Mișcarea uniformă și caracteristicile acesteia

« Fizica - clasa a X-a"

Atunci când rezolvați probleme pe această temă, este necesar în primul rând să selectați un corp de referință și să asociați un sistem de coordonate cu acesta. În acest caz, mișcarea are loc în linie dreaptă, deci o axă, de exemplu axa OX, este suficientă pentru a o descrie. După ce am ales originea, notăm ecuațiile de mișcare.

Sarcina I.

Determinați mărimea și direcția vitezei punctului dacă, cu mișcare uniformă de-a lungul axei OX, coordonatele sale în timpul t 1 = 4 s s-au schimbat de la x 1 = 5 m la x 2 = -3 m.

Soluţie.

Mărimea și direcția unui vector pot fi găsite prin proiecțiile sale pe axele de coordonate. Deoarece punctul se mișcă uniform, găsim proiecția vitezei sale pe axa OX folosind formula

Semn negativ proiecția vitezei înseamnă că viteza punctului este direcționată opus direcției pozitive a axei OX. Modulul de viteză υ = |υ x | = |-2 m/s| = 2 m/s.

Sarcina 2.

Din punctele A și B, distanța dintre care de-a lungul unei autostrăzi drepte este de l 0 = 20 km, două mașini au început simultan să se deplaseze uniform unul spre celălalt. Viteza primului vagon este υ 1 = 50 km/h, iar viteza celui de-al doilea vagon este υ 2 = 60 km/h. Determinați poziția mașinilor față de punctul A după timpul t = 0,5 ore după începerea mișcării și distanța I dintre vagoane în acest moment. Determinați traseele s 1 și s 2 parcurse de fiecare mașină în timpul t.

Soluţie.

Să luăm punctul A ca origine a coordonatelor și să direcționăm axa de coordonate OX către punctul B (Fig. 1.14). Mișcarea mașinilor va fi descrisă prin ecuații

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

Deoarece prima mașină se mișcă în direcția pozitivă a axei OX, iar a doua în direcția negativă, atunci υ 1x = υ 1, υ 2x = -υ 2. În conformitate cu alegerea originii, x 01 = 0, x 02 = l 0. Prin urmare, după timpul t

x 1 = υ 1 t = 50 km/h 0,5 h = 25 km;

x 2 = l 0 - υ 2 t = 20 km - 60 km/h 0,5 h = -10 km.

Prima mașină se va afla în punctul C la o distanță de 25 km de punctul A din dreapta, iar al doilea în punctul D la o distanță de 10 km în stânga. Distanța dintre vagoane va fi egală cu modulul diferenței dintre coordonatele acestora: l = |x 2 - x 1 | = |-10 km - 25 km| = 35 km. Distantele parcurse sunt:

s 1 = υ 1 t = 50 km/h 0,5 h = 25 km,

s 2 = υ 2 t = 60 km/h 0,5 h = 30 km.

Sarcina 3.

Prima mașină părăsește punctul A spre punctul B cu viteza υ 1. După timpul t 0, al doilea vagon părăsește punctul B în aceeași direcție cu viteza υ 2. Distanța dintre punctele A și B este egală cu l. Determinați coordonatele locului de întâlnire al mașinilor în raport cu punctul B și timpul din momentul plecării primului vagon prin care se vor întâlni.

Soluţie.

Să luăm punctul A ca origine a coordonatelor și să direcționăm axa de coordonate OX către punctul B (Fig. 1.15). Mișcarea mașinilor va fi descrisă prin ecuații

x 1 = υ 1 t, x 2 = l + υ 2 (t - t 0).

În momentul întâlnirii, coordonatele mașinilor sunt egale: x 1 = x 2 = x in. Apoi υ 1 t in = l + υ 2 (t in - t 0) și timpul până la întâlnire

În mod evident, soluția are sens pentru υ 1 > υ 2 și l > υ 2 t 0 sau pentru υ 1< υ 2 и l < υ 2 t 0 . Координата места встречи

Sarcina 4.

Figura 1.16 prezintă grafice ale coordonatelor punctelor în funcție de timp. Determinaţi din grafice: 1) viteza punctelor; 2) cât timp după începerea mișcării se vor întâlni; 3) căile parcurse de punctele dinaintea întâlnirii. Scrieți ecuațiile de mișcare ale punctelor.

Soluţie.

Pentru un timp egal cu 4 s, modificarea coordonatelor primului punct: Δx 1 = 4 - 2 (m) = 2 m, al doilea punct: Δx 2 = 4 - 0 (m) = 4 m.

1) Vitezele punctelor sunt determinate de formula υ 1x = 0,5 m/s; υ 2x = 1 m/s. Rețineți că aceleași valori ar putea fi obținute din grafice prin determinarea tangentelor unghiurilor de înclinare ale liniilor drepte la axa timpului: viteza υ 1x este numeric egală cu tgα 1, iar viteza υ 2x este egală numeric la tanα 2.

2) Ora întâlnirii este momentul în care coordonatele punctelor sunt egale. Este evident că t in = 4 s.

3) Traseele parcurse de puncte sunt egale cu mișcările lor și egale cu modificările coordonatelor lor în timpul înainte de întâlnire: s 1 = Δх 1 = 2 m, s 2 = Δх 2 = 4 m.

Ecuațiile de mișcare pentru ambele puncte au forma x = x 0 + υ x t, unde x 0 = x 01 = 2 m, υ 1x = 0,5 m/s - pentru primul punct; x 0 = x 02 = 0, υ 2x = 1 m/s - pentru al doilea punct.

Ca cinematică, există o situație în care un corp, în orice perioade de timp egale luate în mod arbitrar, călătorește pe segmente de lungime egală ale unei căi. Aceasta este o mișcare uniformă. Un exemplu ar fi mișcarea unui patinator de viteză la mijlocul unei distanțe sau a unui tren pe o porțiune plată.

Teoretic, un corp se poate mișca de-a lungul oricărei traiectorii, inclusiv pe una curbată. În același timp, există conceptul de cale - acesta este numele distanței parcurse de un corp de-a lungul traiectoriei sale. Calea este o mărime scalară și nu trebuie confundată cu deplasarea. Ultimul termen notăm segmentul dintre punctul de plecare al traseului și punctul final, care, în timpul mișcării curbilinii, evident nu coincide cu traiectoria. Mișcare - având o valoare numerică, egal cu lungimea vector.

Apare o întrebare firească: în ce cazuri vorbim despre mișcare uniformă? Mișcarea, de exemplu, a unui carusel într-un cerc cu aceeași viteză va fi considerată uniformă? Nu, deoarece cu o astfel de mișcare vectorul viteză își schimbă direcția în fiecare secundă.

Un alt exemplu este o mașină care se deplasează în linie dreaptă cu aceeași viteză. O astfel de mișcare va fi considerată uniformă atâta timp cât mașina nu se întoarce nicăieri și vitezometrul său arată același număr. Este evident că mișcarea uniformă are loc întotdeauna în linie dreaptă, iar vectorul viteză nu se modifică. Calea și mișcarea în acest caz vor coincide.

Mișcarea uniformă este mișcarea de-a lungul unei căi drepte cu o viteză constantă, în care lungimile distanței parcurse în orice perioade egale de timp sunt aceleași. Un caz special de mișcare uniformă poate fi considerat o stare de repaus, când viteza și distanța parcursă sunt egale cu zero.

Viteza este Caracteristici calitative mișcare uniformă. Este evident că diferite obiecte parcurg același drum în interior timp diferit(pieton și mașină). Raportul dintre distanța parcursă de un corp în mișcare uniformă și perioada de timp în care acest drum trecut se numeste viteza de miscare.

Astfel, formula care descrie mișcarea uniformă arată astfel:

V = S/t; unde V este viteza de mișcare (este o mărime vectorială);

S - cale sau mișcare;

Cunoscând viteza de mișcare, care este constantă, putem calcula calea parcursă de corp în orice perioadă de timp arbitrară.

Uneori se amestecă din greșeală uniformă și mișcare uniform accelerată. Acestea sunt concepte complet diferite. - una dintre variantele de mișcare neuniformă (adică una în care viteza nu este o valoare constantă), care are un important semn distinctiv- viteza în acest caz se modifică în aceleași perioade de timp cu aceeași valoare. Această mărime, egală cu raportul dintre diferența de viteză și perioada de timp în care viteza s-a modificat, se numește accelerație. Acest număr, care arată cât de mult a crescut sau a scăzut viteza pe unitatea de timp, poate fi mare (atunci se spune că corpul câștigă sau pierde rapid viteza) sau nesemnificativ atunci când obiectul accelerează sau decelerează mai ușor.

Accelerația, ca și viteza, este o mărime vectorială fizică. Direcția vectorului accelerație coincide întotdeauna cu vectorul viteză. Un exemplu de mișcare uniform accelerată este cazul unui obiect, în care atracția obiectului de către suprafața pământului se modifică pe unitatea de timp cu o anumită cantitate, numită accelerația gravitației.

Mișcarea uniformă poate fi considerată teoretic ca caz special uniform accelerat. Evident, deoarece viteza nu se modifică în timpul unei astfel de mișcări, atunci accelerația sau decelerația nu are loc, prin urmare, mărimea accelerației în timpul mișcării uniforme este întotdeauna egală cu zero.

Crezi că te miști sau nu când citești acest text? Aproape fiecare dintre voi va răspunde imediat: nu, nu mă mut. Și va greși. Unii ar putea spune: mișcare. Și vor greși și ei. Pentru că în fizică, unele lucruri nu sunt chiar ceea ce par la prima vedere.

De exemplu, conceptul de mișcare mecanică în fizică depinde întotdeauna de un punct de referință (sau corp). Astfel, o persoană care zboară într-un avion se mișcă în raport cu rudele rămase acasă, dar se află în repaus în raport cu prietenul care stă lângă el. Așadar, rudele plictisite sau un prieten care doarme pe umăr sunt, în acest caz, organe de referință pentru a stabili dacă persoana noastră menționată mai sus se mișcă sau nu.

Definiţia mechanical movement

În fizică, definiția mișcării mecanice studiată în clasa a șaptea este următoarea: modificarea pozitiei unui corp fata de alte corpuri in timp se numeste miscare mecanica. Exemple de mișcare mecanică în viața de zi cu zi includ mișcarea mașinilor, a oamenilor și a navelor. Comete și pisici. Bule de aer într-un fierbător care fierbe și manuale în rucsacul unui școlar greu. Și de fiecare dată o declarație despre mișcarea sau odihna unuia dintre aceste obiecte (corpuri) va fi lipsită de sens fără a indica corpul de referință. Prin urmare, în viață, cel mai adesea, când vorbim despre mișcare, ne referim la mișcarea față de Pământ sau la obiecte statice - case, drumuri și așa mai departe.

Calea de mișcare mecanică

De asemenea, este imposibil să nu menționăm o asemenea caracteristică a mișcării mecanice precum traiectoria. O traiectorie este o linie de-a lungul căreia se mișcă un corp. De exemplu, amprentele de cizme pe zăpadă, amprenta unui avion pe cer și urma unei lacrimi pe obraz sunt toate traiectorii. Ele pot fi drepte, curbate sau rupte. Dar lungimea traiectoriei, sau suma lungimilor, este calea parcursă de corp. Calea este desemnată prin litera s. Și se măsoară în metri, centimetri și kilometri, sau în inci, yarzi și picioare, în funcție de ce unități de măsură sunt acceptate în această țară.

Tipuri de mișcare mecanică: mișcare uniformă și neuniformă

Care sunt tipurile de mișcare mecanică? De exemplu, în timpul călătoriei cu mașina, șoferul se deplasează cu la viteze diferite când conduceți prin oraș și aproape cu aceeași viteză când conduceți pe autostradă în afara orașului. Adică se mișcă fie inegal, fie uniform. Deci mișcarea, în funcție de distanța parcursă în perioade egale de timp, se numește uniformă sau neuniformă.

Exemple de mișcare uniformă și neuniformă

Există foarte puține exemple de mișcare uniformă în natură. Pământul se mișcă aproape uniform în jurul Soarelui, picăturile de ploaie picură, bulele plutesc în sifon. Chiar și un glonț tras dintr-un pistol se mișcă drept și uniform doar la prima vedere. Datorită frecării cu aerul și gravitației Pământului, zborul său devine treptat mai lent și traiectoria sa scade. În spațiu, un glonț se poate mișca cu adevărat drept și uniform până când se ciocnește de alt corp. Dar cu mișcarea neuniformă situația este mult mai bună - există multe exemple. Zborul unei mingi în timpul jocului de fotbal, mișcarea unui leu care vânează prada, călătoria gumei de mestecat în gura unui elev de clasa a șaptea și un fluture fluturând peste o floare sunt toate exemple de mișcare mecanică inegală a corpului.

Mișcare uniformă– aceasta este mișcarea cu viteză constantă, adică atunci când viteza nu se modifică (v = const) și nu are loc accelerația sau decelerația (a = 0).

Mișcare în linie dreaptă– aceasta este o mișcare în linie dreaptă, adică o traiectorie mișcare rectilinie- aceasta este o linie dreaptă.

- aceasta este o mișcare în care un corp face mișcări egale la orice intervale de timp egale. De exemplu, dacă împărțim un anumit interval de timp în intervale de o secundă, atunci cu mișcare uniformă corpul se va deplasa la aceeași distanță pentru fiecare dintre aceste intervale de timp.

Viteza mișcării rectilinie uniforme nu depinde de timp și în fiecare punct al traiectoriei este direcționată în același mod ca și mișcarea corpului. Adică, vectorul deplasare coincide în direcție cu vectorul viteză. În acest caz, viteza medie pentru orice perioadă de timp este egală cu viteza instantanee:

Viteza mișcării rectilinie uniforme este o mărime fizică vectorială egală cu raportul dintre mișcarea unui corp în orice perioadă de timp și valoarea acestui interval t:

V(vector) = s(vector) / t

Astfel, viteza mișcării rectilinie uniforme arată cât de multă mișcare face un punct material pe unitatea de timp.

In miscare cu mișcare liniară uniformă este determinată de formula:

s(vector) = V(vector) t

Distanta parcursaîn mișcare liniară este egală cu modulul de deplasare. Dacă direcția pozitivă a axei OX coincide cu direcția de mișcare, atunci proiecția vitezei pe axa OX este egală cu mărimea vitezei și este pozitivă:

v x = v, adică v > 0

Proiecția deplasării pe axa OX este egală cu:

s = vt = x – x 0

unde x 0 este coordonata inițială a corpului, x este coordonata finală a corpului (sau coordonata corpului în orice moment)

Ecuația mișcării, adică dependența coordonatelor corpului de timpul x = x(t), ia forma:

Dacă direcția pozitivă a axei OX este opusă direcției de mișcare a corpului, atunci proiecția vitezei corpului pe axa OX este negativă, viteza este mai mică decât zero (v< 0), и тогда уравнение движения принимает вид:

4. Mișcare la fel de alternativă.

Mișcare liniară uniformă- Acesta este un caz special de mișcare neuniformă.

Mișcare neuniformă- aceasta este o mișcare în care un corp (punct material) face mișcări inegale pe perioade egale de timp. De exemplu, un autobuz urban se mișcă inegal, deoarece mișcarea sa constă în principal în accelerare și decelerare.

Mișcare la fel de alternativă- aceasta este o mișcare în care viteza unui corp (punct material) se modifică în mod egal în orice perioade egale de timp.

Accelerația unui corp în timpul mișcării uniforme rămâne constantă în mărime și direcție (a = const).

Mișcarea uniformă poate fi uniform accelerată sau uniform decelerată.

Mișcare uniform accelerată- aceasta este mișcarea unui corp (punct material) cu accelerație pozitivă, adică cu o astfel de mișcare corpul accelerează cu accelerație constantă. În cazul mișcării uniform accelerate, modulul de viteză al corpului crește în timp, direcția de accelerație coincide cu direcția vitezei de mișcare.

Mișcare lentă egală- aceasta este mișcarea unui corp (punct material) cu accelerație negativă, adică cu o astfel de mișcare corpul încetinește uniform. Într-o mișcare uniformă lentă, vectorii viteză și accelerație sunt opuși, iar modulul vitezei scade în timp.

În mecanică, orice mișcare rectilinie este accelerată, prin urmare mișcarea lentă diferă de mișcarea accelerată numai în semnul proiecției vectorului de accelerație pe axa selectată a sistemului de coordonate.

Viteza medie variabila este determinată prin împărțirea mișcării corpului la timpul în care a fost efectuată această mișcare. Unitatea de măsură a vitezei medii este m/s.

Viteza instantanee este viteza unui corp (punct material) la un moment dat de timp sau la un punct dat al traiectoriei, adică limita la care tinde viteza medie pe măsură ce intervalul de timp Δt scade la infinit:

V=lim(^t-0) ^s/^t

Vector viteză instantanee mișcarea uniformă alternativă poate fi găsită ca prima derivată a vectorului deplasare în raport cu timpul:

V(vector) = s’(vector)

Proiecție vectorială viteză pe axa OX:

aceasta este derivata coordonatei în raport cu timpul (proiecțiile vectorului viteză pe alte axe de coordonate sunt obținute în mod similar).

Accelerare este o mărime care determină viteza de schimbare a vitezei unui corp, adică limita la care tinde modificarea vitezei cu o scădere infinită a perioadei de timp Δt:

a(vector) = lim(t-0) ^v(vector)/^t

Vector de accelerație al mișcării uniform alternante poate fi găsită ca derivată întâi a vectorului viteză în raport cu timp sau ca derivată a doua a vectorului deplasare în raport cu timpul:

a(vector) = v(vector)" = s(vector)"

Considerând că 0 este viteza corpului la momentul inițial de timp (viteza inițială), este viteza corpului la un moment dat de timp (viteza finală), t este perioada de timp în care s-a produs schimbarea vitezei , formula de accelerare va fi după cum urmează:

a(vector) = v(vector)-v0(vector)/t

De aici formula de viteză uniformă oricand:

v(vector) = v 0 (vector) + a(vector)t

Dacă un corp se deplasează rectiliniu de-a lungul axei OX a unui sistem de coordonate carteziene rectiliniu, coincizând în direcția cu traiectoria corpului, atunci proiecția vectorului viteză pe această axă este determinată de formula:

v x = v 0x ± a x t

Semnul „-” (minus) din fața proiecției vectorului de accelerație se referă la o mișcare uniformă lentă. Ecuațiile pentru proiecțiile vectorului viteză pe alte axe de coordonate sunt scrise în mod similar.

Deoarece în mișcare uniformă accelerația este constantă (a = const), graficul de accelerație este o dreaptă paralelă cu axa 0t (axa timpului, Fig. 1.15).

Orez. 1.15. Dependența accelerației corpului de timp.

Dependența vitezei de timp este o funcție liniară, al cărei grafic este o linie dreaptă (Fig. 1.16).

Orez. 1.16. Dependența vitezei corpului de timp.

Graficul viteză în funcție de timp(Fig. 1.16) arată că

În acest caz, deplasarea este numeric egală cu aria figurii 0abc (Fig. 1.16).

Aria unui trapez este egală cu produsul dintre jumătate din suma lungimilor bazelor sale și înălțimea acestuia. Bazele trapezului 0abc sunt numeric egale:

Înălțimea trapezului este t. Astfel, aria trapezului și, prin urmare, proiecția deplasării pe axa OX este egală cu:

În cazul mișcării uniform lente, proiecția accelerației este negativă, iar în formula pentru proiecția deplasării este plasat semnul „–” (minus) înaintea accelerației.

Formula generală pentru determinarea proiecției deplasării:

Un grafic al vitezei unui corp în funcție de timp la diferite accelerații este prezentat în Fig. 1.17. Graficul deplasării în funcție de timp pentru v0 = 0 este prezentat în Fig. 1.18.

Orez. 1.17. Dependența vitezei corpului de timp pt sensuri diferite accelerare.

Orez. 1.18. Dependența mișcărilor corpului de timp.

Viteza corpului la un moment dat t 1 este egală cu tangentei unghiului de înclinare dintre tangenta la grafic și axa timpului v = tg α, iar deplasarea este determinată de formula:

Dacă timpul de mișcare al corpului este necunoscut, puteți utiliza o altă formulă de deplasare prin rezolvarea unui sistem de două ecuații:

Formula pentru înmulțirea abreviată a diferenței pătrate ne va ajuta să obținem formula pentru proiecția deplasării:

Deoarece coordonata corpului în orice moment este determinată de suma coordonatei inițiale și proiecția deplasării, atunci ecuația mișcării corpului va arata asa:

Graficul coordonatei x(t) este de asemenea o parabolă (ca și graficul deplasării), dar vârful parabolei în cazul general nu coincide cu originea. Când un x< 0 и х 0 = 0 ветви параболы направлены вниз (рис. 1.18).

Cunoașterea cursului clasic al fizicii începe cu cele mai simple legi care guvernează corpurile care se mișcă în spațiu. Mișcarea uniformă rectilinie este cel mai simplu tip de schimbare a poziției corpului în spațiu. O astfel de mișcare este studiată în secțiunea de cinematică.

adversarul lui Aristotel

Galileo Galilei rămâne în analele istoriei ca unul dintre cei mai mari filosofi ai naturii ai Renașterii târzii. A îndrăznit să verifice afirmațiile lui Aristotel - o erezie nemaiauzită la acea vreme, căci învățăturile acestui înțelept antic erau puternic susținute de biserică. Ideea mișcării uniforme nu a fost luată în considerare atunci - corpul fie se mișca „în general”, fie era în repaus. Au fost necesare numeroase experimente pentru a explica natura mișcării.

experimentele lui Galileo

Un exemplu clasic de studiu al mișcării a fost faimosul experiment al lui Galileo, când a aruncat diferite gravitații din celebrul Turn înclinat din Pisa. În urma acestui experiment, s-a dovedit că corpurile cu mase diferite cad cu aceeași viteză. Ulterior experimentul a fost continuat în plan orizontal. Galileo a propus că orice minge, în absența frecării, s-ar rostogoli pe un deal atâta timp cât se dorește, în timp ce viteza ei ar fi, de asemenea, constantă. Astfel, experimental, Galileo Galilei a descoperit esența primei legi a lui Newton – în absența forțelor exterioare, un corp se mișcă în linie dreaptă cu o viteză constantă. Mișcarea uniformă rectilinie este expresia primei legi a lui Newton. În prezent tipuri variate mișcarea este tratată de o ramură specială a fizicii - cinematica. Tradus din greacă, acest nume înseamnă doctrina mișcării.

Noul sistem de coordonate

Analiza mișcării uniforme ar fi imposibilă fără crearea unui nou principiu pentru determinarea poziției corpurilor în spațiu. Acum îl numim un sistem de coordonate rectiliniu. Autorul său este celebrul filozof și matematician Rene Descartes, datorită căruia numim sistemul de coordonate cartezian. În această formă, este foarte convenabil să reprezentați traiectoria unui corp în spațiul tridimensional și să analizați astfel de mișcări, legând poziția corpului de axele de coordonate. Sistemul de coordonate dreptunghiular constă din două linii drepte care se intersectează în unghi drept. Punctul de intersecție este de obicei luat ca origine a măsurătorilor. Linia orizontală se numește abscisă, linia verticală se numește ordonată. Deoarece trăim în spațiu tridimensional, la sistemul de coordonate plan se adaugă o a treia axă - se numește aplicat.

Detectarea vitezei

Viteza nu poate fi măsurată așa cum măsurăm distanța și timpul. Aceasta este întotdeauna o valoare derivată, care este scrisă ca un raport. În chiar vedere generala viteza unui corp este egală cu raportul dintre distanța parcursă și timpul petrecut. Formula pentru viteza este:

Unde d este distanța parcursă, t este timpul petrecut.

Direcția afectează în mod direct desemnarea vectorială a vitezei (cantitatea care determină timpul este un scalar, adică nu are direcție).

Ideea de mișcare uniformă

În mișcare uniformă, un corp se mișcă de-a lungul unei linii drepte cu o viteză constantă. Deoarece viteza este o mărime vectorială, proprietățile sale sunt descrise nu numai prin număr, ci și prin direcție. Prin urmare, este mai bine să clarificăm definiția și să spunem că viteza mișcării rectilinie uniforme este constantă ca mărime și direcție. Pentru a descrie mișcarea uniformă rectilinie, este suficient să folosiți sistemul de coordonate carteziene. În acest caz, va fi convenabil să așezați axa OX în direcția de mișcare.

Cu o mișcare uniformă, poziția corpului în orice perioadă de timp este determinată de o singură coordonată - x. Direcția de mișcare a corpului și vectorul viteză sunt direcționate de-a lungul axei x, în timp ce începutul mișcării poate fi numărat de la marca zero. Prin urmare, analiza mișcării unui corp în spațiu poate fi redusă la proiecția traiectoriei de mișcare pe axa OX și procesul poate fi descris prin ecuații algebrice.

Mișcare uniformă din punct de vedere al algebrei

Să presupunem că la un anumit moment de timp t 1 corpul se află într-un punct de pe axa absciselor, a cărui coordonată este egală cu x 1. Într-o perioadă de timp, corpul își va schimba locația. Acum coordonatele locației sale în spațiu va fi egală cu x 2. Prin reducerea luării în considerare a mișcării unui corp la locația sa pe axa de coordonate, putem determina că drumul pe care corpul a parcurs este egal cu diferența dintre coordonatele inițiale și cele finale. Din punct de vedere algebric, aceasta se scrie astfel: Δs = x 2 - x 1.

Cantitatea de mișcare

Valoarea care determină mișcarea corpului poate fi fie mai mare, fie mai mică decât 0. Totul depinde de ce direcție față de direcția axei s-a mișcat corpul. În fizică, puteți înregistra atât deplasarea negativă, cât și pozitivă - totul depinde de sistemul de coordonate ales pentru referință. Mișcarea uniformă rectilinie are loc la o viteză descrisă de formula:

În acest caz, viteza va fi mai mare decât zero dacă corpul se mișcă de-a lungul axei OX de la zero; mai mic decât zero - dacă mișcarea merge de la dreapta la stânga de-a lungul axei absciselor.

O astfel de notație scurtă reflectă esența mișcării rectilinie uniforme - indiferent de modificările coordonatelor, viteza de mișcare rămâne neschimbată.

Îi datorăm o altă idee genială lui Galileo. Analizând mișcarea unui corp într-o lume fără frecare, omul de știință a insistat că forțele și vitezele nu depind unele de altele. Această presupunere genială se reflectă în toate legile de mișcare existente. Astfel, fortele care actioneaza asupra corpului sunt independente unele de altele si actioneaza ca si cum altele nu ar exista. Aplicând această regulă la analiza mișcării corpului, Galileo a realizat că întreaga mecanică a procesului poate fi descompusă în forțe care se adună geometric (vectoral) sau liniar dacă acționează într-o singură direcție. Va arata cam asa:

Ce legătură are mișcarea uniformă cu ea? Totul este foarte simplu. La distanțe foarte mici, viteza corpului poate fi considerată uniformă, cu o traiectorie dreaptă. Astfel, a apărut o oportunitate de aur de a studia mișcări mai complexe prin reducerea lor la unele simple. Așa a fost studiată mișcarea uniformă a unui corp într-un cerc.

Mișcare uniformă în jurul unui cerc

Mișcarea uniformă și uniform accelerată poate fi observată în mișcarea planetelor pe orbitele lor. În acest caz, planeta participă la două tipuri de mișcări independente: se mișcă uniform în jurul cercului și în același timp se mișcă uniform spre Soare. Această mișcare complexă se explică prin forțele care acționează asupra planetelor. Diagrama influenței forțelor planetare este prezentată în figură:

După cum puteți vedea, planeta este implicată în două mișcări diferite. Adăugarea geometrică a vitezelor ne va da viteza planetei pe un anumit segment al traseului.

Mișcarea uniformă este baza pentru studii ulterioare ale cinematicii și fizicii în general. Acesta este un proces elementar la care pot fi reduse mișcări mult mai complexe. Dar în fizică, ca și în alte părți, lucrurile mărețe încep cu lucruri mici, lansându-se în spațiul fără aer nave spațiale Când operați submarine, nu trebuie să uitați de acele experimente simple pe care Galileo și-a testat cândva descoperirile.