Az egyenes vonalú mozgás típusai a fizikában. Egyenes vonalú mozgás

A test görbe vonalú mozgása

Testdefiníció görbe vonalú mozgása:

A görbe vonalú mozgás a mechanikai mozgás egyik fajtája, amelyben a sebesség iránya megváltozik. A sebesség modulus változhat.

Egységes testmozgás

Egységes testmozgás meghatározása:

Ha egy test egyenlő időközönként egyenlő távolságot tesz meg, akkor egy ilyen mozgást nevezünk. Egyenletes mozgás esetén a sebesség modulusa állandó érték. És változhat.

Egyenetlen testmozgás

Egyenetlen testmozgás meghatározása:

Ha egy test különböző távolságokat tesz meg egyenlő időközönként, akkor az ilyen mozgást egyenetlennek nevezzük. Egyenetlen mozgás esetén a sebességmodulus változó. A sebesség iránya változhat.

Egységes testmozgás

Egy testdefiníció egyenlő változó mozgása:

Az egyenletesen változó mozgásnál állandó érték van. Ha ugyanakkor a sebesség iránya nem változik, akkor egyenes vonalú egyenletesen változó mozgást kapunk.

A test egyenletesen gyorsított mozgása

Egy testdefiníció egyenletesen gyorsított mozgása:

Ugyanilyen lassú a test mozgása

Egy testdefiníció egyenletes lassítása:

Amikor egy test mechanikai mozgásáról beszélünk, akkor figyelembe vehetjük a test transzlációs mozgásának fogalmát.

Ha egy adott test helyzete a környező tárgyakhoz képest idővel megváltozik, akkor ez a test elmozdul. Ha a test helyzete változatlan marad, akkor a test nyugalomban van. Az idő mértékegysége a mechanikában 1 másodperc. Az időintervallum alatt bármely két egymást követő jelenséget elválasztó t másodpercet értjük.

Egy test mozgását megfigyelve gyakran láthatjuk, hogy a test különböző pontjainak mozgása eltérő; tehát amikor egy kerék egy sík mentén gördül, a kerék közepe egyenes vonalban mozog, és a kerék kerületén fekvő pont görbét ír le (cikloid); a két pont által egy időben (1 fordulatonként) megtett utak is eltérőek. Ezért a test mozgásának tanulmányozása egyetlen pont mozgásának vizsgálatával kezdődik.

A térben egy mozgó pont által leírt egyenest e pont pályájának nevezzük.

Egy pont egyenes vonalú mozgása olyan mozgás, amelynek pályája a egyenes.

A görbe vonalú mozgás olyan mozgás, amelynek pályája nem egyenes.

A mozgást az irány, a pálya és a megtett út egy bizonyos ideig (periódus) határozza meg.

Egy pont egyenletes mozgásának nevezzük azt a mozgást, amelyben az S megtett távolság és a megfelelő időintervallum aránya bármely időintervallumra állandó, azaz.

S/t = állandó(állandó).(15)

Az út és az idő állandó arányát egyenletes mozgás sebességének nevezzük, és v betűvel jelöljük. Ily módon v = S/t. (16)

Megoldva az S egyenletet, azt kapjuk S=vt, (17)

azaz az egyenletes mozgású pont által megtett út értéke egyenlő a sebesség és az idő szorzatával. Megoldva a t egyenletet, azt találjuk t = S/v,(18)

vagyis az az idő, ameddig egy egyenletes mozgású pont áthalad egy adott úton, egyenlő ennek az útnak a mozgási sebességhez való arányával.

Ezek az egyenlőségek az egyenletes mozgás alapképletei. Ezen képletek szerint a három S, t, v érték közül az egyiket akkor határozzuk meg, ha a másik kettő ismert.

A sebesség mérete v = hosszúság / idő = m/s.

Egyenetlen mozgás egy pont olyan mozgása, amelyben a megtett távolság és a megfelelő időtartam aránya nem állandó érték.

Egy pont (test) egyenetlen mozgása esetén gyakran megelégszenek az átlagos sebesség megtalálásával, amely egy adott időtartamra jellemzi a mozgás sebességét, de nem ad képet a pont sebességéről az egyes pillanatokban , azaz az igazi sebesség.

Az egyenetlen mozgás valódi sebessége az a sebesség, amellyel a pont éppen mozog.

A pont átlagos sebességét a (15) képlet határozza meg.

A gyakorlatban sokszor megelégszenek az átlagsebességgel, igaznak fogadják el. Például egy gyalugép asztali fordulatszáma állandó, kivéve azokat a pillanatokat, amikor a munkás elindul, és az alapjárat megkezdését, de ezeket a pillanatokat a legtöbb esetben figyelmen kívül hagyják.

Egy keresztvágó gépben, amelyben a forgó mozgást billenő mechanizmus alakítja át transzlációsvá, a csúszka sebessége egyenetlen. A löket elején egyenlő nullával, majd a szárnyak függőleges helyzetének pillanatában valamilyen maximum értékre nő, ezután csökkenni kezd, és a löket végére nullával egyenlővé válik. újra. A legtöbb esetben a számítások a csúszka átlagos sebességét v cf használják, amely a valódi vágási sebesség.

A rácsos keresztgyalu csúszósebessége egyenletesen változóként jellemezhető.

Az egyenletesen változó mozgás olyan mozgás, amelyben a sebesség azonos időintervallum alatt azonos mértékben nő vagy csökken.

Az egyenletesen változó mozgás sebességét a következő képlet fejezi ki: v = v 0 + at, (19)

ahol v az egyenletesen változó mozgás sebessége adott pillanatban, m/s;

v 0 - sebesség a mozgás elején, m / s; a - gyorsulás, m/s 2.

A gyorsulás a sebesség változása egységnyi idő alatt.

Gyorsulás a méretsebesség / idő = m / sec 2, és az a = (v-v 0) / t képlettel fejezhető ki. (húsz)

v 0 = 0 esetén a = v/t.

Az egyenletesen változó mozgás során megtett utat az S \u003d ((v 0 + v) / 2) * t \u003d v 0 t + (2-nél) / 2 képlettel fejezzük ki. (21)

Az a merev test transzlációs mozgása olyan mozgás, amelyben a testen felvett bármely egyenes önmagával párhuzamosan mozog.

A transzlációs mozgásban a test minden pontjának sebessége és gyorsulása azonos, és bármely ponton a test sebessége és gyorsulása.

A forgó mozgás olyan mozgás, amelyben egy bizonyos egyenes (tengely) ebben a testben vett összes pontja mozdulatlan marad.

Egyenletes, egyenlő időközönkénti forgás esetén a test ugyanazon szögeken forog. A szögsebesség a forgómozgás mértékét jellemzi, és ω (omega) betűvel jelöljük.

Az ω szögsebesség és a percenkénti fordulatok száma közötti összefüggést a következő egyenlet fejezi ki: ω \u003d (2πn) / 60 \u003d (πn) / 30 fok / s. (22)

A forgó mozgás a görbe vonalú mozgás speciális esete.

A pont forgási sebessége érintőlegesen irányul a mozgási pályára, és nagysága megegyezik a pont által a megfelelő időintervallumban bejárt ív hosszával.

Egy forgó test pontjának mozgási sebessége egyenlettel fejezzük ki

v = (2πRn)/(1000*60)= (πDn)/(1000*60) m/s, (23)

ahol n a percenkénti fordulatok száma; R a forgási kör sugara.

A szöggyorsulás az időegység alatti szögsebesség növekedését jellemzi. Ezt az ε (epsilon) betű jelöli, és az ε = (ω - ω 0) / t képlettel fejezzük ki. (24)

Részletek Kategória: Mechanika Feladás dátuma: 2014.03.17. 18:55 Megtekintések: 16086

A mechanikus mozgást figyelembe veszik anyagi pont és számára szilárd test.

Anyagi pont mozgása

transzlációs mozgás Az abszolút merev test mechanikai mozgása, amelynek során a testhez tartozó bármely szakasz az idő bármely pillanatában mindig párhuzamos önmagával.

Ha gondolatban egy merev test bármely két pontját összeköti egy egyenessel, akkor a kapott szegmens mindig párhuzamos lesz önmagával a transzlációs mozgás folyamatában.

A transzlációs mozgás során a test minden pontja azonos módon mozog. Vagyis ugyanazt a távolságot azonos időintervallumokban teszik meg, és ugyanabban az irányban mozognak.

Példák transzlációs mozgásra: felvonókocsi mozgása, mechanikus mérlegek csészéi, lefelé száguldó szánkó, kerékpárpedálok, vonatplatform, motordugattyúk a hengerekhez képest.

forgó mozgás

A forgó mozgással a fizikai test minden pontja körben mozog. Mindezek a körök egymással párhuzamos síkban helyezkednek el. És az összes pont forgásközéppontja egy rögzített egyenesen található, amelyet ún forgástengely. A pontokkal leírt körök párhuzamos síkban helyezkednek el. És ezek a síkok merőlegesek a forgástengelyre.

A forgó mozgás nagyon gyakori. Így a kerék peremén lévő pontok mozgása egy példa a forgó mozgásra. A forgó mozgás leírja a ventilátor propellerét stb.

A forgó mozgást a következő fizikai mennyiségek jellemzik: forgási szögsebesség, forgási periódus, forgási frekvencia, pont lineáris sebessége.

szögsebesség az egyenletes forgású testet olyan értéknek nevezzük, amely megegyezik a forgásszög és az időintervallum arányával, amely alatt ez a forgás bekövetkezett.

Azt az időt, amely alatt egy testnek egy forradalmat teljesítenie kell, nevezzük forgási periódus (T).

A test által időegység alatt megtett fordulatok számát nevezzük sebesség (f).

A forgási frekvenciát és az időszakot a reláció kapcsolja össze T = 1/f.

Ha a pont R távolságra van a forgás középpontjától, akkor lineáris sebességét a következő képlet határozza meg:

Abban rejlik, hogy egy adott testet figyelembe véve figyelembe kell venni, hogy minden pontja ugyanabba az irányba, ugyanolyan sebességgel mozog. Éppen ezért nem szükséges az adott test egészének mozgását jellemezni, annak csak egy pontjára szorítkozhatunk.

Minden mozgás fő jellemzői a pályája, mozgása és sebessége. A pálya csak egy, csak a képzeletben létező egyenes, amely mentén egy adott anyagi pont mozog a térben. Az elmozdulás a kezdőponttól a végpontig irányított vektor. Végül a sebesség egy pont mozgásának általános mutatója, amely nemcsak az irányát, hanem a referenciapontnak tekintett testhez viszonyított mozgási sebességet is jellemzi.

Az egyenletes egyenes vonalú mozgás nagyrészt egy képzeletbeli fogalom, amelyet két fő tényező jellemez - az egyenletesség és az egyenesség.

A mozgás egyenletessége azt jelenti, hogy minden gyorsítás nélkül, állandó sebességgel történik. A mozgás egyenessége azt jelenti, hogy egy egyenes mentén történik, vagyis a pályája abszolút egyenes.

A fentiek alapján megállapíthatjuk, hogy az egyenletes egyenes vonalú mozgás egy speciális mozgástípus, melynek eredményeként a test abszolút egyenlő időintervallumokban hajtja végre ugyanazt a mozgást. Tehát egy bizonyos intervallum egyenlő intervallumokra (például egy másodpercre) felosztásával látható lesz, hogy a fent jelzett mozgással a test ugyanazt a távolságot fogja megtenni mindegyik szegmensben.

Az egyenletes egyenes vonalú mozgás sebessége számszerűen egyenlő a test által egy adott időtartam alatt megtett út és az intervallum számértékének arányával. Ez az érték semmilyen módon nem függ az időtől, sőt, érdemes megjegyezni, hogy az egyenletes egyenes vonalú mozgás sebessége a pálya bármely pontján abszolút egybeesik a test mozgásával. Ebben az esetben a mennyiségi érték egy tetszőlegesen vett időtartamra egyenlő

Az egyenletes egyenes vonalú mozgást a test által meghatározott időn belül megtett út speciális megközelítése jellemzi. Az ezzel megtett távolság nem más, mint egy eltolási modul. A mozgás pedig a test mozgási sebességének és annak az időtartamnak a szorzata, amely alatt ezt a mozgást végrehajtották.

Teljesen természetes, hogy ha az elmozdulásvektor egybeesik az abszcissza tengely pozitív irányával, akkor a számított sebesség vetülete nemcsak pozitív lesz, hanem egybeesik a sebesség értékével is.

Az egyenletes egyenes vonalú mozgás ábrázolható többek között egyenlet formájában is, amely tükrözi a test és az idő koordinátái közötti kapcsolatot.

1.2 Anyagi pont dinamikája

1.2.1 Newton-törvények. Tömeg, erő. A lendület, a sugárhajtás megmaradásának törvénye

1.2.2 Erők a mechanikában

1.2.3 Az erők munkája a mechanikában, az energetikában. Az energia megmaradásának törvénye a mechanikában

1.3 Merev testek forgómozgásának dinamikája

1.3.1 Erőnyomaték, impulzusnyomaték. A szögimpulzus megmaradásának törvénye

1.3.2 A forgó mozgás kinetikus energiája. Tehetetlenségi nyomaték

II. szakasz Molekuláris fizika és termodinamika

2.1 A gázok molekuláris kinetikai elméletének alapjai

2.1.1 Az anyagok halmazállapotai és jellemzőik. Módszerek az anyag fizikai tulajdonságainak leírására

2.1.2 Ideális gáz. a gáz nyomása és hőmérséklete. Hőmérséklet skála

2.1.3 Ideális gáztörvények

2.2 Maxwell és Boltzmann eloszlás

2.2.1 A gázmolekulák sebessége

2.3. A termodinamika első főtétele

2.3.1 Munka és energia a termikus folyamatokban. A termodinamika első főtétele

2.3.2 A gáz hőkapacitása. A termodinamika első főtételének alkalmazása izofolyamatokra

2.4. A termodinamika második főtétele

2.4.1. A hőgépek működése. Carnot ciklus

2.4.2 A termodinamika második főtétele. Entrópia

2.5 Valódi gázok

2.5.1 Van der Waals egyenlet. Valódi gázizotermák

2.5.2 Valódi gáz belső energiája. Joule-Thomson effektus

III Elektromosság és mágnesesség

3.1 Elektrosztatika

3.1.1 Elektromos töltések. Coulomb törvénye

3.1.2 Elektromos térerősség. A feszültségvektorvonalak áramlása

3.1.3. Az Ostrogradsky-Gauss-tétel és alkalmazása mezők számítására

3.1.4 Az elektrosztatikus mező potenciálja. Egy töltés munkája és energiája elektromos térben

3.2 Elektromos tér a dielektrikumokban

3.2.1 Vezetők, kondenzátorok kapacitása

3.2.2 Dielektrikumok. Szabad és kötött töltések, polarizáció

3.2.3 Elektrosztatikus indukciós vektor. Ferroelektromos

3.3 Az elektrosztatikus tér energiája

3.3.1 Elektromos áram. Ohm törvényei az egyenáramra

3.3.2 Elágazó láncok. Kirchhoff szabályai. DC működés és teljesítmény

3.4 Mágneses tér

3.4.1 Mágneses tér. Ampere törvénye. Párhuzamos áramok kölcsönhatása

3.4.2 A mágneses tér indukciós vektorának cirkulációja. Teljes hatályos törvény.

3.4.3 Biot-Savart-Laplace törvény. Egyenáramú mágneses tér

3.4.4 Lorentz-erő Töltött részecskék mozgása elektromos és mágneses térben

3.4.5 Az elektron fajlagos töltésének meghatározása. részecskegyorsítók

3.5 Az anyag mágneses tulajdonságai

3.5.1 Mágnesek. Az anyagok mágneses tulajdonságai

3.5.2 Állandó mágnesek

3.6 Elektromágneses indukció

3.6.1 Az elektromágneses indukció jelenségei. Faraday törvénye. Toki Foucault

3.6.2 Előfeszítő áram. Vortex elektromos tér Maxwell-egyenletek

3.6.3 Az áramok mágneses terének energiája

IV Optika és magfizika alapjai

4.1. Fotometria

4.1.1 Fotometriai alapfogalmak. A fénymennyiségek mértékegységei

4.1.2 Láthatósági funkció. A világítás és az energiamennyiségek kapcsolata

4.1.3 Fénymennyiségek mérési módszerei

4.2 Fény interferencia

4.2.1 A fény interferencia megfigyelésének módszerei

4.2.2 Fény interferencia vékony filmekben

4.2.3 Zavarműszerek, geometriai mérések

4.3 A fény diffrakciója

4.3.1 A Huygens-Fresnel elv. Fresnel zóna módszer. zóna lemez

4.3.2 A kapott amplitúdó grafikus kiszámítása. A Fresnel-módszer alkalmazása a legegyszerűbb diffrakciós jelenségekre

4.3.3 Diffrakció párhuzamos nyalábokban

4.3.4 Fázis rácsok

4.3.5 Röntgen-diffrakció. Kísérleti módszerek röntgendiffrakció megfigyelésére. A röntgensugarak hullámhosszának meghatározása

4.4 A kristályoptika alapjai

4.4.1 A főbb kísérletek leírása. kettős fénytörés

4.4.2 Fénypolarizáció. Malus törvénye

4.4.3 Egytengelyű kristályok optikai tulajdonságai. Polarizált nyalábok interferenciája

4.5 A sugárzás típusai

4.5.1 A hősugárzás alapvető törvényei. Teljesen fekete test. Pirometria

4.6 A fény hatása

4.6.1 Fotoelektromos hatás. A külső fotoelektromos hatás törvényei

4.6.2 Compton-effektus

4.6.3 Enyhe nyomás. Lebegyev kísérletei

4.6.4 A fény fotokémiai hatása. A fotokémiai alaptörvények. Fényképezés alapjai

4.7 Az atomról alkotott kvantumgondolatok kidolgozása

4.7.1 Rutherford kísérletei az alfa-részecskék szórásával kapcsolatban. Az atom bolygó-nukleáris modellje

4.7.2 A hidrogénatomok spektruma. Bohr posztulátumai

4.7.3 Hullám-részecske kettősség. Hullámok de Broglie

4.7.4 Hullám funkció. Heisenberg bizonytalansági reláció

4.8 Atommagfizika

4.8.1 Az atommag szerkezete. Az atommag kötési energiája. nukleáris erők

4.8.2 Radioaktivitás. A radioaktív bomlás törvénye

4.8.3 Sugárzás

4.8.4 Eltolási szabályok és radioaktív sorozatok

4.8.5 A magfizika kísérleti módszerei. Részecskedetektálási módszerek

4.8.6 Részecskefizika

4.8.7 Kozmikus sugarak. mezonok és hiperonok. Az elemi részecskék osztályozása

Tartalom

1.1.3 Az egyenes vonalú mozgás kinematikája

Egyenletes egyenes vonalú mozgás. Egységes egyenes vonalú Olyan mozgásnak nevezzük, amely egyenes vonalú pálya mentén megy végbe, és amikor a test bármely egyenlő időtartamon át ugyanazt a mozgást hajtja végre. sebesség Az egyenletes egyenes vonalú mozgást vektormennyiségnek nevezzük, amely megegyezik a test mozgásának és annak az időintervallumnak az arányával, amely alatt ez a mozgás történt: v = r / t

Az egyenes vonalú mozgás sebességének iránya egybeesik a mozgás irányával, így az eltolási modul egyenlő a mozgás útjával: / r/ = S. Mivel egyenletes egyenes vonalú mozgás esetén a test bármely egyenlő időintervallumban egyenlő elmozdulásokat hajt végre, az ilyen mozgás sebessége állandó érték ( v = állandó):

Ez a mozgás grafikusan megjeleníthető különböző koordinátákkal. Rendszerben v(t), egyenletes egyenes vonalú mozgás esetén a sebesség az abszcissza tengellyel párhuzamos egyenes, az út pedig egy olyan négyszög területe, amelynek oldalai megegyeznek a mozgás állandó sebességével és időtartamával (1.8. ábra). Koordinátákban S(t), az utat egy ferde egyenes tükrözi, és a sebességet ennek az egyenesnek a dőlésszögének érintőjével lehet megítélni (1.9. ábra) Legyen a tengely Ó a referenciatesthez tartozó koordinátarendszer egybeesik azzal az egyenessel, amely mentén a test mozog, és x 0 a test mozgásának kezdőpontjának koordinátája.

E képlet szerint a koordináta ismeretében x 0 a test mozgásának és a test sebességének kiindulópontja v (a kivetítése v x tengelyenként Ó) bármikor meghatározhatja egy mozgó test helyzetét. A képlet jobb oldala egy algebrai összeg, mivel és x 0 , és v x lehet pozitív és negatív is (grafikus ábrázolása az 1.10. ábrán látható).

ábra - 1.9	ábra - 1.10

Az egyenes vonalú mozgást, amelyben a test sebessége tetszőleges egyenlő időközönként ugyanúgy változik, ún. egyenletes egyenes vonalú mozgás. A sebességváltozás mértékét egy a-val jelölt érték jellemzi, amelyet hívunk gyorsulás. A gyorsulást vektormennyiségnek nevezzük, amely megegyezik a test sebességének változásának arányával (v - v 0 ) az időtávra t, amelynek során ez a változás történt: a =(v - v 0 )/ t. Itt v 0 - a test kezdeti sebessége, v a test pillanatnyi sebessége az adott időpillanatban.

Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás állandó gyorsulással járó mozgás ( a = const). Egyenes vonalú egyenletesen gyorsított mozgásnál a vektorok v 0 , v és a egyenes vonalban irányítva. Ezért az erre az egyenesre vonatkozó vetületeik moduljai egyenlők maguknak ezeknek a vektoroknak a moduljaival.

Határozzuk meg az egyenes vonalú egyenletesen gyorsuló mozgás kinematikai törvényét. A transzformáció után megkapjuk az egyenletesen gyorsuló mozgás sebességének egyenletét:

Ha a test kezdetben nyugalomban volt (v0 ==0),

v=√ 2aS

Az egyenes vonalú egyenletesen gyorsított mozgás sebességének grafikonjait a - 1.11. ábra mutatja. Ezen az ábrán grafika 1 és 2 megfelelnek a mozgásnak pozitív gyorsulási vetülettel a tengelyen Ó(sebesség növekszik) és a grafikon 3 a gyorsulás negatív vetületű mozgásának felel meg (a sebesség csökken). Menetrend 2 kezdeti sebesség nélküli mozgásnak felel meg, és a grafikonokat 1 és 3 - mozgás kezdeti sebességgel v 0x. A grafikonnak az abszcissza tengelyéhez viszonyított dőlésszöge a test gyorsulásától függ. A koordináta időtől való függésének ábrázolásához (mozgásgráf) a mozgás idejét az abszcissza tengelyen, a mozgó test koordinátáját pedig az ordináta tengelyen ábrázoljuk.

Hagyja, hogy a test egyenletes gyorsulással mozogjon pozitív irányba Ó kiválasztott koordinátarendszer. Ekkor a test mozgásegyenlete a következőképpen alakul:

x = x 0 + v ökör t

Ennek a függőségnek a grafikonja egy parabola, melynek ágai felfelé irányulnak, ha a>0, vagy lefelé, ha a<0. Чтобы построить графикпути, на оси абсцисс откладывают время, а на оси ординат - длину пути, пройденного телом. В равноускоренном прямолинейном движении зависимость пути от времени выражается формулами, которые отражают квадратичную зависимость. Следовательно, графиком пути прямолинейного равнопеременного движения является ветвь параболы (рисунок - 1.12).

ábra - 1.11	ábra - 1.12

"