Kūno judesys gravitacijos veikloje: apibrėžimas, formulės

Išsilavinimas:

Kūno judesys gravitacijos veikloje yraviena iš pagrindinių dinaminės fizikos temų. Netgi nuolatinis mokinys žino, kad dinamikos skyrius yra grindžiamas trimis Niutono įstatymais. Pabandykime išsamiai išardyti šią temą, o kiekvieno pavyzdžio aprašymas padės mums kuo naudingiau ištirti kūno judesį gravitacijos įtakos.

Šiek tiek istorijos

Nuo seno laikų žmonės stebėjo su smalsumuįvairūs reiškiniai, atsirandantys mūsų gyvenime. Ilgą laiką žmonija negalėjo suprasti daugelio sistemų principų ir struktūros, tačiau ilgai išmokstamasis pasaulis aplink mus vedė mūsų protėvius į mokslinę revoliuciją. Šiandien, kai technologijos vystosi neįtikėtinai greitai, žmonės beveik nemano, kaip veikia šie ar kiti mechanizmai.

kūno judesys gravitacijos veikloje

O tuo tarpu mūsų protėviai visada domėjosinatūralių procesų galvosūkiai ir pasaulio organizavimas, ieškojo atsakymų į sudėtingiausius klausimus ir nustojo mokytis, kol neradote atsakymų į juos. Pavyzdžiui, garsusis mokslininkas Galileo Galilei XVI a. Pakvietė klausimus: "Kodėl kūnai visada kristi, kokia jėga pritraukia juos į žemę?" 1589 m. Jis pateikė daugybę eksperimentų, kurių rezultatai buvo labai vertingi. Jis išsamiai ištyrė įvairių kūnų laisvą kritimą, nukritusius objektus iš garsiosios Pizos bokšto. Iš jo kilę įstatymai buvo patobulinti ir išsamiau aprašyti kito garsaus anglų mokslininko, pono Izaoko Newtono, formuliarų. Jam priklauso trys įstatymai, kuriais grindžiama beveik visa šiuolaikinė fizika.

kūno judesio tyrimas gravitacijos veikloje

Tas faktas, kad organų judėjimo įstatymai,aprašyta daugiau nei prieš 500 metų, yra aktualios šiai dienai, reiškia, kad mūsų planetai laikosi nepakeistų įstatymų. Šiuolaikinis žmogus turi bent paviršutiniškai išnagrinėti pagrindinius pasaulio sutvarkymo principus.

Pagrindinės ir pagalbinės dinamikos sąvokos

Norint visiškai suprasti tokio judėjimo principus, pirmiausia turėtumėte susipažinti su tam tikromis sąvokomis. Taigi, būtiniausi teoriniai terminai:

  • Sąveika yra įstaigų įtaka vieni kitiems.draugas, pagal kurį pasikeičia arba judesio pradžia vienas kito atžvilgiu. Yra keturi sąveikos tipai: elektromagnetiniai, silpni, stiprūs ir gravitaciniai.
  • Greitis - tai fizinis kiekis, nurodantis greitį, kuriuo kūnas juda. Greitis yra vektorius, tai reiškia, kad jis turi ne tik vertę, bet ir kryptį.
  • Pagreitis - tai vertė, rodanti kūno greičio pokyčius per laiko tarpą. Tai taip pat yra vektorinis kiekis.
  • Kelio kelias yra kreivė ir kartais tiesi linija, kurią kūnas apibūdina judėdamas. Su vienodu tiesiniu judesiu trajektorija gali sutapti su poslinkio verte.
  • Kelias yra trajektorijos ilgis, tai yra lygiai taip pat, kaip kūnas perduodamas tam tikrą laiką.
  • Inercinė atskaitos sistema - aplinka, kurioje esate pirmasis Niutono dėsnis, ty, organizmas išlaiko savo tempą, su sąlyga, kad visiškai nėra jokių išorinių jėgų.

Aukščiau išdėstytos sąvokos pakanka, kad galvos kūno judesio modeliavimas pagal gravitacijos veiksmą būtų teisingas.

kūno judėjimas pagal problemos sunkumą

Kas yra jėga?

Pereikime prie pagrindinės mūsų temos koncepcijos. Taigi, galia - tai vertė, kurio reikšmė yra poveikis ar įtaka vieno kūno į kitą kiekybiškai. Gravitacinį - yra jėga, kuri veikia absoliučiai kiekvieną esančio ant arba šalia mūsų planetos paviršiaus kūno. Kyla klausimas: iš kur ši galia ateina? Atsakymas slypi visuotinio gravitacijos teisėje.

kūno judėjimas pagal gravitacijos veiksmą formulę

Ir kas yra gravitacija?

Įtakoja bet kokį kūną Žemės pusėjegravitacinė jėga, kuri jam suteikia tam tikrą pagreitį. Gravitacija visada yra vertikali kryptimi žemyn iki planetos centro. Kitaip tariant, gravitacijos jėga pritraukia objektus į Žemę, todėl objektai visada kristi. Pasirodo, gravitacijos jėga yra ypatingas universalaus gravitacijos jėgos atvejis. Niutonas išskyrė vieną iš pagrindinių formulių, norint rasti traukos jėgą tarp dviejų kūnų. Tai atrodo taip: F ​​= G * (m1 x m2) / R2.

kūno judesio modeliavimas gravitacijos įtakos

Koks gravitacijos pagreitis?

Kūnas, kuris buvo išlaisvintas iš tam tikro aukščiovisada skrenda žemyn traukos jėga. Kūno judesį gravitacijos veikloje vertikaliai aukštyn ir žemyn galima apibūdinti lygtyse, kur pagrindinė konstanta yra pagreičio vertė "g". Ši vertė priklauso tik nuo patrauklios jėgos veikimo ir jos vertė yra maždaug 9,8 m / s2. Pasirodo, kad kūnas, išmestas iš aukščio be pradinio greičio, nusileis į "g" lygį atitinkantį pagreitį.

Kūno judėjimas pagal gravitacijos veiksnį: formulės problemoms spręsti

Pagrindinė sunkumo nustatymo formulė yra tokia: Fgravitacija = m × g, kur m yra jėgos veikiančios kūno masė, o g - gravitacijos pagreitis (paprastumo atveju paprastai laikoma, kad jis yra 10 m / s2)

Dar yra keletas kitų formuliųrasti vieną ar kitą nežinomą su laisvu kūno judėjimu. Pavyzdžiui, norint apskaičiuoti kūno kelius, šioje formulėje reikia pakeisti žinomas vertes: S = V0 x t + a x t2 / 2 (kelias yra lygus pirminio greičio produktų sumai, padaugintai iš laiko ir pagreičio pagal laiko kvadratą, padalytą iš 2).

Lygiai, apibūdinantys vertikalią kūno judesį

Kūno judesį gravitacijos veikloje palei vertikalę galima apibūdinti lygtimi, kuri atrodo taip: x = x0 + v0 x t + a x t2 / 2. Naudodamiesi šia išraiška, galite rasti kūno koordinates tam tikru metu. Jums tiesiog reikia pakeisti problemoje žinomas reikšmes: pradinę vietą, pradinį greitį (jei kūnas yra ne tik išleistas, bet stumiamas su tam tikra jėga) ir pagreitis, mūsų atveju jis bus lygus pagreitinimui g.

Taip pat galite rasti kūno greitį, kuris juda pagal gravitacijos veiksmą. Sąvoka norint rasti nežinomą reikšmę bet kuriuo metu: v = v0 + g x t (pradinio greičio vertė gali būti lygi nuliui, tada greitis bus lygus pagreičio produkcijai dėl gravitacijos ir laiko, per kurį kūnas juda).

kūno judesio gravitacijos apibrėžimas

Kūnų judėjimas pagal gravitacijos veiksnius: užduotys ir jų sprendimo būdai

Spręsdami daugybę sunkumo sunkumų, rekomenduojame naudoti šį planą:

  1. Norėdami nustatyti sau patogią inercinę atskaitos sistemą, paprastai priimama pasirinkti Žemę, nes ji atitinka daugelį ISO reikalavimų.
  2. Nubraukite mažą piešinį ar piešinįkuriame vaizduojamos pagrindinės jėgos, veikiančios kūną. Kūno judėjimas gravitacijos veikloje reiškia eskizą arba schemą, nurodančią, kuria kryptimi kūnas juda, jei juo veikia greitis, lygus g.
  3. Tada pasirinkite jėgų išvystymo kryptį ir susidariusius pagreičius.
  4. Įrašykite nežinomus kiekius ir nustatykite jų kryptį.
  5. Galiausiai, naudodamiesi pirmiau pateiktomis formulėmis problemoms spręsti, apskaičiuokite visus nežinomus kiekius, pakeičiant duomenis į lygtis, kad surastumėte pagreitį ar nuvažiuotą atstumą.

Parengtas lengvai užduoties sprendimas

Kalbant apie judėjimo fenomenąkūno sunkios įtakos, gali būti sunku apibrėžti, kaip praktiškai išspręsti problemą. Tačiau yra keli gudrybės, kurių dėka jūs galite lengvai išspręsti net sudėtingiausią užduotį. Taigi, išanalizuokite gyvus pavyzdžius, kaip išspręsti šią ar tą problemą. Pradėkime nuo lengvai suprantamos užduoties.

Kelis kūnas buvo paleistas iš 20 m aukščio be pradinio greičio. Nustatykite, kiek laiko jis pasiekia žemės paviršių.

Sprendimas: mes žinome keliu, kurį kelia kūnas, žinoma, kad pradinis greitis buvo lygus 0. Taip pat galime nustatyti, kad kūne veikia tik gravitacijos jėga, pasirodo, kad šis kūno judėjimas yra gravitacijos veiksnys, todėl turėtume naudoti šią formulę: S = V0 x t + a x t2/ 2. Kadangi mūsų atveju a = g, po kai kurių transformacijų gauname šią lygtį: S = g x t2 / 2. Dabar lieka tik išreikšti laiką per šią formulę, mes gauname, kad t2 = 2S / g. Pakeiskite žinomas vertes (šiuo atveju mes manome, kad g = 10 m / s2) t2 = 2 x 20/10 = 4. Todėl t = 2 s.

Taigi mūsų atsakymas: per 2 sekundes kūnas nukris žeme.

Faktas, kad greitai išspręsti problemą, yrataip: galite pamatyti, kad aprašytas kūno judėjimas pirmiau minėtoje problemoje atsiranda vienoje kryptyje (vertikaliai žemyn). Jis labai panašus į tolygiai paspartintą judesį, nes jėga neveikia kūnui, išskyrus gravitaciją (mes nekreipiame dėmesio į oro atsparumo jėgą). Dėl to galima naudoti paprastą formulę norint rasti kelią su vienodai pagreitėjančiu judesiu, aplenkiant piešinių vaizdus su jėgų, veikiančių ant kūno, išdėstymu.

vertikalus kūno judesys

Sunkesnės problemos sprendimo pavyzdys

Ir dabar pažiūrėkime, kaip geriausiai spręsti kūno judėjimo problemas gravitacijos veikloje, jei kūnas nesikeičia vertikaliai, bet turi sudėtingesnį judėjimo modelį.

Pavyzdžiui, kitą užduotį. Kai kurie masės m objektai juda nežinomu pagreičiu žemyn link nuolydžiu, trinties koeficientas yra lygus k. Nustatykite pagreičio vertę, kuri yra tada, kai kūnas juda, jei yra kampas α yra žinomas.

Sprendimas: Turėtumėte naudoti anksčiau aprašytą planą. Visų pirma paryškite nuolydžio plokštumos nuotrauką su kūno įvaizdžiu ir visomis jam veikiančiomis jėgomis. Pasirodo, kad jame veikia trys komponentai: gravitacijos jėga, trintis ir paramos reakcijos jėga. Bendra gautų jėgų lygtis atrodo taip: Ftrintis + N + mg = ma.

Pagrindinis problemos akcentas yra kampo įlinkio būklė α. Projektuojant jėgos ant ašies ir ašies ašį būtina atsižvelgti į šią sąlygą, tada gauname tokią išraišką: mg x sin α - Ftrintis = ma (juodosios ašies atveju) ir N - mg x cos α = Ftrintis (savo ašiai).

Ftrintis lengva apskaičiuoti naudojant jėgos nustatymo formulętrintis, jis yra lygus k x mg (trinties koeficientas, padaugintas iš kūno masės produkto ir gravitacinio pagreičio). Po visų skaičiavimų lieka tik pakeisti formulėje esančias vertes, mes gauname supaprastintą lygtį, pagal kurią skaičiuojamas pagreitis, kuriuo kūnas juda išilgai pakreiptos plokštumos.

Komentarai (0)
Pridėti komentarą