом конкретном случае большая гравитационная сила означает, что планета должна иметь круговую орбиту с большей скоростью.

В чем разница между скоростью и ускорением?

Скорость - это скорость изменения смещения. Ускорение - это скорость изменения скорости. Скорость - это векторная величина, потому что она состоит из величины и направления. Ускорение также является векторной величиной, поскольку это просто скорость изменения скорости.

Почему при свободном падении скорость увеличивается?

Падающий объект будет продолжать ускоряться до более высоких скоростей, пока не встретит количество сопротивления воздуха, равное их весу. Поскольку парашютист весом 150 кг весит больше (испытывает большую силу тяжести), он разгоняется до более высоких скоростей, прежде чем достигнет предельной скорости.

Означает ли большее усилие более высокую скорость?

Если объект движется и к нему прилагается больше силы, объект начнет двигаться быстрее. Если два объекта имеют одинаковую массу и к одному из них приложена большая сила, объект, который получает большую силу, будет быстрее менять скорость.

Что нельзя изменить силой?

Данс будет правильным, потому что масса объекта нельзя изменить силой, потому что масса - это свойство объекта, которое нельзя изменить, но форму, скорость или направление можно изменить силой.

В чем разница между скоростью и скоростью?

Причина проста. Скорость - это временная скорость, с которой объект движется по траектории, в то время как скорость равна скорость и направление движения объекта. Другими словами, скорость - это скалярная величина, а скорость - вектор.

Всегда ли скорость равна скорости?

Примечание: величина скорости и скорости движущееся тело равно только если тело движется по одной прямой. В чем разница между равномерным и неравномерным движением? Но если тело не движется по одной прямой, то скорость и скорость тела не равны.

Как вы рассчитываете скорость и скорость?

Скорость (v) - это векторная величина, которая измеряет смещение (или изменение положения, Δs) за изменение во времени (Δt), представленное уравнением v = Δs / Δt. Скорость (или скорость, r) - это скалярная величина, которая измеряет пройденное расстояние (d) с изменением во времени (Δt), представленное уравнением г = d / Δt.

Интуитивно мы знаем, как сила превращается в скорость: классическое уравнение F = ma (сила равна массе, умноженной на ускорение). Интуитивно это означает, что сила, приложенная к объекту с массой, ускоряет эту массу, т. Е. Изменяет его скорость. Итак, мы говорим, что сила вызывает ускорение: сила становится скоростью.

Кроме того, какова формула нормальной силы?

Один из них - нормальная сила. Нормальная сила определяется как сила, которую любая поверхность оказывает на любой другой объект. Если этот объект находится в состоянии покоя, то результирующая сила, действующая на объект

равно нулю

.

Формула для нормальной силы:

F_N	Нормальная сила
m	Масса
g	Ускорение силы тяжести

Точно так же что такое F'm * g?

Уравнение силы тяжести: F = мг, где g - ускорение свободного падения. Единицы могут быть обозначены в метрической (СИ) или английской системе. Уравнение также указывает вес объекта (W = мг). Главная особенность этой силы заключается в том, что все объекты падают с одинаковой скоростью, независимо от их массы.

Здесь, что такое формула чистой силы?

Чистая сила - это когда тело находится в движении, и на него действуют многие силы, такие как гравитационная сила F._g, сила трения F_f, и нормальная сила. Таким образом, формула чистой силы имеет вид. FNet = Fa + Fg + Ff + FN.

Что такое в F ma? Второй закон Ньютона часто формулируется как F = ma, что означает силу (F), действующую на объект. равна массе (м) объекта, умноженной на его ускорение (а). Это означает, что чем больше масса у объекта, тем больше силы вам нужно для его ускорения.

Какая фундаментальная сила самая слабая?

Хотя вес удерживает вместе планеты, звезды, солнечные системы и даже галактики, она оказывается самой слабой из фундаментальных сил, особенно на молекулярном и атомном уровнях.

Что такое нормальная сила в физике?

Нормальная сила опорная сила, приложенная к объекту, который находится в контакте с другим устойчивым объектом. Например, если книга покоится на поверхности, то поверхность оказывает на книгу направленную вверх силу, чтобы выдержать вес книги.

Что такое ФФ в физике?

Сила трения (Ff) Сила, препятствующая движению объекта.

Как рассчитывается 9.81?

В единицах СИ G имеет значение 6.67 × 10. – 11 Ньютоны кг – 2 m 2 , ускорение g = F / m₁ два гравитации на Земле можно рассчитать, подставив массу и радиусы Земли в вышеприведенное уравнение и, следовательно, g = 9.81 мс – 2 , .

Какая формула гравитации?

Обычно это пишется так (G - гравитационная постоянная): Ф = Гм₁m₂/r 2 . Еще одна распространенная формула гравитации - это та, которую вы изучали в школе: ускорение под действием силы тяжести Земли на испытательной массе.

FG - это вес?

Вес W - это сила тяжести F g F_g Fg F, начальный индекс, g, конечный индекс, применяемый к объекту. Масса m - это мера инерции объекта (т.е. насколько он сопротивляется изменениям скорости).

Что такое пример чистой силы?

Определение чистой силы

Когда мы пинаем футбольный мяч, мяч взлетает и движется по воздуху. Затем на мяч действует чистая сила. Опять же, когда мяч начинает возвращаться к земле и в конечном итоге останавливается, на мяч также действует чистая сила.

Что означает чистая сила?

Переменный символ	Имя переменной	Единица СИ
F	сила	Ньютон (N)
ΣF	равнодействующая сила	Ньютон (N)
g	ускорение силы тяжести	метры в секунду в секунду (м / с / с) или метры в секунду в квадрате (м / с 2 )
J	импульс	Н * с

Какая формула веса?

Вес - это мера силы тяжести, притягивающей объект. Это зависит от массы объекта и ускорения свободного падения, которое составляет 9.8 м / с. 2 на земле. Формула для расчета веса: F = м × 9.8 м / с 2 , где F - вес объекта в Ньютонах (Н), а m - масса объекта в килограммах.

Чему равна сила?

Согласно НАСА, этот закон гласит: «Сила равна изменение импульса за изменение во времени. Для постоянной массы сила равна массе, умноженной на ускорение ». Это записывается в математической форме как F = ma. F - сила, m - масса, а - ускорение.

Каковы 3 закона движения?

Законы следующие: (1) Каждый объект движется по прямой линии, если на него не действует сила. (2) Ускорение объекта прямо пропорционально приложенной чистой силе и обратно пропорционально массе объекта. (3) На каждое действие есть равная и противоположная реакция..

Какая сила самая сильная и самая слабая?

На самом деле гравитация - самая слабая из четырех фундаментальных сил. В порядке от самого сильного к самому слабому, силы следующие: 1) сильное ядерное взаимодействие, 2) электромагнитное взаимодействие, 3) слабое ядерное взаимодействие и 4) гравитация.

Какая сила самая сильная и самая слабая?

Самая сильная - это сильная ядерная сила, а самая слабая - гравитационная..

Какая самая сильная сила любви на земле?

Когда ученые искали единую теорию Вселенной, они забыли о самой мощной невидимой силе. Любовь - это Свет, который просвещает тех, кто ее дает и принимает. Любовь - это вес, потому что это заставляет одних людей чувствовать влечение к другим.

Какие два основных типа силы?

Есть 2 типа сил, контактные силы и действовать на расстоянии силой. Вы каждый день используете силы. Сила - это в основном толкание и тяга. Когда вы толкаете и тянете, вы прикладываете силу к объекту.

Какой тип силы является нормальной силой?

Равна ли нормальная сила весу?

Нормальная сила обычно обозначается буквой N. Во многих случаях нормальная сила просто равняется весу объекта, но это только тогда, когда нормальная сила - единственное, что противодействует весу. … Нормальная сила - это сила, которая измеряется шкалой, помещенной между контактирующими объектами.

Чему равно FF?

Коэффициент трения - это число от 0 до 1, которое показывает, насколько конкретная поверхность сопротивляется движению другой поверхности. В справочных таблицах вам предоставлено уравнение силы трения. Ff = мкФН. где Ff - сила трения (Н) μ - коэффициент трения.

Есть сила трения?

Трение есть сила, сопротивляющаяся относительному движению твердых поверхностей, жидкие слои и материальные элементы скользят друг относительно друга. Существует несколько типов трения: Сухое трение - это сила, которая противодействует относительному боковому движению двух соприкасающихся твердых поверхностей.

Мы уже говорили об основах классической механики. Настала пора поговорить о них подробнее и затронуть в обсуждении чуть больше, чем просто основу. В этой статье мы подробно разберем основные законы классической механики. Как вы уже догадались, речь пойдет о законах Ньютона.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Основные законы классической механики Исаак Ньютон (1642-1727) собрал и опубликовал в 1687 году. Три знаменитых закона были включены в труд, который назывался «Математические начала натуральной философии».

Был долго этот мир глубокой тьмой окутан
Да будет свет, и тут явился Ньютон.

Но сатана недолго ждал реванша -
Пришел Эйнштейн, и стало все как раньше.

(Эпиграмма 20-го века)

Что стало, когда пришел Эйнштейн, читайте в отдельном материале про релятивистскую динамику. А мы пока приведем формулировки и примеры решения задач на каждый закон Ньютона.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона гласит:

Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют никакие силы или действие других сил скомпенсировано.

Проще говоря, суть первого закона Ньютона можно сформулировать так: если мы на абсолютно ровной дороге толкнем тележку и представим, что можно пренебречь силами трения колес и сопротивления воздуха, то она будет катиться с одинаковой скоростью бесконечно долго.

Инерция – это способность тела сохранять скорость как по направлению, так и по величине, при отсутствии воздействий на тело. Первый закон Ньютона еще называют законом инерции.

До Ньютона закон инерции был сформулирован в менее четкой форме Галилео Галилеем. Инерцию ученый называл «неистребимо запечатленным движением». Закон инерции Галилея гласит: при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо движется равномерно. Огромная заслуга Ньютона в том, что он сумел объединить принцип относительности Галилея, собственные труды и работы других ученых в своих "Математических началах натуральной философии".

Понятно, что таких систем, где тележку толкнули, а она покатилась без действия внешних сил, на самом деле не бывает. На тела всегда действуют силы, причем скомпенсировать действие этих сил полностью практически невозможно.

Например, все на Земле находится в постоянном поле силы тяжести. Когда мы передвигаемся (не важно, ходим пешком, ездим на машине или велосипеде), нам нужно преодолевать множество сил: силу трения качения и силу трения скольжения, силу тяжести, силу Кориолиса.

Второй закон Ньютона

Помните пример про тележку? В этот момент мы приложили к ней силу! Интуитивно понятно, что тележка покатится и вскоре остановится. Это значит, ее скорость изменится.

В реальном мире скорость тела чаще всего изменяется, а не остается постоянной. Другими словами, тело движется с ускорением. Если скорость нарастает или убывает равномерно, то говорят, что движение равноускоренное.

Если рояль падает с крыши дома вниз, то он движется равноускоренно под действием постоянного ускорения свободного падения g. Причем любой дугой предмет, выброшенный из окна на нашей планете, будет двигаться с тем же ускорением свободного падения.

Второй закон Ньютона устанавливает связь между массой, ускорением и силой, действующей на тело. Приведем формулировку второго закона Ньютона:

Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе.

Если на тело действует сразу несколько сил, то в данную формулу подставляется равнодействующая всех сил, то есть их векторная сумма.

В такой формулировке второй закон Ньютона применим только для движения со скоростью, много меньшей, чем скорость света .

Существует более универсальная формулировка данного закона, так называемый дифференциальный вид.

В любой бесконечно малый промежуток времени dt сила, действующая на тело, равна производной импульса тела по времени.

Третий закон Ньютона

В чем состоит третий закон Ньютона? Этот закон описывает взаимодействие тел.

3 закон Ньютона говорит нам о том, что на любое действие найдется противодействие. Причем, в прямом смысле:

Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю.

Формула, выражающая третий закон Ньютона:

Другими словами, третий закон Ньютона - это закон действия и противодействия.

Пример задачи на законы Ньютона

Вот типичная задачка на применение законов Ньютона. В ее решении используются первый и второй законы Ньютона.

Десантник раскрыл парашют и опускается вниз с постоянной скоростью. Какова сила сопротивления воздуха? Масса десантника – 100 килограмм.

Решение:

Движение парашютиста – равномерное и прямолинейное, поэтому, по первому закону Ньютона, действие сил на него скомпенсировано.

На десантника действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Силы направлены в противоположные стороны.

По второму закону Ньютона, сила тяжести равна ускорению свободного падения, умноженному на массу десантника.

Ответ: Сила сопротивления воздуха равна силе тяжести по модулю и противоположна направлена.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

А вот еще одна физическая задачка на понимание действия третьего закона Ньютона.

Комар ударяется о лобовое стекло автомобиля. Сравните силы, действующие на автомобиль и комара.

Решение:

По третьему закону Ньютона, силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. Сила, с которой комар действует на автомобиль, равна силе, с которой автомобиль действует на комара.

Другое дело, что действие этих сил на тела сильно отличаются вследствие различия масс и ускорений.

Исаак Ньютон: мифы и факты из жизни

На момент публикации своего основного труда Ньютону было 45 лет. За свою долгую жизнь ученый внес огромный вклад в науку, заложив фундамент современной физики и определив ее развитие на годы вперед.

Он занимался не только механикой, но и оптикой, химией и другими науками, неплохо рисовал и писал стихи. Неудивительно, что личность Ньютона окружена множеством легенд.

Ниже приведены некоторые факты и мифы из жизни И. Ньютона. Сразу уточним, что миф – это не достоверная информация. Однако мы допускаем, что мифы и легенды не появляются сами по себе и что-то из перечисленного вполне может оказаться правдой.

Факт. Исаак Ньютон был очень скромным и застенчивым человеком. Он увековечил себя благодаря своим открытиям, однако сам никогда не стремился к славе и даже пытался ее избежать.
Миф. Существует легенда, согласно которой Ньютона осенило, когда на наго в саду упало яблоко. Это было время чумной эпидемии (1665-1667), и ученый был вынужден покинуть Кембридж, где постоянно трудился. Точно неизвестно, действительно ли падение яблока было таким роковым для науки событием, так как первые упоминания об этом появляются только в биографиях ученого уже после его смерти, а данные разных биографов расходятся.
Факт. Ньютон учился, а потом много работал в Кембридже. По долгу службы ему нужно было несколько часов в неделю вести занятия у студентов. Несмотря на признанные заслуги ученого, занятия Ньютона посещались плохо. Бывало, что на его лекции вообще никто не приходил. Скорее всего, это связано с тем, что ученый был полностью поглощен своими собственными исследованиями.
Миф. В 1689 году Ньютон был избран членом Кембриджского парламента. Согласно легенде, более чем за год заседания в парламенте вечно поглощенный своими мыслями ученый взял слово для выступления всего один раз. Он попросил закрыть окно, так как был сквозняк.
Факт. Неизвестно, как бы сложилась судьба ученого и всей современной науки, если бы он послушался матери и начал заниматься хозяйством на семейной ферме. Только благодаря уговорам учителей и своего дяди юный Исаак отправился учиться дальше вместо того, чтобы сажать свеклу, разбрасывать по полям навоз и по вечерам выпивать в местных пабах.

Дорогие друзья, помните - любую задачу можно решить! Если у вас возникли проблемы с решением задачи по физике, посмотрите на основные физические формулы. Возможно, ответ перед глазами, и его нужно просто рассмотреть. Ну а если времени на самостоятельные занятия совершенно нет, специализированный студенческий сервис всегда к вашим услугам!

В самом конце предлагаем посмотреть видеоурок на тему "Законы Ньютона".

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

В прошлой статье мы немножко разобрались с тем, что такое механика и зачем она нужна. Мы уже знаем, что такое система отсчета, относительность движения и материальная точка. Что ж, пора двигаться дальше! Здесь мы рассмотрим основные понятия кинематики, соберем вместе самые полезные формулы по основам кинематики и приведем практический пример решения задачи.

Траектория, радиус-вектор, закон движения тела

Кинематикой занимался еще Аристотель. Правда, тогда это не называлось кинематикой. Затем очень большой вклад в развитие механики, и кинематики в частности, внес Галилео Галилей, изучавший свободное падение и инерцию тел.

Итак, кинематика решает вопрос: как тело движется. Причины, по которым оно пришло в движение, ее не интересуют. Кинематике не важно, сама поехала машина, или ее толкнул гигантский динозавр. Абсолютно все равно.

Сейчас мы будем рассматривать самую простую кинематику – кинематику точки. Представим, что тело (материальная точка) движется. Не важно, что это за тело, все равно мы рассматриваем его, как материальную точку. Может быть, это НЛО в небе, а может быть, бумажный самолетик, который мы запустили из окна. А еще лучше, пусть это будет новая машина, на которой мы едем в путешествие. Перемещаясь из точки А в точку Б, наша точка описывает воображаемую линию, которая называется траекторией движения. Другое определение траектории – годограф радиус вектора, то есть линия, которую описывает конец радиус-вектора материальной точки при движении.

Радиус-вектор – вектор, задающий положение точки в пространстве.

Для того, чтобы узнать положение тела в пространстве в любой момент времени, нужно знать закон движения тела – зависимость координат (или радиус-вектора точки) от времени.

Перемещение и путь

Тело переместилось из точки А в точку Б. При этом перемещение тела – отрезок, соединяющий данные точки напрямую – векторная величина. Путь, пройденный телом – длина его траектории. Очевидно, перемещение и путь не стоит путать. Модуль вектора перемещения и длина пути совпадают лишь в случае прямолинейного движения.

В системе СИ перемещение и длина пути измеряются в метрах.

Перемещение равно разнице радиус-векторов в начальный и конечный моменты времени. Другими словами, это приращение радиус вектора.

Скорость и ускорение

Средняя скорость – векторная физическая величина, равная отношению вектора перемещения к промежутку времени, за которое оно произошло

А теперь представим, что промежуток времени уменьшается, уменьшается, и становится совсем коротким, стремится к нулю. В таком случае о средней скорости говорить на приходится, скорость становится мгновенной. Те, кто помнит основы математического анализа, тут же поймут, что в дальнейшем нам не обойтись без производной.

Мгновенная скорость – векторная физическая величина, равная производной от радиус вектора по времени. Мгновенная скорость всегда направлена по касательной к траектории.

В системе СИ скорость измеряется в метрах в секунду

Если тело движется не равномерно и прямолинейно, то у него есть не только скорость, но и ускорение.

Ускорение (или мгновенное ускорение) – векторная физическая величина, вторая производная от радиус-вектора по времени, и, соответственно, первая производная от мгновенной скорости

Ускорение показывает, как быстро изменяется скорость тела. В случае прямолинейного движения, направления векторов скорости и ускорения совпадают. В случае же криволинейного движения, вектор ускорения можно разложить на две составляющие: ускорение тангенциальное, и ускорение нормальное.

Тангенциальное ускорение показывает, как быстро изменяется скорость тела по модулю и направлено по касательной к траектории

Нормальное же ускорение характеризует быстроту изменения скорости по направлению. Векторы нормального и тангенциального ускорения взаимно перпендикулярны, а вектор нормального ускорения направлен к центру окружности, по которой движется точка.

Здесь R – радиус окружности, по которой движется тело.

Закон равноускоренного движения

Рассмотрим далее закон равноускоренного движения, то есть движения с постоянным ускорением. Будем рассматривать простейший случай, когда тело движется вдоль оси x.

Здесь - x нулевое- начальная координата. v нулевое - начальная скорость. Продифференцируем по времени, и получим скорость

Производная по скорости от времени даст значение ускорения a, которое является константой.

Пример решения задачи

Теперь, когда мы рассмотрели физические основы кинематики, пора закрепить знания на практике и решить какую-нибудь задачу. Причем, чем быстрее, тем лучше.

Кстати! Для всех наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы.

Решим такую задачу: точка движется по окружности радиусом 4 метра. Закон ее движения выражается уравнением S=A+Bt^2. А=8м, В=-2м/с^2. В какой момент времени нормальное ускорение точки равно 9 м/с^2? Найти скорость, тангенциальное и полное ускорение точки для этого момента времени.

Решение: мы знаем, что для того, чтобы найти скорость нужно взять первую производную по времени от закона движения, а нормальное ускорение равняется частному квадрата скорости и радиуса окружности, по которой точка движется. Вооружившись этими знаниями, найдем искомые величины.

Нужна помощь в решении задач? Профессиональный студенческий сервис готов оказать ее.

Читайте также: