Luuletko liikkuvasi vai et, kun luet tätä tekstiä? Melkein jokainen teistä vastaa välittömästi: ei, en liiku. Ja hän tulee olemaan väärässä. Jotkut saattavat sanoa: muutto. Ja he ovat myös väärässä. Koska fysiikassa jotkut asiat eivät ole aivan sitä, miltä ne näyttävät ensi silmäyksellä.
Esimerkiksi mekaanisen liikkeen käsite fysiikassa riippuu aina referenssipisteestä (tai kappaleesta). Näin ollen lentokoneella lentävä henkilö liikkuu suhteessa kotiin jääviin sukulaisiin, mutta on levossa suhteessa hänen vieressään istuvaan ystäväänsä. Joten kyllästyneet sukulaiset tai olkapäällä nukkuva ystävä ovat mukana tässä tapauksessa, vertailuelimiä sen määrittämiseksi, liikkuuko edellä mainittu henkilö vai ei.
Mekaanisen liikkeen määritelmä
Fysiikassa seitsemännellä luokalla opitun mekaanisen liikkeen määritelmä on seuraava: kehon asennon muutosta suhteessa muihin kappaleisiin ajan kuluessa kutsutaan mekaaniseksi liikkeeksi. Esimerkkejä mekaanisesta liikkeestä jokapäiväisessä elämässä ovat autojen, ihmisten ja laivojen liikkuminen. Komeetat ja kissat. Ilmakuplat kiehuvassa vedenkeittimessä ja oppikirjat raskaassa koulupojan repussa. Ja joka kerta, kun lausuma jonkin näiden esineiden (kappaleiden) liikkeestä tai levosta on merkityksetön ilman viitekappaletta. Siksi elämässä, kun puhumme liikkeestä, tarkoitamme useimmiten liikettä suhteessa Maahan tai staattisiin esineisiin - taloihin, teihin ja niin edelleen.
Mekaaninen liikerata
On myös mahdotonta olla mainitsematta sellaista mekaanisen liikkeen ominaisuutta kuin lentorata. Rata on linja, jota pitkin kappale liikkuu. Esimerkiksi saappaanjäljet lumessa, lentokoneen jalanjälki taivaalla ja kyynelten jälki poskella ovat kaikki lentoratoja. Ne voivat olla suoria, kaarevia tai rikki. Mutta lentoradan pituus tai pituuksien summa on kehon kulkema polku. Polku on merkitty kirjaimella s. Ja se mitataan metreinä, senttimetreinä ja kilometreinä tai tuumina, jaardeina ja jalkoina riippuen siitä, mitkä mittayksiköt hyväksytään tässä maassa.
Mekaanisen liikkeen tyypit: tasainen ja epätasainen liike
Mitkä ovat mekaanisen liikkeen tyypit? Esimerkiksi autolla matkustaessaan kuljettaja liikkuu mukana eri nopeuksilla ajettaessa ympäri kaupunkia ja lähes samalla nopeudella ajettaessa maantiellä kaupungin ulkopuolella. Eli se liikkuu joko epätasaisesti tai tasaisesti. Joten liikettä kutsutaan tasaisena tai epätasaiseksi, riippuen samassa ajassa kuljetusta matkasta.
Esimerkkejä tasaisista ja epätasaisista liikkeistä
Esimerkkejä tasaisesta liikkeestä luonnossa on hyvin vähän. Maa liikkuu lähes tasaisesti Auringon ympärillä, sadepisarat tippuu, kuplia kelluu soodassa. Jopa pistoolista ammuttu luoti liikkuu suoraan ja tasaisesti vain ensi silmäyksellä. Ilman kanssa tapahtuvan kitkan ja Maan painovoiman vuoksi sen lento hidastuu vähitellen ja lentorata pienenee. Avaruudessa luoti voi liikkua todella suoraan ja tasaisesti, kunnes se törmää johonkin toiseen kappaleeseen. Mutta epätasaisella liikkeellä tilanne on paljon parempi - esimerkkejä on monia. Pallon lento jalkapallopelin aikana, saalista metsästävän leijonan liike, purukumin matka seitsemännen luokkalaisen suussa ja kukan päällä lepattava perhonen ovat kaikki esimerkkejä kehon epätasaisesta mekaanisesta liikkeestä.
Aihe: Kehojen vuorovaikutus
Oppitunti:Tasainen ja epätasainen liike. Nopeus
Tarkastellaan kahta esimerkkiä kahden kappaleen liikkeestä. Ensimmäinen runko on auto, joka liikkuu suoraa autiota katua pitkin. Toinen on kelkka, joka kiihtyessään vierii alas lumisesta mäestä. Molempien kappaleiden liikerata on suora. Viimeiseltä oppitunnilta tiedät, että tällaista liikettä kutsutaan suoraviivaiseksi. Mutta auton ja kelkan liikkeissä on eroja. Auto kulkee yhtä pitkät matkat samassa ajassa. Ja kelkat kulkevat yhä suurempia matkoja tasaisin aikavälein, eli eri osia polusta. Ensimmäistä liikettä (esimerkissämme auton liikettä) kutsutaan yhtenäiseksi liikkeeksi. Toista liiketyyppiä (esimerkissämme kelkan liikettä) kutsutaan epätasaiseksi liikkeeksi.
Tasainen liike on liikettä, jossa keho kattaa yhtä suuret etäisyydet yhtäläisin aikavälein.
Epätasainen liike on liikettä, jossa kappale kulkee reitin eri osien läpi tasaisin aikavälein.
Huomaa sanat "kaikki yhtäläiset ajanjaksot" ensimmäisessä määritelmässä. Tosiasia on, että joskus voit valita erityisesti sellaiset ajanjaksot, joiden aikana keho kulkee yhtä pitkiä matkoja, mutta liike ei ole tasaista. Esimerkiksi digitaalisen kellon sekuntiosoittimen pää kulkee samaa polkua joka sekunti. Mutta tämä ei ole yhtenäinen liike, koska nuoli liikkuu puuskittaisesti, pysähtyen.
Riisi. 1. Esimerkki tasaisesta liikkeestä. Joka sekunti tämä auto kulkee 50 metriä
Riisi. 2. Esimerkki epätasaisesta liikkeestä. Kun kelkka kiihtyy, se kulkee yhä pidempiä matkoja sekunnissa.
Esimerkeissämme kappaleet liikkuivat suorassa linjassa. Mutta yhtenäisen ja epätasaisen liikkeen käsitteet ovat yhtä lailla sovellettavissa kappaleiden liikkumiseen kaarevia lentoratoja pitkin.
Nopeuden käsitteeseen törmäämme melko usein. Tämä käsite on sinulle tuttu matematiikan kurssilta, ja sinun on helppo laskea 5 kilometriä 1,5 tunnissa kävelevän jalankulkijan nopeus. Tätä varten riittää jakaa jalankulkijan kulkema polku tällä polulla kävelemään käytettyyn aikaan. Tämä tietysti olettaa, että jalankulkija liikkui tasaisesti.
Tasaisen liikkeen nopeutta kutsutaan fysikaaliseksi suureksi, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin kehon kulkeman reitin suhde tällä polulla kulkemiseen käytettyyn aikaan.
Nopeus ilmaistaan kirjaimella. Näin ollen nopeuden laskentakaava on:
Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä polku, kuten mikä tahansa pituus, mitataan metreissä ja aika sekunneissa. Siten, nopeus mitataan metreinä sekunnissa.
Fysiikassa käytetään usein myös ei-systeemisiä nopeuden mittayksiköitä. Esimerkiksi auto liikkuu nopeudella 72 kilometriä tunnissa (km/h), valon nopeus tyhjiössä on 300 000 kilometriä sekunnissa (km/s), jalankulkijan nopeus on 80 metriä minuutissa (m). /min), mutta etanan nopeus on vain 0,006 senttimetriä sekunnissa (cm/s).
Riisi. 3. Nopeus voidaan mitata useissa ei-järjestelmän yksiköissä
Ei-järjestelmän mittayksiköt muunnetaan yleensä SI-järjestelmäksi. Katsotaanpa, miten tämä tehdään. Esimerkiksi, jos haluat muuntaa kilometrit tunnissa metreiksi sekunnissa, sinun on muistettava, että 1 km = 1000 m, 1 tunti = 3600 s. Sitten
Samanlainen käännös voidaan suorittaa millä tahansa muulla ei-systeemisellä mittayksiköllä.
Onko mahdollista sanoa, missä auto on, jos se liikkui 72 km/h nopeudella esimerkiksi kaksi tuntia? Osoittautuu, että ei. Todellakin, jotta voidaan määrittää kehon sijainti avaruudessa, on välttämätöntä tietää paitsi kehon kulkema polku, myös sen liikkeen suunta. Esimerkkimme auto voisi kulkea 72 km/h nopeudella mihin tahansa suuntaan.
Tilanteesta pääsee ulos, jos annamme nopeudelle numeroarvon (72 km/h) lisäksi myös suunnan (pohjoiseen, lounaaseen, tiettyä X-akselia pitkin jne.).
Suuret, joille ei vain numeerinen arvo, vaan myös suunta ovat tärkeitä, kutsutaan vektorisuureiksi.
Siten, nopeus – vektorisuure (vektori).
Katsotaanpa esimerkkiä. Kaksi kappaletta liikkuu toisiaan kohti, toinen nopeudella 10 m/s ja toinen 30 m/s. Tämän liikkeen kuvaamiseksi kuvassa meidän on valittava koordinaattiakselin suunta, jota pitkin nämä kappaleet liikkuvat (X-akseli). Kehot voidaan kuvata tavanomaisesti esimerkiksi neliöinä. Kappaleiden nopeussuunnat ilmaistaan nuolilla. Nuolien avulla voit osoittaa, että kappaleet liikkuvat vastakkaisiin suuntiin. Lisäksi kuva on skaalattu: toisen kappaleen nopeutta kuvaava nuoli on kolme kertaa pidempi kuin ensimmäisen kappaleen nopeutta kuvaava nuoli, koska toisen kappaleen nopeuden numeerinen arvo on kolme kertaa suurempi.
Riisi. 4. Kuva kahden kappaleen nopeusvektorista
Huomaa, että kun piirrämme nopeussymbolin sen suuntaa osoittavan nuolen viereen, kirjaimen yläpuolelle sijoitetaan pieni nuoli: . Tämä nuoli sanoo sen me puhumme nopeusvektorista (eli sekä numeerinen arvo että nopeuden suunta näytetään). Nopeussymbolien yläpuolella olevien numeroiden 10 m/s ja 30 m/s vieressä ei ole nuolia. Symboli ilman nuolta osoittaa vektorin numeerisen arvon.
Joten mekaaninen liike voi olla tasaista ja epätasaista. Liikkeen ominaisuus on nopeus. Tasaisen liikkeen tapauksessa nopeuden numeerisen arvon löytämiseksi riittää, että kehon kulkema polku jaetaan ajalla, joka kuluu tämän polun kulkemiseen. SI-järjestelmässä nopeus mitataan metreinä sekunnissa, mutta nopeudella on monia järjestelmän ulkopuolisia yksiköitä. Numeroarvon lisäksi nopeudelle on tunnusomaista myös suunta. Eli nopeus on vektorisuure. Nopeusvektorin osoittamiseksi pieni nuoli on sijoitettu nopeussymbolin yläpuolelle. Tällaista nuolta ei aseteta osoittamaan nopeuden numeerista arvoa.
Viitteet
1. Peryshkin A.V. Fysiikka. 7. luokka – 14. painos, stereotypia. – M.: Bustard, 2010.
2. Peryshkin A.V. Fysiikan tehtäväkokoelma, luokat 7 – 9: 5. painos, stereotypia. – M: Kustantaja "Exam", 2010.
3. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Fysiikan tehtäväkokoelma yleisoppilaitosten luokille 7-9. – 17. painos – M.: Koulutus, 2004.
1. Digitaalisten koulutusresurssien yhtenäinen kokoelma ().
2. Digitaalisten koulutusresurssien yhtenäinen kokoelma ().
Kotitehtävä
Lukashik V.I., Ivanova E.V. Kokoelma fysiikan tehtäviä luokille 7-9
Luuletko liikkuvasi vai et, kun luet tätä tekstiä? Melkein jokainen teistä vastaa välittömästi: ei, en liiku. Ja hän tulee olemaan väärässä. Jotkut saattavat sanoa: muutto. Ja he ovat myös väärässä. Koska fysiikassa jotkut asiat eivät ole aivan sitä, miltä ne näyttävät ensi silmäyksellä.
Esimerkiksi mekaanisen liikkeen käsite fysiikassa riippuu aina referenssipisteestä (tai kappaleesta). Näin ollen lentokoneella lentävä henkilö liikkuu suhteessa kotiin jääviin sukulaisiin, mutta on levossa suhteessa hänen vieressään istuvaan ystäväänsä. Joten kyllästynyt sukulainen tai olkapäällä nukkuva ystävä ovat tässä tapauksessa vertailuelimiä määritettäessä, liikkuuko edellä mainittu henkilömme vai ei.
Mekaanisen liikkeen määritelmä
Fysiikassa seitsemännellä luokalla opitun mekaanisen liikkeen määritelmä on seuraava: kehon asennon muutosta suhteessa muihin kappaleisiin ajan kuluessa kutsutaan mekaaniseksi liikkeeksi. Esimerkkejä mekaanisesta liikkeestä jokapäiväisessä elämässä ovat autojen, ihmisten ja laivojen liikkuminen. Komeetat ja kissat. Ilmakuplat kiehuvassa vedenkeittimessä ja oppikirjat raskaassa koulupojan repussa. Ja joka kerta, kun lausuma jonkin näiden esineiden (kappaleiden) liikkeestä tai levosta on merkityksetön ilman viitekappaletta. Siksi elämässä, kun puhumme liikkeestä, tarkoitamme useimmiten liikettä suhteessa Maahan tai staattisiin esineisiin - taloihin, teihin ja niin edelleen.
Mekaaninen liikerata
On myös mahdotonta olla mainitsematta sellaista mekaanisen liikkeen ominaisuutta kuin lentorata. Rata on linja, jota pitkin kappale liikkuu. Esimerkiksi saappaanjäljet lumessa, lentokoneen jalanjälki taivaalla ja kyynelten jälki poskella ovat kaikki lentoratoja. Ne voivat olla suoria, kaarevia tai rikki. Mutta lentoradan pituus tai pituuksien summa on kehon kulkema polku. Polku on merkitty kirjaimella s. Ja se mitataan metreinä, senttimetreinä ja kilometreinä tai tuumina, jaardeina ja jalkoina riippuen siitä, mitkä mittayksiköt hyväksytään tässä maassa.
Mekaanisen liikkeen tyypit: tasainen ja epätasainen liike
Millaisia mekaanisia liikkeitä on? Esimerkiksi autoa ajaessaan kuljettaja liikkuu eri nopeuksilla kaupungissa ajettaessa ja lähes samalla nopeudella ajettaessa maantiellä kaupungin ulkopuolella. Eli se liikkuu joko epätasaisesti tai tasaisesti. Joten liikettä kutsutaan tasaisena tai epätasaiseksi, riippuen samassa ajassa kuljetusta matkasta.
Esimerkkejä tasaisista ja epätasaisista liikkeistä
Esimerkkejä tasaisesta liikkeestä luonnossa on hyvin vähän. Maa liikkuu lähes tasaisesti Auringon ympäri, sadepisarat tippuu, kuplia kelluu soodassa. Jopa pistoolista ammuttu luoti liikkuu suoraan ja tasaisesti vain ensi silmäyksellä. Ilman kanssa tapahtuvan kitkan ja Maan painovoiman vuoksi sen lento hidastuu vähitellen ja lentorata pienenee. Avaruudessa luoti voi liikkua todella suoraan ja tasaisesti, kunnes se törmää johonkin toiseen kappaleeseen. Mutta epätasaisella liikkeellä tilanne on paljon parempi - esimerkkejä on monia. Pallon lento jalkapallopelin aikana, saalista metsästävän leijonan liike, purukumin matka seitsemännen luokkalaisen suussa ja kukan päällä lepattava perhonen ovat kaikki esimerkkejä kehon epätasaisesta mekaanisesta liikkeestä.
Tasainen liike- liikkuminen suoraa linjaa pitkin vakionopeudella (sekä suuruuden että suunnan suhteen). Tasaisella liikkeellä myös polut, jotka keho kulkee yhtä aikaa, ovat samat.
Liikkeen kinemaattista kuvausta varten asetamme OX-akselin liikkeen suuntaan. Kappaleen siirtymän määrittämiseksi tasaisen suoraviivaisen liikkeen aikana riittää yksi X-koordinaatti Siirtymän ja nopeuden projektioita koordinaattiakselille voidaan pitää algebrallisina suureina.
Olkoon kappale hetkellä t 1 pisteessä, jonka koordinaatti on x 1, ja hetkellä t 2 - pisteessä, jonka koordinaatti on x 2. Sitten pisteen liikkeen projektio OX-akselilla kirjoitetaan muodossa:
∆ s = x 2 - x 1.
Akselin suunnasta ja rungon liikesuunnasta riippuen tämä arvo voi olla joko positiivinen tai negatiivinen. Suoraviivaisella ja tasaisella liikkeellä kehon liikemoduuli on sama kuin kuljettu matka. Tasaisen suoraviivaisen liikkeen nopeus määritetään kaavalla:
v = ∆ s ∆ t = x 2 - x 1 t 2 - t 1
Jos v > 0, kappale liikkuu OX-akselia pitkin positiiviseen suuntaan. Muuten - negatiivisesti.
Kappaleen liikkeen laki tasaisen suoraviivaisen liikkeen aikana kuvataan lineaarisella algebrallisella yhtälöllä.
Tasaisen suoraviivaisen liikkeen omaavan kappaleen liikeyhtälö
x (t) = x 0 + v t
v = c o n s t; x 0 - kappaleen (pisteen) koordinaatti hetkellä t = 0.
Esimerkki tasaisen liikkeen kaaviosta on alla olevassa kuvassa.
Tässä on kaksi kuvaajaa, jotka kuvaavat kappaleiden 1 ja 2 liikettä. Kuten näemme, kappale 1 hetkellä t = 0 oli pisteessä x = - 3.
Pisteestä x 1 pisteeseen x 2 ruumis liikkui kahdessa sekunnissa. Kehon liike oli kolme metriä.
∆ t = t 2 - t 1 = 6 - 4 = 2 s
∆ s = 6 - 3 = 3 m.
Kun tiedät tämän, voit löytää kehon nopeuden.
v = ∆ s ∆ t = 1,5 m s 2
On toinenkin tapa määrittää nopeus: kaaviosta se voidaan löytää kolmion ABC sivujen BC ja AC suhteena.
v = ∆ s ∆ t = B C A C .
Lisäksi mitä suuremman kulman kuvaaja muodostaa aika-akselin kanssa, sitä suurempi on nopeus. Nopeuden sanotaan myös olevan yhtä suuri kuin kulman α tangentti.
Laskelmat suoritetaan samalla tavalla toiselle liiketapaukselle. Tarkastellaan nyt uutta kuvaajaa, joka kuvaa liikettä viivaosien avulla. Tämä on ns. paloittain lineaarinen graafi.
Siinä kuvattu liike on epätasainen. Kappaleen nopeus muuttuu välittömästi kaavion taitepisteissä, ja jokainen polun segmentti uuteen taitepisteeseen liikkuu tasaisesti uudella nopeudella.
Kaaviosta nähdään, että nopeus muuttui aikoina t = 4 s, t = 7 s, t = 9 s. Nopeusarvot on myös helppo löytää kaaviosta.
Huomaa, että polku ja siirtymä eivät ole samoja liikkeelle, joka kuvataan paloittain lineaarisella kuvaajalla. Esimerkiksi aikavälillä nollasta seitsemään sekuntiin keho kulki 8 metrin matkan. Rungon siirtymä on tässä tapauksessa nolla.
Jos huomaat tekstissä virheen, korosta se ja paina Ctrl+Enter
95. Anna esimerkkejä tasaisesta liikkeestä.
Sitä esiintyy hyvin harvoin, esimerkiksi Maan liikkuminen Auringon ympäri.
96. Anna esimerkkejä epätasaisesta liikkeestä.
Auton, lentokoneen liikkuminen.
97. Poika liukuu alas vuorelta kelkalla. Voidaanko tätä liikettä pitää yhtenäisenä?
Ei.
98. Istuessamme liikkuvan matkustajajunan vaunuissa ja tarkkailemalla vastaantulevan tavarajunan liikettä, meistä näyttää siltä, että tavarajuna kulkee paljon nopeammin kuin matkustajajunamme kulki ennen kuin se kohtasi. Miksi näin tapahtuu?
Suhteellinen matkustajajuna, tavarajuna liikkuu matkustaja- ja tavarajunien kokonaisnopeudella.
99. Liikkuvan auton kuljettaja on liikkeessä tai levossa suhteessa:
a) tiet;
b) auton istuimet;
c) huoltoasemat;
d) aurinko;
e) puita tien varrella?
Liikkeessä: a, c, d, d
Lepotilassa: b
100. Liikkuvan junan vaunuissa istuessamme katselemme ikkunan läpi autoa, joka kulkee eteenpäin, sitten näyttää liikkumattomalta ja lopulta liikkuu taaksepäin. Kuinka selittää näkemämme?
Aluksi auton nopeus on suurempi kuin junan nopeus. Silloin auton nopeus on yhtä suuri kuin junan nopeus. Tämän jälkeen auton nopeus laskee verrattuna junan nopeuteen.
101. Kone suorittaa "kuolleen silmukan". Millaisen liikeradan paikalla olevat tarkkailijat näkevät?
Pyöreä liikerata.
102. Anna esimerkkejä kappaleiden liikkeistä kaarevia lentoratoja pitkin suhteessa maahan.
Planeettojen liikkuminen Auringon ympärillä; veneen liikkuminen joella; linnun lento.
103. Anna esimerkkejä kappaleiden liikkeestä, joilla on suoraviivainen liikerata suhteessa maahan.
Liikkuva juna; mies kävelee suoraan.
104. Millaisia liikkeitä havaitsemme kuulakärkikynällä kirjoitettaessa? Liitu?
Tasainen ja epätasainen.
105. Mitkä polkupyörän osat kuvaavat suorassa liikkeessä suoraviivaisia lentoratoja suhteessa maahan ja mitkä osat – kaarevia?
Suoraviivainen: ohjaustanko, satula, runko.
Kaareva: polkimet, pyörät.
106. Miksi he sanovat, että aurinko nousee ja laskee? Mikä on viitekappale tässä tapauksessa?
Vertailukappaleena pidetään maapalloa.
107. Kaksi autoa liikkuu moottoritiellä niin, että niiden välinen etäisyys ei muutu. Ilmoita suhteessa mihin kehoihin kukin heistä on levossa ja mihin ruumiisiin nähden he liikkuvat tänä aikana.
Autot ovat levossa suhteessa toisiinsa. Autot liikkuvat suhteessa ympäröiviin esineisiin.
108. Kelkka vierii alas vuorelta; pallo rullaa alas kaltevaa kourua; Käsistä vapautunut kivi putoaa. Mitkä näistä elimistä liikkuvat eteenpäin?
Vuorelta eteenpäin liikkuva kelkka ja käsistä vapautunut kivi.
109. Pöydällä pystyasennossa oleva kirja (kuva 11, asento I) putoaa työnnyksestä ja ottaa paikan II. Kirjan sidonnan kaksi pistettä A ja B kuvasivat liikeradat AA1 ja BB1. Voidaanko sanoa, että kirja meni eteenpäin? Miksi?
Ladataan...
