Siirtyminen (kinematiikassa) on muutos fyysisen kappaleen sijainnissa avaruudessa suhteessa valittuun viitekehykseen. Myös siirtymä on vektori, joka luonnehtii tätä muutosta. Sillä on additiivisuusominaisuus.

Nopeus (merkitty usein englanninkielisestä velocitystä tai ranskasta vitessestä) on fyysinen vektorisuure, joka kuvaa avaruuden materiaalipisteen liikkeen nopeutta ja liikesuuntaa suhteessa valittuun vertailujärjestelmään (esimerkiksi kulmanopeus).

Kiihtyvyys (merkitty yleensä teoreettisessa mekaniikassa) - nopeuden aikaderivaata, vektorisuure, joka osoittaa kuinka paljon pisteen (kappaleen) nopeusvektori muuttuu sen liikkuessa aikayksikköä kohti (eli kiihtyvyys ei ota huomioon vain nopeuden muutosta , mutta myös sen ohjeet).

Tangentiaalinen (tangentiaalinen) kiihtyvyys on kiihtyvyysvektorin komponentti, joka on suunnattu lentoradan tangenttia pitkin liikeradan tietyssä pisteessä. Tangentiaalinen kiihtyvyys luonnehtii nopeuden modulomuutosta kaarevan liikkeen aikana.

Riisi. 1.10. tangentiaalinen kiihtyvyys.

Tangentiaalisen kiihtyvyysvektorin τ (ks. kuva 1.10) suunta on sama kuin lineaarinopeuden suunta tai on sitä vastakkainen. Toisin sanoen tangentiaalinen kiihtyvyysvektori on samalla akselilla kuin tangenttiympyrä, joka on kappaleen liikerata.

Normaali kiihtyvyys

Normaali kiihtyvyys on kiihtyvyysvektorin komponentti, joka on suunnattu normaalia pitkin liikeradalle tietyssä kohdassa kehon liikeradalla. Eli normaalikiihtyvyysvektori on kohtisuorassa lineaariseen liikenopeuteen nähden (ks. kuva 1.10). Normaalikiihtyvyys kuvaa nopeuden muutosta suunnassa ja on merkitty kirjaimella n. Normaalikiihtyvyysvektori on suunnattu liikeradan kaarevuussädettä pitkin.

Täysi kiihtyvyys

Täysi kiihtyvyys kaarevassa liikkeessä se koostuu tangentiaalisista ja normaalikiihtyvyydestä vektorien summaussäännön mukaisesti ja määräytyy kaavalla:

(pythagoraan lauseen mukaan suorakaiteen muotoiselle suorakulmiolle).

Täyskiihtyvyyden suunta määräytyy myös vektorin summaussäännön mukaan:

Vahvuus. Paino. Newtonin lait.

Voima on fyysinen vektorisuure, joka mittaa muiden kappaleiden sekä kenttien tiettyyn kappaleeseen kohdistuvan vaikutuksen voimakkuutta. Massiiviseen kappaleeseen kohdistuva voima on syynä sen nopeuden muutokseen tai muodonmuutosten esiintymiseen siinä.

Massa (kreikan sanasta μάζα) on skalaarinen fysikaalinen suure, yksi fysiikan tärkeimmistä suureista. Alun perin (XVII-XIX vuosisatoja) se luonnehti fyysisen kohteen "aineen määrää", jolla tuon ajan käsityksen mukaan sekä kohteen kyky vastustaa kohdistettua voimaa (inertia) että gravitaatioominaisuudet - paino riippui. Se liittyy läheisesti käsitteisiin "energia" ja "vauhti" (nykyaikaisten käsitteiden mukaan massa vastaa lepoenergiaa).

Newtonin ensimmäinen laki

On olemassa sellaisia ​​​​vertailukehyksiä, joita kutsutaan inertiaaleiksi, joihin nähden aineellinen piste säilyttää nopeusnsa suuruuden ja suunnan ilman ulkoisia vaikutuksia loputtomiin.

Newtonin toinen laki

Inertiaalisessa vertailukehyksessä materiaalin pisteen vastaanottama kiihtyvyys on suoraan verrannollinen kaikkien siihen kohdistettujen voimien resultanttiin ja kääntäen verrannollinen sen massaan.

Newtonin kolmas laki

Materiaalipisteet vaikuttavat toisiinsa pareittain luonteeltaan samanlaisilla voimilla, jotka on suunnattu näitä pisteitä yhdistävää suoraa pitkin, suuruudeltaan samansuuruiset ja vastakkaiset:

Pulssi. Liikemäärän säilymisen laki. Elastiset ja joustamattomat iskut.

Impulssi (liikkeen määrä) on fyysinen vektorisuure, joka kuvaa kehon mekaanisen liikkeen mittaa. Klassisessa mekaniikassa kappaleen liikemäärä on yhtä suuri kuin tämän kappaleen massan m ja sen nopeuden v tulo, liikemäärän suunta on sama kuin nopeusvektorin suunta:

Liikemäärän säilymislaki (Law of Conservation of momentum) sanoo, että suljetun järjestelmän kaikkien kappaleiden (tai hiukkasten) momenttien vektorisumma on vakioarvo.

Klassisessa mekaniikassa liikemäärän säilymislaki johdetaan yleensä Newtonin lakien seurauksena. Newtonin laeista voidaan osoittaa, että liikkuessa tyhjässä tilassa liikemäärä säilyy ajassa ja vuorovaikutuksen läsnä ollessa sen muutosnopeuden määrää kohdistettujen voimien summa.

Kuten mikä tahansa peruslaki, liikemäärän säilymislaki kuvaa yhtä perussymmetrioista - avaruuden homogeenisuutta.

Täysin joustamaton vaikutus Tällaista shokkivuorovaikutusta kutsutaan, jossa kappaleet liitetään (kiinni) toisiinsa ja liikkuvat eteenpäin yhtenä kappaleena.

Täysin joustamattomassa törmäyksessä mekaaninen energia ei säily. Se siirtyy osittain tai kokonaan kappaleiden sisäiseen energiaan (lämpeneminen).

Täysin joustava vaikutus Sitä kutsutaan törmäykseksi, jossa kappalejärjestelmän mekaaninen energia säilyy.

Monissa tapauksissa atomien, molekyylien ja alkuainehiukkasten törmäykset noudattavat ehdottoman elastisen iskun lakeja.

Absoluuttisen elastisella iskulla, liikemäärän säilymislain kanssa, mekaanisen energian säilymislaki täyttyy.

4. Mekaanisen energian tyypit. Job. Tehoa. Energian säilymisen laki.

Mekaniikassa on kahdenlaista energiaa: kineettistä ja potentiaalista energiaa.

Kineettinen energia on minkä tahansa vapaasti liikkuvan kappaleen mekaanista energiaa, ja sitä mitataan työllä, jonka keho voisi tehdä, kun se hidastuu täysin pysähtyessään.

Joten translaatiossa liikkuvan kappaleen kineettinen energia on yhtä suuri kuin puolet tämän kappaleen massan ja sen nopeuden neliön tulosta:

Potentiaalinen energia on kappalejärjestelmän mekaanista energiaa, joka määräytyy niiden keskinäisen järjestelyn ja niiden välisten vuorovaikutusvoimien luonteen perusteella. Numeerisesti järjestelmän potentiaalienergia sen annetussa asennossa on yhtä suuri kuin työ, jonka järjestelmään vaikuttavat voimat tekevät, kun järjestelmä siirtyy tästä asennosta kohtaan, jossa potentiaalienergian oletetaan tavanomaisesti olevan nolla (E n \u003d 0). "Potentiaalisen energian" käsite koskee vain konservatiivisia järjestelmiä, ts. järjestelmät, joissa vaikuttavien voimien työ riippuu vain järjestelmän alku- ja loppuasennosta.

Joten kuorman painolla P, joka on nostettu korkeuteen h, potentiaalienergia on yhtä suuri kuin E n = Ph (E n = 0, kun h = 0); jouseen kiinnitetylle kuormitukselle E n = kΔl 2 / 2, jossa Δl on jousen venymä (puristus), k on sen jäykkyyskerroin (E n = 0, kun l = 0); kahdelle hiukkaselle, joiden massat ovat m 1 ja m 2, joita vetää puoleensa yleisen gravitaatiolain mukaan, , jossa γ on gravitaatiovakio, r on hiukkasten välinen etäisyys (E n = 0 r → ∞).

Termillä "työ" mekaniikassa on kaksi merkitystä: työ prosessina, jossa voima liikuttaa kappaletta, joka toimii muussa kuin 90° kulmassa; työ on fysikaalinen suure, joka on yhtä suuri kuin voiman, siirtymän ja voiman suunnan ja siirtymän välisen kulman kosinin tulo:

Työ on nolla, kun kappale liikkuu hitaudella (F = 0), kun liikettä ei ole (s = 0) tai kun liikkeen ja voiman välinen kulma on 90° (cos a = 0). Työn SI-yksikkö on joule (J).

1 joule on työ, jonka tekee 1 N:n voima, kun kappale liikkuu 1 m voiman vaikutuslinjaa pitkin. Määrittääksesi työn nopeuden, syötä "teho" -arvo.

Teho on fyysinen määrä, joka on yhtä suuri kuin tietyn ajanjakson aikana suoritetun työn suhde tähän ajanjaksoon.

Erottele keskimääräinen teho tietyltä ajanjaksolta:

ja hetkellinen teho tietyllä hetkellä:

Koska työ on energian muutoksen mitta, teho voidaan määritellä myös järjestelmän energian muutosnopeudeksi.

Tehon SI-yksikkö on watti, joka on yhtä joulea sekunnissa.

Energian säilymislaki on luonnon peruslaki, joka on vahvistettu empiirisesti ja joka koostuu siitä, että eristetylle fyysiselle järjestelmälle voidaan ottaa käyttöön skalaarinen fysikaalinen suure, joka on järjestelmän parametrien funktio ja jota kutsutaan energiaksi. säilynyt ajan myötä. Koska energian säilymislaki ei viittaa tiettyihin määriin ja ilmiöihin, vaan heijastaa yleistä kaavaa, joka on voimassa kaikkialla ja aina, sitä ei voida kutsua laiksi, vaan energian säilymisen periaatteeksi.

Kiihtyvyys kinemaattisessa kaavassa. Kiihtyvyys kinematiikassa.

Mitä on kiihtyvyys?

Nopeus saattaa muuttua ajon aikana.

Nopeus on vektorisuure.

Nopeusvektori voi muuttua suunnassa ja modulo, ts. kooltaan. Kiihdytystä käytetään huomioimaan tällaiset nopeuden muutokset.

Kiihtyvyyden määritelmä

Määritelmä kiihtyvyys

Kiihtyvyys on minkä tahansa nopeuden muutoksen mitta.

Kiihtyvyys, jota kutsutaan myös kokonaiskiihtyvyydeksi, on vektori.

Kiihtyvyysvektori

Kiihtyvyysvektori on kahden muun vektorin summa. Toista näistä muista vektoreista kutsutaan tangentiaalikiihtyvyydeksi ja toista normaalikiihtyvyydeksi.

Kuvaa nopeusvektorin moduulin muutosta.

Kuvaa nopeusvektorin suunnan muutosta.

Suoraviivaisessa liikkeessä nopeuden suunta ei muutu. Tässä tapauksessa normaali kiihtyvyys on nolla ja kokonaiskiihtyvyys ja tangentiaalinen kiihtyvyys ovat samat.

Tasaisella liikkeellä nopeusmoduuli ei muutu. Tässä tapauksessa tangentiaalinen kiihtyvyys on nolla ja kokonais- ja normaalikiihtyvyys ovat samat.

Jos kappale tekee suoraviivaista tasaista liikettä, sen kiihtyvyys on nolla. Ja tämä tarkoittaa, että täyskiihtyvyyden komponentit, ts. normaali kiihtyvyys ja tangentiaalinen kiihtyvyys ovat myös nolla.

Täysi kiihtyvyysvektori

Kokonaiskiihtyvyysvektori on yhtä suuri kuin normaalin ja tangentiaalisen kiihtyvyyden geometrinen summa, kuten kuvassa näkyy:

Kiihtyvyyskaava:

a = a n + a t

Täysi kiihtyvyysmoduuli

Täysi kiihtyvyysmoduuli:

Täyskiihtyvyysvektorin ja normaalin kiihtyvyyden välinen kulma alfa (eli kulma täyden kiihtyvyysvektorin ja sädevektorin välillä):

Huomaa, että koko kiihtyvyysvektori ei ole polun tangentti.

Tangentiaalisen kiihtyvyyden vektori on suunnattu tangenttia pitkin.

Täyskiihtyvyysvektorin suunta määräytyy normaalin ja tangentiaalisen kiihtyvyysvektorin vektorisummasta.

Kiihtyvyys on arvo, joka kuvaa nopeuden muutosnopeutta.

Esimerkiksi auto liikkuessaan pois lisää liikkeen nopeutta, eli se liikkuu kiihdytetyllä tahdilla. Aluksi sen nopeus on nolla. Pysähdyksestä lähtien auto kiihtyy vähitellen tiettyyn nopeuteen. Jos punainen liikennevalo palaa matkalla, auto pysähtyy. Mutta se ei lopu heti, vaan jonkin ajan kuluttua. Eli sen nopeus laskee nollaan - auto liikkuu hitaasti, kunnes se pysähtyy kokonaan. Fysiikassa ei kuitenkaan ole termiä "hidastuminen". Jos keho liikkuu, hidastaa, tämä on myös kehon kiihtyvyys, vain miinusmerkillä (kuten muistat, nopeus on vektorisuure).

> on nopeuden muutoksen suhde aikaväliin, jonka aikana tämä muutos tapahtui. Keskimääräinen kiihtyvyys voidaan määrittää kaavalla:

Riisi. 1.8 Keskimääräinen kiihtyvyys. SI:ssä kiihtyvyyden yksikkö on 1 metri sekunnissa sekunnissa (tai metri sekunnissa neliö), eli

Metri sekunnissa neliöitynä on yhtä suuri kuin suorassa linjassa liikkuvan pisteen kiihtyvyys, jossa pisteen nopeus kasvaa sekunnissa 1 m/s. Toisin sanoen kiihtyvyys määrittää kuinka paljon kehon nopeus muuttuu sekunnissa. Esimerkiksi, jos kiihtyvyys on 5 m / s 2, tämä tarkoittaa, että kehon nopeus kasvaa 5 m / s sekunnissa.

Kappaleen hetkellinen kiihtyvyys (materiaalipiste) Tietyllä ajanhetkellä on fysikaalinen suure, joka on yhtä suuri kuin raja, johon keskikiihtyvyys pyrkii, kun aikaväli pyrkii nollaan. Toisin sanoen tämä on kiihtyvyys, jonka keho kehittää hyvin lyhyessä ajassa:

Kiihdytetyllä suoraviivaisella liikkeellä kehon nopeus kasvaa itseisarvossa, eli

V2 > v1

ja kiihtyvyysvektorin suunta on sama kuin nopeusvektori

Jos kappaleen modulonopeus pienenee, se on

V 2< v 1

silloin kiihtyvyysvektorin suunta on päinvastainen kuin nopeusvektorin suunta. Toisin sanoen tässä tapauksessa hidastuminen, kun taas kiihtyvyys on negatiivinen (ja< 0). На рис. 1.9 показано направление векторов ускорения при прямолинейном движении тела для случая ускорения и замедления.

Riisi. 1.9. Välitön kiihtyvyys.

Kun liikutaan kaarevaa liikerataa pitkin, ei vain nopeusmoduuli muutu, vaan myös sen suunta. Tässä tapauksessa kiihtyvyysvektori esitetään kahtena komponenttina (katso seuraava osa).

Tangentiaalinen (tangentiaalinen) kiihtyvyys on kiihtyvyysvektorin komponentti, joka on suunnattu lentoradan tangenttia pitkin liikeradan tietyssä pisteessä. Tangentiaalinen kiihtyvyys luonnehtii nopeuden modulomuutosta kaarevan liikkeen aikana.

Riisi. 1.10. tangentiaalinen kiihtyvyys.

Tangentiaalisen kiihtyvyysvektorin suunta (ks. kuva 1.10) on sama kuin lineaarisen nopeuden suunta tai päinvastainen sille. Toisin sanoen tangentiaalinen kiihtyvyysvektori sijaitsee samalla akselilla kuin tangenttiympyrä, joka on kappaleen liikerata.

Normaali kiihtyvyys

Normaali kiihtyvyys on kiihtyvyysvektorin komponentti, joka on suunnattu normaalia pitkin liikeradalle tietyssä kohdassa kehon liikeradalla. Toisin sanoen normaalikiihtyvyysvektori on kohtisuorassa lineaariseen liikenopeuteen nähden (ks. kuva 1.10). Normaalikiihtyvyys kuvaa nopeuden muutosta suunnassa ja sitä merkitään kirjaimella. Normaalikiihtyvyyden vektori on suunnattu liikeradan kaarevuussädettä pitkin.

Täysi kiihtyvyys

Täysi kiihtyvyys kaarevassa liikkeessä se koostuu tangentiaalisista ja normaalikiihtyvyydestä ja määräytyy kaavasta:

(pythagoraan lauseen mukaan suorakaiteen muotoiselle suorakulmiolle).

Sisältö:

Kiihtyvyys kuvaa liikkuvan kappaleen nopeuden muutosnopeutta. Jos kappaleen nopeus pysyy vakiona, se ei kiihdy. Kiihtyvyys tapahtuu vain, kun kehon nopeus muuttuu. Jos kappaleen nopeus kasvaa tai laskee jonkin vakioarvon verran, niin sellainen kappale liikkuu vakiokiihtyvyydellä. Kiihtyvyys mitataan metreinä sekunnissa sekunnissa (m/s 2) ja lasketaan kahden nopeuden ja ajan arvoista tai kehoon kohdistetun voiman arvosta.

Askeleet

1 Keskimääräisen kiihtyvyyden laskeminen kahdella nopeudella

1. 1 Kaava keskimääräisen kiihtyvyyden laskemiseksi. Kappaleen keskikiihtyvyys lasketaan sen alku- ja loppunopeuksista (nopeus on liikkeen nopeus tiettyyn suuntaan) sekä ajasta, joka kestää kappaleen saavuttaa loppunopeus. Kaava kiihtyvyyden laskemiseksi: a = ∆v / ∆t, jossa a on kiihtyvyys, Δv on nopeuden muutos, Δt on aika, joka tarvitaan loppunopeuden saavuttamiseen.
   • Kiihtyvyyden yksiköt ovat metriä sekunnissa sekunnissa, eli m/s 2 .
   • Kiihtyvyys on vektorisuure, eli se on annettu sekä arvolla että suunnalla. Arvo on kiihtyvyyden numeerinen ominaisuus, ja suunta on kehon liikkeen suunta. Jos keho hidastaa, kiihtyvyys on negatiivinen.
2. 2 Muuttujien määritelmä. Voit laskea Δv ja Δt seuraavalla tavalla: Δv \u003d v - v n ja Δt \u003d t - t n, missä v to- loppunopeus v n- aloitusnopeus, t- loppu aika t n- aloitusaika.
   • Koska kiihtyvyydellä on suunta, vähennä aina alkunopeus loppunopeudesta; muuten lasketun kiihtyvyyden suunta on väärä.
   • Jos aloitusaikaa ei ole annettu tehtävässä, oletetaan, että t n = 0.
3. 3 Etsi kiihtyvyys kaavan avulla. Kirjoita ensin kaava ja sinulle annetut muuttujat. Kaava: . Vähennä alkunopeus loppunopeudesta ja jaa sitten tulos aikajänteellä (muutos ajassa). Saat keskimääräisen kiihtyvyyden tietyltä ajanjaksolta.
   • Jos loppunopeus on pienempi kuin alkuperäinen, kiihtyvyydellä on negatiivinen arvo, eli keho hidastuu.
   • Esimerkki 1: Auto kiihtyy 18,5 m/s 46,1 m/s 2,47 sekunnissa. Etsi keskikiihtyvyys.
     • Kirjoita kaava: a \u003d Δv / Δt \u003d (v - v n) / (t - t n)
     • Kirjoita muuttujat: v to= 46,1 m/s, v n= 18,5 m/s, t= 2,47 s, t n= 0 s.
     • Laskeminen: a\u003d (46,1 - 18,5) / 2,47 \u003d 11,17 m/s 2.
   • Esimerkki 2: Moottoripyörä alkaa jarruttaa nopeudella 22,4 m/s ja pysähtyy 2,55 sekunnin kuluttua. Etsi keskikiihtyvyys.
     • Kirjoita kaava: a \u003d Δv / Δt \u003d (v - v n) / (t - t n)
     • Kirjoita muuttujat: v to= 0 m/s, v n= 22,4 m/s, t= 2,55 s, t n= 0 s.
     • Laskeminen: a\u003d (0 - 22,4) / 2,55 \u003d -8,78 m/s 2.

2 Kiihtyvyyden laskeminen voimalla

1. 1 Newtonin toinen laki. Newtonin toisen lain mukaan kappale kiihtyy, jos siihen vaikuttavat voimat eivät tasapainota toisiaan. Tällainen kiihtyvyys riippuu kehoon vaikuttavasta resultanttivoimasta. Newtonin toisen lain avulla voit löytää kappaleen kiihtyvyyden, jos tiedät sen massan ja siihen vaikuttavan voiman.
   • Newtonin toista lakia kuvataan kaavalla: F res = m x a, missä F res on kehoon vaikuttava resultanttivoima, m- kehomassa, a on kehon kiihtyvyys.
   • Kun työskentelet tällä kaavalla, käytä metrijärjestelmän yksiköitä, joissa massa mitataan kilogrammoina (kg), voima newtoneina (N) ja kiihtyvyys metreinä sekunnissa sekunnissa (m/s 2).
2. 2 Etsi kehon massa. Tätä varten aseta keho vaa'alle ja etsi sen massa grammoina. Jos tarkastelet erittäin suurta kehoa, etsi sen massa hakuteoista tai Internetistä. Suurten kappaleiden massa mitataan kilogrammoina.
   • Kiihtyvyyden laskemiseksi yllä olevan kaavan avulla sinun on muunnettava grammat kilogrammoiksi. Jaa massa grammoina 1000:lla saadaksesi massa kilogrammoina.
3. 3 Etsi kehoon vaikuttava resultanttivoima. Tuloksena olevaa voimaa eivät tasapainota muut voimat. Jos kaksi vastakkaista voimaa vaikuttaa kappaleeseen ja toinen niistä on suurempi kuin toinen, niin tuloksena olevan voiman suunta osuu yhteen suuremman voiman suunnan kanssa. Kiihtyvyys tapahtuu, kun voima vaikuttaa kappaleeseen, jota muut voimat eivät tasapainota ja mikä johtaa kehon nopeuden muutokseen tämän voiman suunnassa.
   • Esimerkiksi sinä ja veljesi vedät köyttä. Sinä vedät köyttä 5 N voimalla ja veljesi vetää köyttä (vastakkaiseen suuntaan) 7 N:n voimalla. Nettovoima on 2 N ja se on suunnattu veljeäsi kohti.
   • Muista, että 1 N \u003d 1 kg∙m / s 2.
4. 4 Muunna kaava F = ma kiihtyvyyden laskemiseksi. Tätä varten jaa tämän kaavan molemmat puolet m:llä (massa) ja saa: a = F / m. Siten saadaksesi kiihtyvyyden jakamalla voima kiihtyvän kappaleen massalla.
   • Voima on suoraan verrannollinen kiihtyvyyteen, eli mitä suurempi voima, joka vaikuttaa kehoon, sitä nopeammin se kiihtyy.
   • Massa on kääntäen verrannollinen kiihtyvyyteen, eli mitä suurempi kehon massa on, sitä hitaammin se kiihtyy.
5. 5 Laske kiihtyvyys tuloksena olevan kaavan avulla. Kiihtyvyys on yhtä suuri kuin kehoon vaikuttavan resultanttivoiman osamäärä jaettuna sen massalla. Korvaa sinulle annetut arvot tähän kaavaan laskeaksesi kehon kiihtyvyyden.
   • Esimerkiksi: 10 N:n voima vaikuttaa kappaleeseen, jonka massa on 2 kg. Etsi kehon kiihtyvyys.
   • a = F/m = 10/2 = 5 m/s 2

3 Testaa tietosi

1. 1 kiihtyvyyssuunta. Tieteellinen kiihtyvyyden käsite ei aina vastaa tämän suuren käyttöä jokapäiväisessä elämässä. Muista, että kiihtyvyydellä on suunta; kiihtyvyydellä on positiivinen arvo, jos se on suunnattu ylöspäin tai oikealle; kiihtyvyydellä on negatiivinen arvo, jos se on suunnattu alaspäin tai vasemmalle. Tarkista ratkaisusi oikeellisuus seuraavan taulukon perusteella:
2. 2 Voiman suunta. Muista, että kiihtyvyys on aina samasuuntainen kehoon vaikuttavan voiman kanssa. Joissakin tehtävissä annetaan tietoja, joiden tarkoituksena on johtaa sinua harhaan.
   • Esimerkki: 10 kg painava leluvene liikkuu pohjoiseen 2 m/s 2 kiihtyvyydellä. Länsisuunnassa puhaltava tuuli vaikuttaa veneeseen voimalla 100 N. Selvitä veneen kiihtyvyys pohjoiseen.
   • Ratkaisu: Koska voima on kohtisuorassa liikesuuntaan nähden, se ei vaikuta liikkeeseen kyseisessä suunnassa. Siksi veneen kiihtyvyys pohjoiseen ei muutu ja on yhtä suuri kuin 2 m / s 2.
3. 3 tuloksena oleva voima. Jos kehoon vaikuttaa useita voimia kerralla, etsi tuloksena oleva voima ja jatka sitten kiihtyvyyden laskemista. Harkitse seuraavaa ongelmaa (kahdessa ulottuvuudessa):
   • Vladimir vetää (oikealla) 400 kg:n konttia 150 N:n voimalla. Dmitri työntää (vasemmalla) konttia 200 N:n voimalla. Tuuli puhaltaa oikealta vasemmalle ja vaikuttaa konttiin voimalla 10 N. Laske säiliön kiihtyvyys.
   • Ratkaisu: Tämän ongelman tila on suunniteltu hämmentämään sinua. Itse asiassa kaikki on hyvin yksinkertaista. Piirrä kaavio voimien suunnasta, niin näet, että 150 N:n voima kohdistuu oikealle, 200 N:n voima myös oikealle, mutta 10 N:n voima on suunnattu vasemmalle. Näin ollen tuloksena oleva voima on: 150 + 200 - 10 = 340 N. Kiihtyvyys on: a = F / m = 340/400 = 0,85 m / s 2.

Kuten tiedät, klassisen fysiikan liikettä kuvaa Newtonin toinen laki. Tämän lain ansiosta otetaan käyttöön kehon kiihtyvyyden käsite. Tässä artikkelissa tarkastellaan fysiikan pääasiallisia, jotka käyttävät käsitteitä vaikuttavasta voimasta, nopeudesta ja kehon kulkemasta tiestä.

Kiihtyvyyden käsite Newtonin toisen lain kautta

Jos ulkoinen voima F¯ vaikuttaa johonkin fyysiseen kappaleeseen, jonka massa on m, niin ilman muita vaikutuksia siihen voidaan kirjoittaa seuraava yhtälö:

Tässä a¯:ta kutsutaan lineaariseksi kiihtyvyydeksi. Kuten kaavasta voidaan nähdä, se on suoraan verrannollinen ulkoiseen voimaan F¯, koska kappaleen massaa voidaan pitää vakioarvona nopeuksilla, jotka ovat paljon pienempiä kuin sähkömagneettisten aaltojen etenemisnopeus. Lisäksi vektorilla a¯ on sama suunta kuin F¯:lla.

Yllä oleva lauseke antaa meille mahdollisuuden kirjoittaa ensimmäinen kiihtyvyyskaava fysiikassa:

a¯ = F¯/m tai a = F/m

Tässä toinen lauseke kirjoitetaan skalaarimuodossa.

Kiihtyvyys, nopeus ja kuljettu matka

Toinen tapa löytää lineaarinen kiihtyvyys a¯ on tutkia kappaleen liikeprosessia suoraa polkua pitkin. Tällaista liikettä kuvataan yleensä sellaisilla ominaisuuksilla kuin nopeus, aika ja kuljettu matka. Tässä tapauksessa kiihtyvyydellä tarkoitetaan itse nopeuden muutosnopeutta.

Kohteiden suoraviivaiselle liikkeelle ovat voimassa seuraavat skalaarimuodossa olevat kaavat:

2) a cp \u003d (v 2 - v 1) / (t 2 - t 1);

3) a cp \u003d 2 * S / t 2

Ensimmäinen lauseke on se, että se määritellään nopeuden derivaatana ajan suhteen.

Toisen kaavan avulla voit laskea keskimääräisen kiihtyvyyden. Tässä tarkastellaan liikkuvan kohteen kahta tilaa: sen nopeutta v 1 ajanhetkellä t 1 ja vastaavaa arvoa v 2 hetkellä t 2 . Aika t 1 ja t 2 lasketaan jostain alkutapahtumasta. Huomaa, että keskimääräinen kiihtyvyys yleensä luonnehtii tätä arvoa tarkastellun ajanjakson aikana. Sen sisällä hetkellisen kiihtyvyyden arvo voi vaihdella ja poiketa merkittävästi keskiarvosta a cp .

Fysiikan kolmas kiihtyvyyskaava mahdollistaa myös cp:n määrittämisen, mutta jo polun S kautta. Kaava pätee, jos kappale on alkanut liikkua nollanopeudesta eli kun t=0, v 0 =0. Tämän tyyppistä liikettä kutsutaan tasaisesti kiihdytetyksi. Sen silmiinpistävä esimerkki on kappaleiden putoaminen planeettamme painovoimakentässä.

Pyöreä liike on tasaista ja kiihtyvyyttä

Kuten sanottu, kiihtyvyys on vektori ja se edustaa määritelmän mukaan nopeuden muutosta aikayksikköä kohden. Tasaisen liikkeen tapauksessa ympyrää pitkin nopeusmoduuli ei muutu, mutta sen vektori muuttaa jatkuvasti suuntaa. Tämä tosiasia johtaa tietyntyyppisen kiihtyvyyden, jota kutsutaan keskipitkäksi, syntymiseen. Se on suunnattu sen ympyrän keskelle, jota pitkin keho liikkuu, ja se määritetään kaavalla:

a c \u003d v 2 / r, missä r on ympyrän säde.

Tämä fysiikan kiihtyvyyskaava osoittaa, että sen arvo kasvaa nopeammin nopeuden kasvaessa kuin lentoradan kaarevuussäteen pienentyessä.

Esimerkki c:n ilmentymisestä on käänteeseen saapuvan auton liike.