Příklady rovnoměrného a nerovnoměrného pohybu ve fyzice. Mechanický pohyb. Rovnoměrný a nerovnoměrný pohyb. Mechanická trajektorie pohybu

Téma: Interakce s tělem

Lekce:Rovnoměrný a nerovnoměrný pohyb. Rychlost

Uvažujme dva příklady pohybu dvou těles. První tělo je auto pohybující se po rovné, opuštěné ulici. Druhým jsou saně, které se při zrychlení kutálejí ze sněhové skluzavky. Dráha obou těles je přímka. Z minulé lekce víte, že takový pohyb se nazývá přímočarý. Rozdíl je ale v pohybech vozu a saní. Automobil projíždí stejné úseky trasy po stejnou dobu. A saně míjejí stále více ve stejných časových intervalech, tedy různé úseky cesty. První typ pohybu (v našem příkladu pohyb auta) se nazývá rovnoměrný pohyb. Druhý typ pohybu (v našem příkladu pohyb saní) se nazývá nerovnoměrný pohyb.

rovnoměrným pohybem se nazývá takový pohyb, při kterém těleso urazí v libovolných stejných časových intervalech stejné délky dráhy.

Nerovnoměrný pohyb je takový pohyb, při kterém tělo prochází různými úseky dráhy ve stejných časových intervalech.

Všimněte si slova „jakékoli stejné časové intervaly“ v první definici. Faktem je, že někdy je možné speciálně vybrat takové časové intervaly, během kterých tělo urazí stejné dráhy, ale pohyb nebude rovnoměrný. Například konec vteřinové ručičky elektronických hodin urazí každou sekundu stejnou dráhu. Nepůjde však o rovnoměrný pohyb, protože šipka se pohybuje ve skocích.

Rýže. 1. Příklad rovnoměrného pohybu. Každou sekundu toto auto urazí 50 metrů.

Rýže. 2. Příklad nerovnoměrného pohybu. Sáně se zrychlováním každou vteřinou míjejí další a další úseky cesty.

V našich příkladech se tělesa pohybovala přímočaře. Ale koncepty rovnoměrného a nerovnoměrného pohybu jsou stejně použitelné pro pohyb těles podél křivočarých trajektorií.

S pojmem rychlost se setkáváme poměrně často. Z kurzu matematiky tento pojem dokonale znáte a je pro vás snadné spočítat rychlost chodce, který ušel 5 kilometrů za 1,5 hodiny. K tomu stačí vydělit cestu, kterou chodec urazí, dobou strávenou na průchodu této cesty. Samozřejmě to předpokládá, že se chodec pohyboval rovnoměrně.

Rychlost rovnoměrného pohybu se nazývá fyzikální veličina, která se číselně rovná poměru dráhy, kterou těleso urazí, k času strávenému ujetím této dráhy.

Rychlost je označena písmenem. Vzorec pro výpočet rychlosti je tedy:

V mezinárodní soustavě jednotek se cesta, stejně jako jakákoli délka, měří v metrech a čas - v sekundách. Proto, rychlost se měří v metrech za sekundu.

Ve fyzice se také velmi často používají mimosystémové jednotky měření rychlosti. Například auto se pohybuje rychlostí 72 kilometrů za hodinu (km/h), rychlost světla ve vakuu je 300 000 kilometrů za sekundu (km/s), rychlost chodce je 80 metrů za minutu (m / min), ale rychlost šneka je pouze 0,006 centimetru za sekundu (cm / s).

Rýže. 3. Rychlost lze měřit v různých mimosystémových jednotkách.

Je obvyklé překládat nesystémové jednotky měření do soustavy SI. Podívejme se, jak se to dělá. Chcete-li například převést kilometry za hodinu na metry za sekundu, musíte si pamatovat, že 1 km = 1 000 m, 1 h = 3 600 s. Pak

Podobný převod lze provést s jakoukoli jinou nesystémovou jednotkou měření.

Dá se říct, kde bude auto, kdyby se pohybovalo rychlostí 72 km/h např. dvě hodiny? Ukázalo se, že ne. K určení polohy tělesa v prostoru je totiž nutné znát nejen dráhu, kterou těleso urazí, ale také směr jeho pohybu. Vůz v našem příkladu by se mohl pohybovat rychlostí 72 km/h v libovolném směru.

Východisko ze situace lze najít přiřazením rychlosti nejen číselné hodnoty (72 km/h), ale také směru (na sever, jihozápad, podél dané osy X atd.).

Veličiny, pro které je důležitá nejen číselná hodnota, ale i směr, se nazývají vektorové veličiny.

Proto, rychlost - vektorová veličina (vektor).

Podívejme se na příklad. Dvě tělesa se pohybují proti sobě, jedno rychlostí 10 m/s, druhé rychlostí 30 m/s. Pro znázornění tohoto pohybu na obrázku musíme zvolit směr souřadnicové osy, po které se tato tělesa pohybují (osa X). Tělesa mohou být znázorněna konvenčně, například ve formě čtverců. Směry rychlosti těles jsou vyznačeny pomocí šipek. Šipky vám umožňují označit, že se tělesa pohybují opačným směrem. Navíc je na obrázku respektováno měřítko: šipka znázorňující rychlost druhého tělesa je třikrát delší než šipka znázorňující rychlost prvního tělesa, protože číselná hodnota rychlosti druhého tělesa je třikrát větší. podle podmínky.

Rýže. 4. Obraz vektorů rychlosti dvou těles

Vezměte prosím na vědomí, že když nakreslíme symbol rychlosti vedle šipky, která označuje její směr, pak je nad písmenem umístěna malá šipka:. Tato šipka ukazuje, že mluvíme o vektoru rychlosti (tj. je uvedena jak číselná hodnota, tak směr rychlosti). Šipky se nezobrazují vedle čísel 10 m/sa 30 m/s nad symboly rychlosti. Symbol bez šipky označuje číselnou hodnotu vektoru.

Mechanický pohyb tedy může být rovnoměrný a nerovnoměrný. Charakteristickým znakem pohybu je rychlost. V případě rovnoměrného pohybu stačí pro zjištění číselné hodnoty rychlosti vydělit dráhu, kterou těleso urazí, dobou, po kterou urazí tuto dráhu. V soustavě SI se rychlost měří v metrech za sekundu, ale existuje mnoho jednotek rychlosti mimo soustavu SI. Rychlost je kromě číselné hodnoty charakterizována také směrem. To znamená, že rychlost je vektorová veličina. Pro označení vektoru rychlosti je nad symbolem rychlosti umístěna malá šipka. Pro označení číselné hodnoty rychlosti není taková šipka umístěna.

Bibliografie

1. Peryshkin A.V. Fyzika. 7 tř. - 14. vyd. Stereotyp. - M .: Drop, 2010.

2. Peryshkin A.V. Sbírka úloh z fyziky, ročníky 7 - 9: 5. vyd., Stereotyp. - M: Nakladatelství "Zkouška", 2010.

3. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Sbírka úloh z fyziky pro 7. - 9. ročník vzdělávacích institucí. - 17. vyd. - M .: Vzdělávání, 2004.

1. Jednotná sbírka digitálních vzdělávacích zdrojů ().

2. Jednotná sbírka digitálních vzdělávacích zdrojů ().

Domácí práce

Lukashik V.I., Ivanova E.V. Sbírka úloh z fyziky pro 7. - 9. ročník

Myslíte si, že se hýbete nebo ne, když čtete tento text? Téměř každý z vás hned odpoví: ne, nehýbu se. A bude to špatně. Někdo by mohl říct: Stěhuji se. A také se budou mýlit. Protože některé věci ve fyzice nejsou úplně takové, jak se na první pohled zdají.

Například pojem mechanického pohybu ve fyzice vždy závisí na referenčním bodu (nebo tělese). Takto se člověk letící v letadle pohybuje vzhledem k příbuzným, kteří zůstali doma, ale je v klidu vzhledem k příteli sedícímu vedle něj. Takže znudění příbuzní nebo přítel spící na jeho rameni jsou v tomto případě referenčními těly pro určení, zda se naše výše zmíněná osoba pohybuje nebo ne.

Definice mechanického pohybu

Ve fyzice je definice mechanického pohybu vyučovaná v sedmé třídě následující: změna polohy těla vůči ostatním tělesům v čase se nazývá mechanický pohyb. Příklady mechanického pohybu v každodenním životě jsou pohyb aut, lidí a lodí. Komety a kočky. Vzduchové bubliny ve varné konvici a učebnice v těžkém školáckém batohu. A pokaždé, když prohlášení o pohybu nebo odpočinku jednoho z těchto objektů (těl), bude bez uvedení referenčního těla bezvýznamné. Proto v životě nejčastěji, když mluvíme o pohybu, máme na mysli pohyb vzhledem k Zemi nebo statickým objektům - domy, silnice a tak dále.

Mechanická trajektorie pohybu

Nelze také nezmínit takovou charakteristiku mechanického pohybu, jako je trajektorie. Trajektorie je čára, po které se těleso pohybuje. Například otisky bot ve sněhu, stopa letadla na obloze a stopa slz na tváři jsou všechny trajektorie. Mohou být rovné, zakřivené nebo lomené. Ale délka trajektorie nebo součet délek je dráha, kterou tělo urazí. Cesta je označena písmenem s. A měří se v metrech, centimetrech a kilometrech nebo v palcích, yardech a stopách, podle toho, jaké měrné jednotky jsou v této zemi přijaty.

Druhy mechanického pohybu: rovnoměrný a nerovnoměrný pohyb

Jaké jsou druhy mechanického pohybu? Například při jízdě autem se řidič pohybuje různými rychlostmi při jízdě ve městě a téměř stejnou rychlostí při jízdě mimo město. To znamená, že se pohybuje buď nerovnoměrně nebo rovnoměrně. Pohyb, v závislosti na vzdálenosti ujeté za stejné časové intervaly, se tedy nazývá rovnoměrný nebo nerovnoměrný.

Příklady rovnoměrného a nerovnoměrného pohybu

Existuje jen velmi málo příkladů rovnoměrného pohybu v přírodě. Země se pohybuje kolem Slunce téměř rovnoměrně, kapou kapky deště, vyskakují bublinky v sodovce. I kulka vystřelená z pistole se pohybuje přímočaře a rovnoměrně jen na první pohled. Od tření o vzduch a zemské gravitace se jeho let postupně zpomaluje a trajektorie klesá. V prostoru se kulka může pohybovat opravdu rovně a rovnoměrně, dokud se nesrazí s jiným tělesem. A s nerovnoměrným pohybem je situace mnohem lepší – příkladů je mnoho. Let míče při fotbalové hře, pohyb lva při lovu kořisti, cestování žvýkačky žáka sedmé třídy a motýl poletující po květině jsou příklady nerovnoměrného mechanického pohybu těl.

95. Uveďte příklady rovnoměrného pohybu.
Velmi vzácný je například pohyb Země kolem Slunce.

96. Uveďte příklady nerovnoměrného pohybu.
Pohyb auta, letadla.

97. Chlapec se valí z hory na saních. Lze toto hnutí považovat za jednotné?
Ne.

98. Když sedíme ve vagónu jedoucího osobního vlaku a pozorujeme pohyb přijíždějícího nákladního vlaku, zdá se nám, že nákladní vlak jede mnohem rychleji, než jel náš osobní vlak před jednáním. Proč se toto děje?
U relativního osobního vlaku se nákladní vlak pohybuje celkovou rychlostí osobního a nákladního vlaku.

99. Řidič jedoucího vozidla je v pohybu nebo v klidu vzhledem k:
a) silnice;
b) autosedačky;
c) čerpací stanice;
d) slunce;
e) stromy podél silnice?
V pohybu: a, c, d, e
V klidu: b

100. Když sedíme ve vagónu jedoucího vlaku, pozorujeme v okně vůz, který jede vpřed, pak se zdá nehybný a nakonec se pohybuje zpět. Jak můžeme vysvětlit, co vidíme?
Zpočátku je rychlost auta vyšší než rychlost vlaku. Pak se rychlost auta rovná rychlosti vlaku. Poté se rychlost vozu ve srovnání s rychlostí vlaku snižuje.

101. Letadlo provádí „smyčku“. Jakou trajektorii vidí pozorovatelé ze země?
Prstencová cesta.

102. Uveďte příklady pohybu těles po zakřivených drahách vzhledem k zemi.
Pohyb planet kolem Slunce; pohyb lodí po řece; Let ptáků.

103. Uveďte příklady pohybu těles s přímočarou trajektorií vzhledem k zemi.
Pohybující se vlak; osoba, která jde rovně.

104. Jaké druhy pohybu pozorujeme při psaní propiskou? S křídou?
Jednotné a nerovnoměrné.

105. Které části jízdního kola při pohybu přímočarým pohybem popisují přímočaré trajektorie vzhledem k zemi a které - křivočaré?
Přímo: řídítka, sedlo, rám.
Křivočaré: pedály, kola.

106. Proč se říká, že slunce vychází a zapadá? Co je v tomto případě referenčním orgánem?
Za referenční těleso se považuje Země.

107. Po dálnici se pohybují dvě auta tak, aby se mezi nimi neměnila určitá vzdálenost. Uveďte, vůči kterým tělesům je každé z nich v klidu a vůči kterým tělesům se během této doby pohybuje.
Auta jsou vůči sobě v klidu. Auta se pohybují vzhledem k okolním objektům.

108. Sáně se kutálejí z hory; míč se kutálí dolů šikmým skluzem; spadne kámen uvolněný z rukou. Které z těchto těles postupují vpřed?
Sáně z hory a kámen uvolněný z rukou se pohybují vpřed.

109. Kniha, postavená na stole ve vzpřímené poloze (obr. 11, poloha I), spadne po nárazu dolů a zaujme polohu II. Zároveň dva body A a B na obálce knihy popisovaly trajektorie AA1 a BB1. Dá se říct, že se kniha posunula kupředu? Proč?

Myslíte si, že se hýbete nebo ne, když čtete tento text? Téměř každý z vás hned odpoví: ne, nehýbu se. A bude to špatně. Někdo by mohl říct: Stěhuji se. A také se budou mýlit. Protože některé věci ve fyzice nejsou úplně takové, jak se na první pohled zdají.

Například pojem mechanického pohybu ve fyzice vždy závisí na referenčním bodu (nebo tělese). Takto se člověk letící v letadle pohybuje vzhledem k příbuzným, kteří zůstali doma, ale je v klidu ve vztahu k příteli sedícímu vedle něj. Takže znudění příbuzní nebo přítel spící na jeho rameni jsou v tomto případě referenčními těly pro určení, zda se naše výše zmíněná osoba pohybuje nebo ne.

Definice mechanického pohybu

Ve fyzice je definice mechanického pohybu vyučovaná v sedmé třídě následující: změna polohy těla vůči ostatním tělesům v čase se nazývá mechanický pohyb. Příklady mechanického pohybu v každodenním životě jsou pohyb aut, lidí a lodí. Komety a kočky. Vzduchové bubliny ve varné konvici a učebnice v těžkém školáckém batohu. A pokaždé, když prohlášení o pohybu nebo odpočinku jednoho z těchto objektů (těl), bude bez uvedení referenčního těla bezvýznamné. Proto v životě nejčastěji, když mluvíme o pohybu, máme na mysli pohyb vzhledem k Zemi nebo statickým objektům - domy, silnice a tak dále.

Mechanická trajektorie pohybu

Nelze také nezmínit takovou charakteristiku mechanického pohybu, jako je trajektorie. Trajektorie je čára, po které se těleso pohybuje. Například otisky bot ve sněhu, stopa letadla na obloze a stopa slz na tváři jsou všechny trajektorie. Mohou být rovné, zakřivené nebo lomené. Ale délka trajektorie nebo součet délek je dráha, kterou tělo urazí. Cesta je označena písmenem s. A měří se v metrech, centimetrech a kilometrech nebo v palcích, yardech a stopách, podle toho, jaké měrné jednotky jsou v této zemi přijaty.

Druhy mechanického pohybu: rovnoměrný a nerovnoměrný pohyb

Jaké jsou druhy mechanického pohybu? Například při jízdě autem se řidič pohybuje různými rychlostmi při jízdě ve městě a téměř stejnou rychlostí při výjezdu na dálnici mimo město. To znamená, že se pohybuje buď nerovnoměrně, nebo rovnoměrně. Pohyb, v závislosti na vzdálenosti ujeté za stejné časové intervaly, se tedy nazývá rovnoměrný nebo nerovnoměrný.

Příklady rovnoměrného a nerovnoměrného pohybu

Existuje jen velmi málo příkladů rovnoměrného pohybu v přírodě. Země se pohybuje kolem Slunce téměř rovnoměrně, kapou kapky deště, vyskakují bublinky v sodovce. I kulka vystřelená z pistole se pohybuje přímočaře a rovnoměrně jen na první pohled. Od tření o vzduch a zemské gravitace se jeho let postupně zpomaluje a trajektorie klesá. V prostoru se kulka může pohybovat opravdu rovně a rovnoměrně, dokud se nesrazí s jiným tělesem. A s nerovnoměrným pohybem je situace mnohem lepší – příkladů je mnoho. Let míče při fotbalovém zápase, pohyb lva při lovu kořisti, cestování žvýkačky žáka sedmé třídy a motýl poletující nad květinou jsou příklady nerovnoměrného mechanického pohybu těl.

Rovnoměrný pohyb - pohyb po přímce konstantní (v absolutní hodnotě i ve směru) rychlostí. Při rovnoměrném pohybu jsou dráhy, které tělo urazí ve stejných časových intervalech, také stejné.

Pro kinematický popis pohybu umístíme osu OX podél směru pohybu. Pro určení posunutí tělesa s rovnoměrným přímočarým pohybem stačí jedna souřadnice X. Průměty posunutí a rychlosti na souřadnicovou osu lze považovat za algebraické veličiny.

Nechť v čase t 1 bylo těleso v bodě se souřadnicí x 1 a v čase t 2 - v bodě se souřadnicí x 2. Potom bude průmět posunutí bodu na osu OX zapsán jako:

∆ s = x 2 - x 1.

V závislosti na směru osy a směru pohybu tělesa může být tato hodnota buď kladná, nebo záporná. Při přímočarém a rovnoměrném pohybu se modul pohybu těla shoduje s ujetou dráhou. Rychlost rovnoměrného přímočarého pohybu je určena vzorcem:

v = ∆ s ∆ t = x 2 - x 1 t 2 - t 1

Je-li v> 0, těleso se pohybuje podél osy OX v kladném směru. V opačném případě je negativní.

Pohybový zákon tělesa s rovnoměrným přímočarým pohybem je popsán lineární algebraickou rovnicí.

Rovnice pohybu tělesa s rovnoměrným přímočarým pohybem

x (t) = x 0 + vt

v = c o n s t; x 0 - souřadnice tělesa (bodu) v čase t = 0.

Příklad grafu rovnoměrného pohybu je na obrázku níže.

Existují dva grafy popisující pohyb těles 1 a 2. Jak vidíte, těleso 1 v čase t = 0 bylo v bodě x = - 3.

Z bodu x 1 do bodu x 2 se tělo pohnulo za dvě sekundy. Pohyb těla byl tři metry.

∆ t = t 2 - t 1 = 6 - 4 = 2 s

∆ s = 6 - 3 = 3 m.

Když to víte, můžete zjistit rychlost těla.

v = ∆ s ∆ t = 1,5 m s 2

Existuje ještě jeden způsob, jak určit rychlost: z grafu ji lze zjistit jako poměr stran BC a AC trojúhelníku ABC.

v = ∆ s ∆ t = B C A C.

Navíc čím větší je úhel, který tvoří graf s časovou osou, tím větší je rychlost. Také říkají, že rychlost je rovna tečně úhlu α.

Podobné výpočty se provádějí pro druhý případ pohybu. Zvažte nyní nový graf znázorňující pohyb pomocí úseček. Jedná se o tzv. po částech spojnicový graf.

Pohyb na něm znázorněný je nerovnoměrný. Rychlost těla se okamžitě mění v bodech zlomu grafu a každý segment cesty k novému bodu zlomu se tělo pohybuje rovnoměrně s novou rychlostí.

Z grafu vidíme, že se rychlost měnila v časech t = 4 s, t = 7 s, t = 9 s. Hodnoty rychlosti lze také snadno zjistit z grafu.

Všimněte si, že dráha a posunutí se pro pohyb popsaný po částech lineárním grafem neshodují. Například v časovém intervalu od nuly do sedmi sekund tělo urazilo vzdálenost 8 metrů. V tomto případě je pohyb těla roven nule.

Pokud si všimnete chyby v textu, vyberte ji a stiskněte Ctrl + Enter