Teema: Kehade vastastikmõju
Õppetund:Ühtlane ja ebaühtlane liikumine. Kiirus
Vaatleme kahte näidet kahe keha liikumisest. Esimene kere on auto, mis liigub mööda sirget mahajäetud tänavat. Teine on kelk, mis kiirendades lumisest mäest alla veereb. Mõlema keha trajektoor on sirge. Viimasest õppetunnist tead, et sellist liikumist nimetatakse sirgjooneliseks. Aga auto ja kelgu liikumistes on vahe. Auto läbib võrdsete ajavahemike järel võrdse vahemaa. Ja kelk läbib võrdsete ajavahemike jooksul üha rohkem, st erinevaid teelõike. Esimest tüüpi liikumist (meie näites auto liikumist) nimetatakse ühtlaseks liikumiseks. Teist tüüpi liikumist (meie näites kelgu liikumist) nimetatakse ebaühtlaseks liikumiseks.
Ühtlane liikumine on selline liikumine, mille käigus keha läbib mis tahes võrdse aja jooksul samu teelõike.
Ebaühtlane liikumine on selline liikumine, mille käigus keha läbib tee erinevaid segmente võrdsete ajavahemike järel.
Pange tähele sõnu "mis tahes võrdsed ajavahemikud" esimeses määratluses. Fakt on see, et mõnikord saate konkreetselt valida sellised ajavahemikud, mille jooksul keha läbib võrdseid teid, kuid liikumine ei ole ühtlane. Näiteks teise käe lõpp elektrooniline kell liigub iga sekund sama teed. Kuid see ei ole ühtlane liikumine, kuna nool liigub hüppeliselt.
Riis. 1. Ühtlase liikumise näide. See auto läbib igas sekundis 50 meetrit.
Riis. 2. Ebaühtlase liikumise näide. Kiirendades läbib kelk iga sekundiga üha uusi ja uusi teelõike
Meie näidetes liikusid kehad sirgjooneliselt. Kuid ühtse ja ebaühtlase liikumise mõisted on võrdselt rakendatavad kehade liikumisel mööda kõverjoonelisi trajektoore.
Kiiruse mõistega puutume kokku üsna sageli. Matemaatika kursusest olete selle mõistega suurepäraselt tuttav ja teil on lihtne arvutada 1,5 tunniga 5 kilomeetrit kõndinud jalakäija kiirust. Selleks piisab, kui jagada jalakäija läbitud tee selle raja läbimiseks kulunud ajaga. See eeldab muidugi, et jalakäija liikus ühtlaselt.
Ühtlase liikumise kiirust nimetatakse füüsikaliseks suuruseks, mis on arvuliselt võrdne keha läbitud tee ja selle tee läbimiseks kulunud aja suhtega.
Kiirust tähistab täht . Seega on kiiruse arvutamise valem järgmine:
Rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis mõõdetakse teed, nagu iga pikkust, meetrites ja aega sekundites. Seega kiirust mõõdetakse meetrites sekundis.
Füüsikas kasutatakse väga sageli ka süsteemiväliseid ühikuid kiiruse mõõtmiseks. Näiteks auto liigub kiirusega 72 kilomeetrit tunnis (km/h), valguse kiirus vaakumis on 300 000 kilomeetrit sekundis (km/s), jalakäija liigub 80 meetrit minutis (m/min) , kuid teo kiirus on vaid 0,006 sentimeetrit sekundis (cm/s).
Riis. 3. Kiirust saab mõõta erinevates süsteemivälistes ühikutes
Mittesüsteemsed mõõtühikud on tavaks teisendada SI-süsteemi. Vaatame, kuidas see tehtud on. Näiteks kilomeetrite tunnis teisendamiseks meetriteks sekundis peate meeles pidama, et 1 km = 1000 m, 1 tund = 3600 s. Siis
Sarnase tõlke saab teostada mis tahes muu süsteemivälise mõõtühikuga.
Kas on võimalik öelda, kus auto asub, kui see oleks näiteks kaks tundi liikunud kiirusega 72 km/h? Tuleb välja, et mitte. Tõepoolest, selleks, et määrata keha asukohta ruumis, on vaja teada mitte ainult keha läbitud teed, vaid ka selle liikumise suunda. Meie näites olev auto võib liikuda kiirusega 72 km/h igas suunas.
Väljapääsu võib leida, kui kiirusele määrata mitte ainult arvväärtus (72 km/h), vaid ka suund (põhja, edela, mööda etteantud X-telge jne).
Koguseid, mille puhul pole oluline mitte ainult arvväärtus, vaid ka suund, nimetatakse vektoriks.
Seega kiirus on vektorsuurus (vektor).
Kaaluge näidet. Kaks keha liiguvad üksteise poole, üks kiirusega 10 m/s, teine kiirusega 30 m/s. Selle liikumise kujutamiseks joonisel peame valima koordinaattelje suuna, mida mööda need kehad liiguvad (X-telg). Keha saab kujutada tinglikult, näiteks ruutude kujul. Kehade kiiruse suunad on näidatud nooltega. Nooled võimaldavad näidata, et kehad liiguvad vastassuundades. Lisaks on joonisel vaadeldud skaalat: teise keha kiirust kujutav nool on kolm korda pikem kui esimese keha kiirust kujutav nool, kuna teise keha kiiruse arvväärtus on kolm korda suurem tingimuse järgi.
Riis. 4. Kahe keha kiirusvektori kujutis
Pange tähele, et kui me kujutame kiiruse sümbolit noole kõrval, mis näitab selle suunda, siis asetatakse tähe kohale väike nool: . See nool näitab, et tegemist on kiirusvektoriga (st näidatud on nii kiiruse arvväärtus kui ka suund). Numbrite 10 m/s ja 30 m/s kõrval kiirussümbolite kohal nooli ei näidata. Ilma nooleta sümbol näitab vektori arvväärtust.
Seega võib mehaaniline liikumine olla ühtlane ja ebaühtlane. Liikumise tunnuseks on kiirus. Ühtlase liikumise korral piisab kiiruse arvväärtuse leidmiseks keha läbitud tee jagamisest selle tee läbimiseks kuluva ajaga. SI-süsteemis mõõdetakse kiirust meetrites sekundis, kuid SI-väliseid kiirusühikuid on palju. Kiirust iseloomustab lisaks arvväärtusele ka suund. See tähendab, et kiirus on vektorsuurus. Kiirusvektori näitamiseks asetatakse kiiruse sümboli kohale väike nool. Kiiruse arvväärtuse näitamiseks sellist noolt ei panda.
Bibliograafia
1. Peryshkin A.V. Füüsika. 7 rakku - 14. väljaanne, stereotüüp. – M.: Bustard, 2010.
2. Peryshkin A.V. Füüsika ülesannete kogu, 7. - 9. klass: 5. tr., stereotüüp. - M: Kirjastus "Exam", 2010.
3. Lukašik V.I., Ivanova E.V. Füüsika ülesannete kogumik 7. - 9. klassile õppeasutused. – 17. väljaanne. - M .: Haridus, 2004.
1. Üks digitaalsete õpperessursside kogu ().
2. Üks digitaalsete õpperessursside kogu ().
Kodutöö
Lukašik V.I., Ivanova E.V. Füüsika ülesannete kogumik 7. - 9. klassile
Ühtlane liikumine - liikumine mööda sirgjoont konstantse (nii suuruse kui suuna) kiirusega. Ühtlase liikumise korral on võrdsed ka rajad, mida keha läbib võrdsete ajavahemike järel.
Liikumise kinemaatiliseks kirjeldamiseks asetame OX-telje piki liikumissuunda. Keha nihke määramiseks vormiriietusega sirgjooneline liikumine piisab ühest koordinaadist X. Nihke ja kiiruse projektsioone koordinaatide teljel võib pidada algebralisteks suurusteks.
Olgu keha hetkel t 1 punktis koordinaadiga x 1 ja hetkel t 2 - punktis koordinaadiga x 2 . Seejärel kirjutatakse punkti nihke projektsioon OX-teljel järgmiselt:
∆ s \u003d x 2 - x 1.
Sõltuvalt telje suunast ja keha liikumissuunast võib see väärtus olla kas positiivne või negatiivne. Sirgjoonelise ja ühtlase liikumise korral langeb keha nihkemoodul kokku läbitud vahemaaga. Ühtlase sirgjoonelise liikumise kiirus määratakse järgmise valemiga:
v = ∆ s ∆ t = x 2 - x 1 t 2 - t 1
Kui v > 0, liigub keha mööda OX-telge positiivses suunas. Vastasel juhul - negatiivselt.
Keha liikumisseadust ühtlasel sirgjoonelisel liikumisel kirjeldab lineaarne algebraline võrrand.
Ühtlase sirgjoonelise liikumisega keha liikumisvõrrand
x (t) \u003d x 0 + v t
v = c o n s t; x 0 - keha (punkti) koordinaat ajahetkel t = 0.
Ühetaolise liikumise graafiku näide on alloleval joonisel.
Siin on kaks graafikut, mis kirjeldavad kehade 1 ja 2 liikumist. Nagu näete, oli keha 1 ajahetkel t = 0 punktis x = - 3 .
Punktist x 1 punkti x 2 liikus keha kahe sekundiga. Keha liikumine oli kolm meetrit.
∆ t \u003d t 2 - t 1 \u003d 6 - 4 \u003d 2 s
∆s = 6 - 3 = 3 m.
Seda teades saate leida keha kiiruse.
v = ∆ s ∆ t = 1,5 m s 2
Kiiruse määramiseks on veel üks võimalus: graafikult saab selle leida kolmnurga ABC külgede BC ja AC suhtena.
v = ∆ s ∆ t = B C A C .
Veelgi enam, mida suurem on nurk, mille graafik ajateljega moodustab, seda suurem on kiirus. Nad ütlevad ka, et kiirus on võrdne nurga α puutujaga.
Sarnaselt tehakse arvutused ka teise liikumisjuhu jaoks. Mõelge nüüd uuele graafikule, mis kujutab liikumist joonelõikude abil. See on nn tükkide kaupa joongraafik.
Sellel kujutatud liikumine on ebaühtlane. Keha kiirus muutub koheselt graafiku murdepunktides ja teekonna igas segmendis uus punkt Vaheajal liigub keha ühtlaselt uue kiirusega.
Graafikult näeme, et kiirus muutus aegadel t = 4 s, t = 7 s, t = 9 s. Kiiruse väärtused on samuti graafikult hõlpsasti leitavad.
Pange tähele, et tee ja nihe ei lange kokku tükikaupa lineaarse graafikuga kirjeldatud liikumise korral. Näiteks ajavahemikus nullist seitsme sekundini läbis keha vahemaa, mis võrdub 8 meetriga. Keha nihe on siis null.
Kui märkate tekstis viga, tõstke see esile ja vajutage Ctrl+Enter
95. Too näiteid ühtlasest liikumisest.
Väga haruldane on näiteks Maa liikumine ümber Päikese.
96. Too näiteid ebaühtlasest liikumisest.
Auto, lennuki liikumine.
97. Poiss libiseb saaniga mäest alla. Kas seda liikumist võib pidada ühtlaseks?
Ei.
98. Istudes liikuva reisirongi vagunis ja vaadates vastutuleva kaubarongi liikumist, tundub meile, et kaubarong sõidab palju kiiremini, kui meie reisirong sõitis enne kohtumist. Miks see juhtub?
Reisirongi suhtes liigub kaubarong reisi- ja kaubarongide kogukiirusega.
99. Liikuva auto juht on liikumises või puhkeasendis:
a) teed
b) turvatoolid;
c) bensiinijaamad;
d) päike;
e) puud tee ääres?
Liikumisel: a, c, d, e
Puhkeolekus: b
100. Istudes liikuva rongi vagunisse, vaatame aknast autot, mis sõidab edasi, siis tundub seisvat ja lõpuks liigub tagasi. Kuidas saame seletada seda, mida näeme?
Esialgu on auto kiirus suurem kui rongi kiirus. Siis muutub auto kiirus võrdseks rongi kiirusega. Pärast seda väheneb auto kiirus võrreldes rongi kiirusega.
101. Lennuk sooritab "surnud silmuse". Milline on liikumise trajektoor, mida vaatlejad maapinnalt näevad?
rõnga trajektoor.
102. Too näiteid kehade liikumisest mööda kõveraid teid maa suhtes.
Planeetide liikumine ümber päikese; paadi liikumine jõel; Linnu lend.
103. Too näiteid kehade liikumisest, millel on maa suhtes sirgjooneline trajektoor.
liikuv rong; otse kõndiv inimene.
104. Milliseid liikumistüüpe me kirjutamisel jälgime pastakas? Kriit?
Võrdne ja ebaühtlane.
105. Millised jalgratta osad kirjeldavad selle sirgjoonelise liikumise ajal sirgjoonelisi trajektoore maapinna suhtes ja millised on kõverjoonelised?
Sirgjooneline: juhtraud, sadul, raam.
Kurviline: pedaalid, rattad.
106. Miks öeldakse, et Päike tõuseb ja loojub? Mis on antud juhul viiteosa?
Võrdluskehaks on Maa.
107. Kaks autot liiguvad mööda maanteed nii, et mingi vahemaa nende vahel ei muutu. Märkige, milliste kehade suhtes igaüks neist puhkab ja milliste kehade suhtes nad sel ajavahemikul liiguvad.
Üksteise suhtes on autod puhkeseisundis. Sõidukid liiguvad ümbritsevate objektide suhtes.
108. Mäest veerevad kelgud alla; pall veereb mööda kaldrenni alla; käest vabanenud kivi kukub. Milline neist kehadest liigub edasi?
Kelk liigub mäelt edasi ja kivi käest lahti.
109. Vertikaalses asendis lauale asetatud raamat (joon. 11, asend I) kukub põrutusest alla ja võtab asendi II. Raamatu kaanel olevad kaks punkti A ja B kirjeldasid trajektoore AA1 ja BB1. Kas võib öelda, et raamat liikus edasi? Miks?
Kas arvate, et liigute seda teksti lugedes või mitte? Peaaegu igaüks teist vastab kohe: ei, ma ei liigu. Ja see saab olema vale. Mõni võib öelda, et ma kolin. Ja nad eksivad ka. Sest füüsikas pole mõned asjad päris need, mis esmapilgul näivad.
Näiteks mehaanilise liikumise mõiste füüsikas sõltub alati võrdluspunktist (või kehast). Nii et lennukis lendav inimene liigub koju jäänud sugulastega võrreldes, kuid on tema kõrval istuva sõbra suhtes puhkamas. Nii et igavlevad sugulased või tema õlal magav sõber on antud juhul võrdluskehad, mille abil saab kindlaks teha, kas meie eelnimetatud inimene liigub või mitte.
Mehaanilise liikumise määratlus
Füüsikas on seitsmendas klassis õpitud mehaanilise liikumise definitsioon järgmine: keha asendi muutumist teiste kehade suhtes aja jooksul nimetatakse mehaaniliseks liikumiseks. Mehaanilise liikumise näideteks igapäevaelus oleks autode, inimeste ja laevade liikumine. Komeedid ja kassid. Õhumullid keevas veekeetjas ja õpikud koolipoisi raskes seljakotis. Ja iga kord, kui väide mõne sellise objekti (keha) liikumise või puhke kohta on ilma viitekogumit märkimata mõttetu. Seetõttu peame elus kõige sagedamini liikumisest rääkides silmas liikumist Maa või staatiliste objektide suhtes - majad, teed jne.
Mehaanilise liikumise trajektoor
Samuti ei saa mainimata jätta sellist mehaanilise liikumise tunnust kui trajektoori. Trajektoor on joon, mida mööda keha liigub. Näiteks jalajäljed lumes, lennuki jälg taevas ja pisara jälg põsel on kõik trajektoorid. Need võivad olla sirged, kõverad või katkised. Kuid trajektoori pikkus või pikkuste summa on keha läbitud tee. Tee on tähistatud tähega s. Ja seda mõõdetakse meetrites, sentimeetrites ja kilomeetrites või tollides, jardides ja jalgades, olenevalt sellest, milliseid mõõtühikuid selles riigis aktsepteeritakse.
Mehaanilise liikumise tüübid: ühtlane ja ebaühtlane liikumine
Millised on mehaanilise liikumise tüübid? Näiteks autoga reisil liigub juht linnas ringi sõites erineva kiirusega ja linnast väljas maanteele sisenedes peaaegu sama kiirusega. See tähendab, et see liigub kas ebaühtlaselt või ühtlaselt. Nii et liikumist, sõltuvalt võrdse aja jooksul läbitud vahemaast, nimetatakse ühtlaseks või ebaühtlaseks.
Näited ühtlasest ja ebaühtlasest liikumisest
Looduses on väga vähe näiteid ühtlasest liikumisest. Maa liigub Päikese ümber peaaegu ühtlaselt, vihmapiisad tilguvad, soodas tekivad mullid. Isegi püstolist lastud kuul liigub sirgjooneliselt ja ühtlaselt vaid esmapilgul. Hõõrdumisest õhu vastu ja Maa külgetõmbejõu tõttu muutub selle lend järk-järgult aeglasemaks ja trajektoor väheneb. Siin kosmoses võib kuul liikuda tõesti sirgelt ja ühtlaselt, kuni põrkub kokku mõne teise kehaga. Ja ebaühtlase liikumisega on asi palju parem – näiteid on palju. Jalgpalli lend jalgpallimängu ajal, saaki jahtiva lõvi liikumine, närimiskummi rännak seitsmenda klassi õpilase suus ja lille kohal lehviv liblikas on kõik näited kehade ebaühtlasest mehaanilisest liikumisest.
Kas arvate, et liigute seda teksti lugedes või mitte? Peaaegu igaüks teist vastab kohe: ei, ma ei liigu. Ja see saab olema vale. Mõni võib öelda, et ma kolin. Ja nad eksivad ka. Sest füüsikas pole mõned asjad päris need, mis esmapilgul näivad.
Näiteks mehaanilise liikumise mõiste füüsikas sõltub alati võrdluspunktist (või kehast). Nii et lennukis lendav inimene liigub koju jäänud sugulastega võrreldes, kuid on tema kõrval istuva sõbra suhtes puhkamas. Nii et igavlevad sugulased või tema õlal magav sõber on antud juhul võrdluskehad, mille abil saab kindlaks teha, kas meie eelnimetatud inimene liigub või mitte.
Mehaanilise liikumise määratlus
Füüsikas on seitsmendas klassis õpitud mehaanilise liikumise definitsioon järgmine: keha asendi muutumist teiste kehade suhtes aja jooksul nimetatakse mehaaniliseks liikumiseks. Mehaanilise liikumise näideteks igapäevaelus oleks autode, inimeste ja laevade liikumine. Komeedid ja kassid. Õhumullid keevas veekeetjas ja õpikud koolipoisi raskes seljakotis. Ja iga kord, kui väide mõne sellise objekti (keha) liikumise või puhke kohta on ilma viitekogumit märkimata mõttetu. Seetõttu peame elus kõige sagedamini liikumisest rääkides silmas liikumist Maa või staatiliste objektide suhtes - majad, teed jne.
Mehaanilise liikumise trajektoor
Samuti ei saa mainimata jätta sellist mehaanilise liikumise tunnust kui trajektoori. Trajektoor on joon, mida mööda keha liigub. Näiteks jalajäljed lumes, lennuki jälg taevas ja pisara jälg põsel on kõik trajektoorid. Need võivad olla sirged, kõverad või katkised. Kuid trajektoori pikkus või pikkuste summa on keha läbitud tee. Tee on tähistatud tähega s. Ja seda mõõdetakse meetrites, sentimeetrites ja kilomeetrites või tollides, jardides ja jalgades, olenevalt sellest, milliseid mõõtühikuid selles riigis aktsepteeritakse.
Mehaanilise liikumise tüübid: ühtlane ja ebaühtlane liikumine
Millised on mehaanilise liikumise tüübid? Näiteks autoga reisil liigub juht linnas ringi sõites erineva kiirusega ja linnast väljas maanteele sisenedes peaaegu sama kiirusega. See tähendab, et see liigub kas ebaühtlaselt või ühtlaselt. Nii et liikumist, sõltuvalt võrdse aja jooksul läbitud vahemaast, nimetatakse ühtlaseks või ebaühtlaseks.
Näited ühtlasest ja ebaühtlasest liikumisest
Looduses on väga vähe näiteid ühtlasest liikumisest. Maa liigub Päikese ümber peaaegu ühtlaselt, vihmapiisad tilguvad, soodas tekivad mullid. Isegi püstolist lastud kuul liigub sirgjooneliselt ja ühtlaselt vaid esmapilgul. Hõõrdumisest õhu vastu ja Maa külgetõmbejõu tõttu muutub selle lend järk-järgult aeglasemaks ja trajektoor väheneb. Siin kosmoses võib kuul liikuda tõesti sirgelt ja ühtlaselt, kuni põrkub kokku mõne teise kehaga. Ja ebaühtlase liikumisega on asi palju parem – näiteid on palju. Jalgpalli lend jalgpallimängu ajal, saaki jahtiva lõvi liikumine, närimiskummi rännak seitsmenda klassi õpilase suus ja lille kohal lehviv liblikas on kõik näited kehade ebaühtlasest mehaanilisest liikumisest.
