Gerak beraturan dan tidak seragam fisika penambahan kecepatan. kecepatan tubuh


Pelajaran #3

Subjek. Gerak lurus yang seragam. Kecepatan. Hukum penambahan kecepatan. Grafik gerakan.

Target: pembentukan pengetahuan tentang gerak bujursangkar, kelajuan sebagai besaran fisis, hukum klasik penambahan kelajuan, penyelesaian masalah utama mekanika gerak lurus beraturan; pertimbangan grafik ketergantungan kecepatan, koordinat gerak lurus beraturan pada waktu.

Jenis pelajaran: pelajaran gabungan.


  1. Tahap organisasi

  2. ^ Memeriksa pekerjaan rumah.
Guru secara selektif memeriksa pekerjaan rumah tertulis dari tiga atau empat siswa atau melibatkan siswa dengan tingkat persiapan yang tinggi dalam pemeriksaan tersebut.

jajak pendapat depan.


  • Apa itu sistem referensi?

  • Apa itu lintasan? Apa jenis gerak fisil tergantung pada lintasannya?

  • Apa yang disebut jalan? bergerak?

  • Apa perbedaan antara jalan dan gerakan?

  • Apa inti dari konsep relativitas gerak?

  1. Melaporkan topik, tujuan dan tugas pelajaran
Rencana studi topik

  1. Gerak lurus yang seragam.

  2. Kecepatan gerak lurus beraturan sebagai besaran fisis.

  3. Hukum penambahan kecepatan.

  4. Gerak lurus beraturan bergerak. Solusi dari masalah utama mekanika untuk gerak lurus beraturan.

  5. Grafik gerakan.

  1. Mempelajari materi baru
1. Gerakan bujursangkar yang seragam

Jenis gerak yang paling sederhana adalah gerak lurus beraturan.

Gerakan bujursangkar seragam disebut gerakan tubuh seperti itu, di mana tubuh untuk interval waktu yang sama melakukan gerakan yang sama dan lintasan gerakannya adalah garis lurus.

Pertanyaan untuk siswa:


  1. Berikan contoh gerak lurus beraturan.

  2. Bagaimana menurut anda, apakah sering kita jumpai kasus-kasus gerak lurus beraturan?

  3. Mengapa mempelajari jenis gerakan ini, dapat menggambarkan polanya?
^ 2. Kecepatan gerak lurus beraturan sebagai besaran fisis

Salah satu ciri gerak lurus beraturan adalah kecepatannya. Guru menawarkan siswa untuk mengkarakterisasi kecepatan sebagai besaran fisis sesuai dengan rencana umum karakteristik besaran fisis.

Rencana umum untuk karakteristik besaran fisis:


  1. Fenomena yang mencirikan suatu nilai.

  2. Definisi, sebutan.

  3. Rumus yang menghubungkan besaran tertentu dengan besaran lain.

  4. Unit.

  5. Metode pengukuran.
Kecepatan gerak lurus beraturan sebagai besaran fisis

  1. pengukuran langsung (menggunakan speedometer, radar);

  2. pengukuran tidak langsung (dengan rumus)
Kami menunjuk:

- vektor kecepatan;

x , y - proyeksi vektor kecepatan pada sumbu koordinat Ox, Oy;

- modulus kecepatan.

Pertanyaan:

Bisakah proyeksi kecepatan menjadi negatif? (Proyeksi kecepatan bisa positif atau negatif tergantung pada bagaimana tubuh bergerak (Gambar 1).)


  1. ^ Hukum penambahan kecepatan
Seperti yang sudah kita ketahui, kecepatan adalah nilai relatif dan tergantung pada kerangka acuan yang dipilih.

Jika pergerakan titik material yang sama dipertimbangkan sehubungan dengan dua sistem referensi yang terkait dengan tubuh tetap dan yang bergerak (misalnya, seseorang yang berdiri di tepi sungai di mana perahu ini mengambang, dan seseorang yang sendiri sedang mengamati pergerakan seseorang di sepanjang geladak kapal) pada saat yang sama di atas kapal), maka kita dapat merumuskan hukum klasik penambahan kecepatan.

Hukum penambahan kecepatan: kecepatan benda relatif terhadap kerangka acuan tetap sama dengan jumlah vektor kecepatan benda relatif terhadap kerangka bergerak dan kecepatan aktual kerangka bergerak relatif terhadap benda tetap:

di mana dan adalah kecepatan benda relatif terhadap kerangka acuan tetap dan bergerak, masing-masing, dan adalah kecepatan kerangka acuan bergerak relatif terhadap kerangka acuan tetap (Gbr. 2).


  1. ^ Gerak lurus beraturan bergerak. Solusi dari masalah utama mekanika untuk gerak lurus beraturan
Dari rumus
Anda dapat menentukan modulus perpindahan untuk gerak lurus beraturan:
.

Jika suatu titik material, yang bergerak sepanjang sumbu OX, telah berpindah dari suatu titik dengan koordinat x 0 ke suatu titik dengan koordinat X , maka untuk waktu t dia pindah:
(Gbr. 3).

Karena tugas utama mekanika adalah menentukan posisi suatu benda pada waktu tertentu menurut kondisi awal yang diketahui, persamaan
dan merupakan solusi untuk masalah utama mekanika.

Persamaan ini disebut juga hukum dasar gerak lurus beraturan.


  1. Grafik gerakan

  1. Plot Kecepatan vs. Waktu
Grafik Fungsi
adalah garis lurus yang sejajar dengan sumbu waktu t (Gbr. 4, a).

Jika sebuah > 0, maka garis ini melewati sumbu waktu t , dan jika t.

Luas bangun yang dibatasi oleh grafik dan sumbu t , secara numerik sama dengan modulus perpindahan (Gbr. 4, b).


  1. Grafik proyeksi perpindahan terhadap waktu
jadwal
adalah garis lurus yang melalui titik asal. Jika > 0, maka s x bertambah seiring waktu, jika s x menurun seiring waktu (Gbr. 5, a). Semakin besar kemiringan grafik, semakin besar modulus kecepatan (Gbr. 5, b).

Jika kita berbicara tentang grafik lintasan, maka harus diingat bahwa lintasan adalah panjang lintasan, oleh karena itu tidak dapat berkurang, tetapi hanya dapat tumbuh seiring waktu, oleh karena itu, grafik ini tidak dapat mendekati sumbu waktu (Gbr. 5, c).


  1. ^ Plot koordinat versus waktu
Jadwal
berbeda dari grafik
hanya dengan menggeser x 0 sepanjang sumbu koordinat.

Titik perpotongan grafik 1 dan 2 sesuai dengan momen ketika koordinat benda sama, yaitu titik ini menentukan momen dalam waktu dan koordinat pertemuan dua benda (Gbr. 6).


  1. Penerapan pengetahuan yang diperoleh
Pemecahan masalah (lisan)

  1. Objek bergerak diberikan dalam urutan acak: pejalan kaki; gelombang suara di udara; molekul oksigen pada 0 °C; angin lemah; gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa; angin badai.
Cobalah untuk mengatur objek dalam urutan menurun sesuai dengan kecepatan (kecepatan objek tidak diberikan, siswa menggunakan pengetahuan yang diperoleh sebelumnya, intuisi).

Menjawab:


  1. gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa (300.000 km/s);

  2. molekul oksigen pada 0 °C (425 m/s);

  3. gelombang suara di udara (330 m/s);

  4. angin badai (21 m/s);

  5. angin ringan (4 m/s);

  6. pejalan kaki (1,3 m/s).

  1. Menyimpulkan pelajaran dan melaporkan pekerjaan rumah
Guru menyimpulkan pelajaran, mengevaluasi kegiatan siswa.

Pekerjaan rumah


  1. Pelajari materi teori dari buku teks.

  2. Menyelesaikan masalah.
Uji

Temukan jawaban yang benar.


  1. Manakah dari contoh gerak berikut yang dapat dianggap beraturan?

  1. Mobil sedang mengerem

  2. Penumpang turun dari eskalator kereta bawah tanah

  3. Pesawat lepas landas

  1. Gerakan lurus beraturan disebut, di mana:

  1. modulus kecepatan benda tetap tidak berubah

  2. kecepatan tubuh berubah dengan nilai yang sama dalam interval waktu yang sama

  3. tubuh melakukan gerakan yang sama untuk setiap interval waktu

  1. Sebuah kereta api penumpang, bergerak beraturan, menempuh jarak 30 km dalam waktu 20 menit. Cari kecepatan kereta api.
TETAPI 10 m/s B 15 m/s PADA 25 m/s

  1. Sebuah sepeda motor bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Berapa jarak yang ditempuh dalam 20 detik?
TETAPI 200 m B 720 km PADA 180 m

  1. pada gambar. Gambar 7 menunjukkan grafik lintasan gerak beraturan terhadap waktu. Berapakah kecepatan tubuh?
TETAPI 5 m/s B 10 m/s PADA 20 m/s

  1. pada gambar. Gambar 8 menunjukkan grafik kecepatan gerak beraturan terhadap waktu. Berapa jarak yang ditempuh benda tersebut dalam waktu 3 sekon?
TETAPI 4 m B 18 m PADA 36 m


Apakah Anda pikir Anda bergerak atau tidak ketika Anda membaca teks ini? Hampir setiap dari Anda akan langsung menjawab: tidak, saya tidak bergerak. Dan itu akan salah. Beberapa orang mungkin mengatakan saya akan pindah. Dan mereka juga salah. Karena dalam fisika, beberapa hal tidak seperti yang terlihat pada pandangan pertama.

Misalnya, konsep gerak mekanik dalam fisika selalu bergantung pada titik acuan (atau benda). Jadi seseorang yang terbang dengan pesawat bergerak relatif terhadap kerabat yang ditinggalkan di rumah, tetapi dalam keadaan istirahat relatif terhadap seorang teman yang duduk di sebelahnya. Jadi, kerabat atau teman yang bosan tidur di bahunya, dalam hal ini, adalah badan referensi untuk menentukan apakah orang yang kami sebutkan di atas bergerak atau tidak.

Definisi gerakan mekanis

Dalam ilmu fisika, pengertian gerak mekanik yang dipelajari di kelas VII adalah sebagai berikut: perubahan posisi tubuh relatif terhadap tubuh lain dari waktu ke waktu disebut gerak mekanik. Contoh gerakan mekanis dalam kehidupan sehari-hari adalah gerakan mobil, orang, dan kapal. Komet dan kucing. Gelembung udara dalam ketel mendidih dan buku pelajaran di ransel berat anak sekolah. Dan setiap kali pernyataan tentang gerakan atau sisa dari salah satu benda (badan) ini akan menjadi tidak berarti tanpa menunjukkan badan referensi. Karena itu, dalam hidup kita paling sering, ketika kita berbicara tentang gerakan, yang kita maksud adalah gerakan relatif terhadap Bumi atau benda statis - rumah, jalan, dan sebagainya.

Lintasan gerakan mekanis

Juga tidak mungkin untuk tidak menyebutkan karakteristik gerakan mekanis seperti lintasan. Lintasan adalah garis di mana tubuh bergerak. Misalnya, jejak kaki di salju, jejak pesawat terbang di langit, dan jejak air mata di pipi, semuanya adalah lintasan. Mereka bisa lurus, melengkung atau patah. Tetapi panjang lintasan, atau jumlah panjangnya, adalah lintasan yang dilalui benda. Jalur ditandai dengan huruf s. Dan itu diukur dalam meter, sentimeter dan kilometer, atau dalam inci, yard dan kaki, tergantung pada unit pengukuran apa yang diterima di negara ini.

Jenis gerakan mekanis: gerakan seragam dan tidak rata

Apa saja jenis-jenis gerakan mekanis? Misalnya, selama perjalanan dengan mobil, pengemudi bergerak dengan kecepatan yang berbeda saat berkendara di sekitar kota dan dengan kecepatan yang hampir sama saat memasuki jalan raya di luar kota. Artinya, ia bergerak tidak merata atau merata. Jadi gerakan, tergantung pada jarak yang ditempuh untuk periode waktu yang sama, disebut seragam atau tidak rata.

Contoh gerak beraturan dan tidak beraturan

Ada sangat sedikit contoh gerak beraturan di alam. Bumi bergerak hampir merata mengelilingi Matahari, tetesan air hujan menetes, gelembung-gelembung muncul dalam soda. Bahkan peluru yang ditembakkan dari pistol bergerak dalam garis lurus dan merata hanya pada pandangan pertama. Dari gesekan terhadap udara dan daya tarik Bumi, penerbangannya secara bertahap menjadi lebih lambat, dan lintasannya berkurang. Di sini, di luar angkasa, peluru dapat bergerak sangat lurus dan merata hingga bertumbukan dengan benda lain. Dan dengan gerakan yang tidak rata, segalanya jauh lebih baik - ada banyak contoh. Terbangnya sepak bola selama pertandingan sepak bola, gerakan singa berburu mangsanya, perjalanan permen karet di mulut siswa kelas tujuh, dan kupu-kupu yang terbang di atas bunga adalah contoh gerakan mekanis tubuh yang tidak merata.

Sistem referensi.

sistem referensi- ini adalah satu set tubuh referensi, sistem koordinat terkait dan sistem referensi waktu, dalam kaitannya dengan pergerakan (atau keseimbangan) dari setiap titik material atau benda dianggap

Lintasan, lintasan dan perpindahan.

vektor perpindahan- vektor yang titik awalnya bertepatan dengan posisi awal titik bergerak dan ujung vektor dengan posisi akhirnya.

Lintasan pergerakan titik material- garis yang dijelaskan oleh titik ini dalam ruang (persegi panjang atau lengkung).

titik jalan adalah jumlah panjang semua bagian lintasan yang dilalui oleh suatu titik selama selang waktu yang dipertimbangkan.

Poin materi.

Poin materi- benda yang memiliki massa dan kecepatan, tetapi dimensi dan bentuknya tidak signifikan dalam kondisi masalah ini.

Kecepatan rata-rata.

Kelajuan rata-rata suatu titik yang bergerak selama selang waktu t- besaran vektor yang sama dengan rasio vektor perpindahan dengan selang waktu selama perpindahan ini terjadi.

Kecepatan rata-rata (tanah)

Kecepatan bergerak rata-rata (rata-rata vektor)

Relativitas gerak.

Relativitas gerak mekanik- ini adalah ketergantungan lintasan tubuh, jarak yang ditempuh, perpindahan dan kecepatan pada pilihan sistem referensi.

Hukum penambahan kecepatan dalam mekanika klasik.

Vabs = Vrel + Vtrans

Kecepatan absolut suatu titik material sama dengan jumlah vektor kecepatan translasi dan kecepatan relatif.

Gerak lurus beraturan.

Gerakan seragam bujursangkar- gerakan dengan modulus konstan dan kecepatan arah.

Persamaan gerak dan grafik x(t), vx(t), s(t) untuk gerak lurus beraturan.

 persamaan gerak lurus beraturan suatu titik material:

(17)

Atau


Rumus untuk gerak lurus beraturan
= konstanta= konstanta
S \u003d v (t - t 0)

Grafik kecepatan, proyeksi kecepatan, lintasan dan koordinat versus waktu untuk gerak lurus beraturan

Grafik kecepatan v = v(t)

= konstanta
Grafik kelajuan gerak beraturan merupakan garis lurus yang sejajar dengan sumbu x (sumbu t).
Sesuai jadwal v = v(t) anda dapat menemukan jarak yang ditempuh untuk interval waktu t: secara numerik sama dengan luas gambar OABS (persegi panjang):
q(luas persegi panjang OABC) = OA OC v 1 t 1 S
Bagan jalur S = S(t)

S = v t, di mana v = konstanta
Grafik lintasan gerak beraturan adalah garis lurus yang membentuk sudut dengan sumbu waktu.
Pada grafik ini, tapi v~tg(kecepatan gerak beraturan sebanding dengan garis singgung sudut yang dibuat grafik lintasan dengan sumbu waktu).
Grafik koordinat titik terhadap waktu: x = x(t)
Persamaan x \u003d x 0 + v x (t - t 0) adalah fungsi linier, jadi grafiknya x = x(t) adalah garis lurus yang membentuk sudut dengan sumbu waktu.

Mekanika adalah cabang fisika yang mempelajari hukum gerak dan interaksi benda.Kinematika adalah cabang mekanika yang tidak mempelajari penyebab gerak benda.

gerakan mekanis- perubahan posisi tubuh dalam ruang relatif terhadap tubuh lain dari waktu ke waktu.

Titik material adalah benda yang dimensinya dalam kondisi tertentu dapat diabaikan.

terjemahan disebut gerakan di mana semua titik tubuh bergerak dengan cara yang sama. Translasi adalah gerakan di mana setiap garis lurus yang ditarik melalui tubuh tetap sejajar dengan dirinya sendiri.

Karakteristik kinematik gerakan

Lintasan – garis gerak. S-jalur – panjang jalan.


S- bergerak– vektor, menghubungkan posisi awal dan akhir tubuh.

Relativitas gerak. Sistem referensi - satu set badan referensi, sistem koordinat dan perangkat untuk mengukur waktu (jam)

sistem koordinasi

Gerakan seragam bujursangkar disebut gerakan seperti itu di mana tubuh untuk interval waktu yang sama membuat gerakan yang sama.Kecepatan - kuantitas fisik yang sama dengan rasio vektor perpindahan dengan interval waktu selama perpindahan ini terjadi.Kecepatan gerak lurus beraturan secara numerik sama dengan perpindahan per satuan waktu.


Kecepatan rata-rata gerakan tidak rata

Tugas utama mekanika (OZM) adalah menentukan posisi benda di ruang setiap saat. Kecepatan sesaat - kecepatan - tubuh pada saat tertentu dalam waktu.

Hukum klasik penambahan kecepatan



Kecepatan benda dalam CO yang bergerak sama dengan jumlah vektor kecepatan benda dalam CO yang diam dan kecepatan CO yang bergerak

ARTIKEL TERKAIT