Cum să găsiți accelerația unui corp. Accelerare

Accelerare este o valoare care caracterizează viteza de schimbare a vitezei.

De exemplu, o mașină, îndepărtându-se, crește viteza de mișcare, adică se mișcă într-un ritm accelerat. Inițial, viteza sa este zero. Pornind de la oprire, mașina accelerează treptat până la o anumită viteză. Dacă pe drum se aprinde un semafor roșu, mașina se va opri. Dar nu se va opri imediat, ci după ceva timp. Adică, viteza sa va scădea până la zero - mașina se va mișca încet până când se va opri complet. Cu toate acestea, în fizică nu există termenul de „decelerație”. Dacă corpul se mișcă, încetinește, atunci aceasta va fi și accelerația corpului, doar cu semnul minus (după cum vă amintiți, viteza este o mărime vectorială).

> este raportul dintre modificarea vitezei și intervalul de timp în care a avut loc această modificare. Accelerația medie poate fi determinată prin formula:

Orez. 1.8. Accelerație medie.în SI unitate de accelerație este de 1 metru pe secundă pe secundă (sau metru pe secundă pătrat), adică

Un metru pe secundă pătrat este egal cu accelerația unui punct care se mișcă în linie dreaptă, la care într-o secundă viteza acestui punct crește cu 1 m/s. Cu alte cuvinte, accelerația determină cât de mult se schimbă viteza unui corp într-o secundă. De exemplu, dacă accelerația este de 5 m / s 2, atunci aceasta înseamnă că viteza corpului crește cu 5 m / s în fiecare secundă.

Accelerația instantanee a unui corp (punct material) la un moment dat de timp este o mărime fizică egală cu limita la care tinde accelerația medie atunci când intervalul de timp tinde spre zero. Cu alte cuvinte, aceasta este accelerația pe care o dezvoltă organismul într-o perioadă foarte scurtă de timp:

Cu mișcarea rectilinie accelerată, viteza corpului crește în valoare absolută, adică

V2 > v1

iar direcția vectorului accelerație coincide cu vectorul viteză

Dacă viteza modulo a corpului scade, adică

V 2< v 1

atunci direcția vectorului de accelerație este opusă direcției vectorului viteză. Cu alte cuvinte, în acest caz, accelerație negativă, în timp ce accelerația va fi negativă (și< 0). На рис. 1.9 показано направление векторов ускорения при прямолинейном движении тела для случая ускорения и замедления.

Orez. 1.9. Accelerație instantanee.

Când se deplasează de-a lungul unei traiectorii curbilinii, nu numai modulul de viteză se schimbă, ci și direcția acestuia. În acest caz, vectorul de accelerație este reprezentat ca două componente (vezi secțiunea următoare).

Accelerație tangenţială (tangenţială). este o componentă a vectorului accelerație îndreptată de-a lungul tangentei la traiectorie într-un punct dat al traiectoriei mișcării. Accelerația tangențială caracterizează modificarea vitezei modulo în timpul mișcării curbilinie.

Orez. 1.10. accelerația tangențială.

Direcția vectorului de accelerație tangențială (vezi Fig. 1.10) coincide cu direcția vitezei liniare sau opusă acesteia. Adică, vectorul de accelerație tangențială se află pe aceeași axă cu cercul tangent, care este traiectoria corpului.

Accelerație normală

Accelerație normală este o componentă a vectorului de accelerație direcționat de-a lungul normalei la traiectoria mișcării într-un punct dat pe traiectoria mișcării corpului. Adică, vectorul normal de accelerație este perpendicular pe viteza liniară de mișcare (vezi Fig. 1.10). Accelerația normală caracterizează schimbarea vitezei în direcție și se notează cu litera. Vectorul accelerației normale este îndreptat de-a lungul razei de curbură a traiectoriei.

Accelerație completă

Accelerație completăîn mișcare curbilinie, ea constă din accelerații tangențiale și normale de-a lungul și este determinată de formula:

(conform teoremei lui Pitagora pentru un dreptunghi dreptunghiular).

În acest subiect, vom lua în considerare un tip foarte special de mișcare neuniformă. Pe baza opoziției cu mișcarea uniformă, mișcarea neuniformă este mișcarea cu o viteză inegală, de-a lungul oricărei traiectorii. Care este caracteristica mișcării uniform accelerate? Aceasta este o mișcare neuniformă, dar care "la fel de accelerare". Accelerația este asociată cu o creștere a vitezei. Amintiți-vă de cuvântul „egal”, obținem o creștere egală a vitezei. Și cum să înțelegeți „o creștere egală a vitezei”, cum să evaluați viteza este la fel de crescută sau nu? Pentru a face acest lucru, trebuie să detectăm timpul, să estimăm viteza în același interval de timp. De exemplu, o mașină începe să se miște, în primele două secunde dezvoltă o viteză de până la 10 m/s, în următoarele două secunde 20 m/s, după alte două secunde se deplasează deja cu o viteză de 30 m/ s. La fiecare două secunde, viteza crește și de fiecare dată cu 10 m/s. Aceasta este o mișcare uniform accelerată.


Mărimea fizică care caracterizează cât de mult de fiecare dată când viteza crește se numește accelerație.

Poate fi considerată mișcarea unui biciclist uniform accelerată dacă, după oprire, viteza acestuia este de 7 km/h în primul minut, 9 km/h în al doilea și 12 km/h în al treilea? Este interzis! Biciclistul accelerează, dar nu în mod egal, mai întâi accelerând cu 7 km/h (7-0), apoi cu 2 km/h (9-7), apoi cu 3 km/h (12-9).

De obicei, mișcarea cu viteză în creștere se numește mișcare accelerată. Mișcare cu viteză în scădere - mișcare lentă. Dar fizicienii numesc orice mișcare cu o viteză care se schimbă mișcare accelerată. Fie că mașina pornește (viteza crește!), fie că încetinește (viteza scade!), în orice caz, se mișcă cu accelerație.

Mișcare uniform accelerată- aceasta este o astfel de mișcare a unui corp în care viteza sa pentru orice intervale egale de timp schimbări(poate crește sau scădea) în mod egal

accelerația corpului

Accelerația caracterizează rata de schimbare a vitezei. Acesta este numărul cu care viteza se schimbă în fiecare secundă. Dacă accelerația modulo a corpului este mare, aceasta înseamnă că corpul preia rapid viteza (când accelerează) sau o pierde rapid (când deceleră). Accelerare- aceasta este o mărime vectorială fizică, egală numeric cu raportul dintre modificarea vitezei și perioada de timp în care a avut loc această modificare.

Să determinăm accelerația în următoarea problemă. La momentul inițial de timp, viteza navei era de 3 m/s, la sfârșitul primei secunde viteza navei devenind 5 m/s, la sfârșitul celei de-a doua - 7 m/s, la sfârșitul treilea - 9 m/s, etc. Evident, . Dar cum stabilim? Considerăm diferența de viteză într-o secundă. În prima secundă 5-3=2, în a doua secundă 7-5=2, în a treia 9-7=2. Dar dacă vitezele nu sunt date pentru fiecare secundă? O astfel de sarcină: viteza inițială a navei este de 3 m/s, la sfârșitul celei de-a doua secunde - 7 m/s, la sfârșitul celei de-a patra 11 m/s. În acest caz, 11-7= 4, apoi 4/2=2. Împărțim diferența de viteză la intervalul de timp.


Această formulă este folosită cel mai adesea în rezolvarea problemelor într-o formă modificată:

Formula nu este scrisă în formă vectorială, așa că scriem semnul „+” când corpul accelerează, semnul „-” - când încetinește.

Direcția vectorului de accelerație

Direcția vectorului de accelerație este prezentată în figuri


În această figură, mașina se mișcă într-o direcție pozitivă de-a lungul axei Ox, vectorul viteză coincide întotdeauna cu direcția de mișcare (îndreptată spre dreapta). Când vectorul de accelerație coincide cu direcția vitezei, aceasta înseamnă că mașina accelerează. Accelerația este pozitivă.

În timpul accelerației, direcția de accelerație coincide cu direcția vitezei. Accelerația este pozitivă.


În această imagine, mașina se mișcă în direcția pozitivă pe axa Ox, vectorul viteză este același cu direcția de mișcare (spre dreapta), accelerația NU este aceeași cu direcția vitezei, ceea ce înseamnă că mașina este decelerată. Accelerația este negativă.

La frânare, direcția de accelerație este opusă direcției vitezei. Accelerația este negativă.

Să ne dăm seama de ce accelerația este negativă la frânare. De exemplu, în prima secundă, nava a scăzut viteza de la 9m/s la 7m/s, în a doua secundă la 5m/s, în a treia la 3m/s. Viteza se schimbă în „-2m/s”. 3-5=-2; 5-7=-2; 7-9=-2m/s. De aici provine valoarea negativă a accelerației.

La rezolvarea problemelor, daca corpul incetineste, acceleratia din formule este inlocuita cu semnul minus!!!

Mișcarea cu mișcare uniform accelerată

O formulă suplimentară numită intempestiv

Formula în coordonate


Comunicare cu viteza medie

Cu o mișcare accelerată uniform, viteza medie poate fi calculată ca media aritmetică a vitezei inițiale și finale.

Din această regulă rezultă o formulă care este foarte convenabilă de utilizat atunci când rezolvi multe probleme

Raportul traseului

Dacă corpul se mișcă uniform accelerat, viteza inițială este zero, atunci traseele parcurse în intervale de timp egale succesive sunt legate ca o serie de numere impare.

Principalul lucru de reținut

1) Ce este mișcarea uniform accelerată;
2) Ce caracterizează accelerația;
3) Accelerația este un vector. Dacă corpul accelerează, accelerația este pozitivă; dacă încetinește, accelerația este negativă;
3) Direcția vectorului de accelerație;
4) Formule, unităţi de măsură în SI

Exerciții

Două trenuri merg unul spre celălalt: unul - accelerat spre nord, celălalt - încet spre sud. Cum sunt direcționate accelerațiile trenurilor?

La fel și în nord. Pentru că primul tren are aceeași accelerație în direcția de mișcare, iar al doilea are mișcarea opusă (încetinește).

Ne permite să existe pe această planetă. Cum poți înțelege ce reprezintă accelerația centripetă? Definiția acestei mărimi fizice este prezentată mai jos.

Observatii

Cel mai simplu exemplu de accelerație a unui corp care se mișcă într-un cerc poate fi observat prin rotirea unei pietre pe o frânghie. Tragi de frânghie, iar frânghia trage stânca spre centru. În fiecare moment, frânghia oferă pietrei o anumită mișcare și de fiecare dată într-o nouă direcție. Vă puteți imagina mișcarea frânghiei ca pe o serie de smucituri slabe. O smucitură - și frânghia își schimbă direcția, o altă smucitură - o altă schimbare și așa mai departe într-un cerc. Dacă dai drumul brusc de frânghie, smuciturile se vor opri, iar odată cu ele schimbarea direcției de viteză se va opri. Piatra se va deplasa în direcția tangentă la cerc. Apare întrebarea: „Cu ce ​​accelerație se va mișca corpul în acest moment?”

formula pentru accelerația centripetă

În primul rând, este de remarcat faptul că mișcarea corpului într-un cerc este complexă. Piatra participă la două tipuri de mișcare în același timp: sub acțiunea unei forțe, se deplasează spre centrul de rotație și, în același timp, tangențial la cerc, se îndepărtează de acest centru. Conform celei de-a doua legi a lui Newton, forța care ține o piatră pe o sfoară este îndreptată spre centrul de rotație de-a lungul acelui șir. Tot acolo va fi direcționat vectorul accelerație.

Fie pentru un timp t, piatra noastră, mișcându-se uniform cu viteza V, ajunge din punctul A în punctul B. Să presupunem că în momentul în care corpul a traversat punctul B, forța centripetă a încetat să mai acționeze asupra lui. Apoi, pentru o perioadă de timp, ar atinge punctul K. Se află pe tangentă. Dacă în același moment de timp ar acționa asupra corpului doar forțe centripete, atunci în timpul t, mișcându-se cu aceeași accelerație, acesta ar ajunge în punctul O, care este situat pe o dreaptă reprezentând diametrul unui cerc. Ambele segmente sunt vectori și respectă regula de adunare a vectorului. Ca rezultat al însumării acestor două mișcări pentru o perioadă de timp t, obținem mișcarea rezultată de-a lungul arcului AB.

Dacă intervalul de timp t este considerat neglijabil de mic, atunci arcul AB va diferi puțin de coarda AB. Astfel, este posibil să înlocuiți mișcarea de-a lungul unui arc cu mișcarea de-a lungul unei coarde. În acest caz, mișcarea pietrei de-a lungul coardei va respecta legile mișcării rectilinie, adică distanța parcursă AB va fi egală cu produsul dintre viteza pietrei și timpul de mișcare a acesteia. AB = V x t.

Să notăm accelerația centripetă dorită cu litera a. Apoi, calea parcursă numai sub acțiunea accelerației centripete poate fi calculată folosind formula mișcării uniform accelerate:

Distanța AB este egală cu produsul dintre viteză și timp, adică AB = V x t,

AO - calculat mai devreme folosind formula de mișcare uniform accelerată pentru deplasarea în linie dreaptă: AO = la 2 / 2.

Înlocuind aceste date în formulă și transformându-le, obținem o formulă simplă și elegantă pentru accelerația centripetă:

În cuvinte, aceasta poate fi exprimată astfel: accelerația centripetă a unui corp care se mișcă într-un cerc este egală cu coeficientul de împărțire a vitezei liniare la pătrat la raza cercului de-a lungul căruia corpul se rotește. Forța centripetă în acest caz va arăta ca în imaginea de mai jos.

Viteză unghiulară

Viteza unghiulară este egală cu viteza liniară împărțită la raza cercului. Este adevărat și invers: V = ωR, unde ω este viteza unghiulară

Dacă înlocuim această valoare în formulă, putem obține expresia pentru accelerația centrifugă pentru viteza unghiulară. Va arata asa:

Accelerație fără schimbare de viteză

Și totuși, de ce un corp cu accelerație îndreptată spre centru nu se mișcă mai repede și nu se apropie de centrul de rotație? Răspunsul constă în formularea în sine a accelerației. Faptele arată că mișcarea circulară este reală, dar că necesită accelerare spre centru pentru a o menține. Sub acțiunea forței cauzate de această accelerație are loc o modificare a impulsului, în urma căreia traiectoria mișcării este constant curbată, schimbând tot timpul direcția vectorului viteză, dar neschimbându-i valoarea absolută. Mișcându-se în cerc, piatra noastră îndelungată de suferință se repezi spre interior, altfel ar continua să se miște tangențial. În fiecare moment de timp, lăsând pe o tangentă, piatra este atrasă de centru, dar nu cade în ea. Un alt exemplu de accelerație centripetă ar fi un schior de apă care face cercuri mici pe apă. Figura sportivului este înclinată; pare că cade, continuă să se miște și se aplecă înainte.

Astfel, putem concluziona că accelerația nu crește viteza corpului, deoarece vectorii viteză și accelerație sunt perpendiculari unul pe celălalt. Adăugată la vectorul viteză, accelerația schimbă doar direcția de mișcare și menține corpul pe orbită.

Marja de siguranță depășită

În experiența anterioară, aveam de-a face cu o frânghie ideală care nu s-a rupt. Dar, să presupunem că frânghia noastră este cea mai comună și poți chiar să calculezi efortul după care pur și simplu se va rupe. Pentru a calcula această forță, este suficient să comparăm marginea de siguranță a frânghiei cu sarcina pe care o experimentează în timpul rotației pietrei. Prin rotirea pietrei cu o viteză mai mare, îi dai mai multă mișcare și, prin urmare, mai multă accelerație.

Cu un diametru de frânghie de iută de aproximativ 20 mm, rezistența sa la tracțiune este de aproximativ 26 kN. Este de remarcat faptul că lungimea frânghiei nu apare nicăieri. Rotind o sarcină de 1 kg pe o frânghie cu raza de 1 m, putem calcula că viteza liniară necesară ruperii acesteia este de 26 x 10 3 = 1kg x V 2 / 1 m. Astfel, viteza care este periculos să o depășească va să fie egal cu √ 26 x 10 3 \u003d 161 m / s.

Gravitatie

Când luăm în considerare experimentul, am neglijat acțiunea gravitației, deoarece la viteze atât de mari influența sa este neglijabil de mică. Dar puteți vedea că atunci când desfășurați o frânghie lungă, corpul descrie o traiectorie mai complexă și se apropie treptat de sol.

corpuri cerești

Dacă transferăm legile mișcării circulare în spațiu și le aplicăm mișcării corpurilor cerești, putem redescoperi câteva formule de mult familiare. De exemplu, forța cu care un corp este atras de Pământ este cunoscută prin formula:

În cazul nostru, factorul g este accelerația centripetă care a fost derivată din formula anterioară. Numai în acest caz, rolul unei pietre va fi jucat de un corp ceresc atras de Pământ, iar rolul unei frânghii va fi forța de atracție a pământului. Factorul g va fi exprimat în termeni de raza planetei noastre și viteza de rotație a acesteia.

Rezultate

Esența accelerației centripete este munca grea și ingrată de a menține un corp în mișcare pe orbită. Se observă un caz paradoxal când, cu o accelerație constantă, corpul nu își modifică viteza. Pentru mintea neantrenată, o astfel de afirmație este mai degrabă paradoxală. Cu toate acestea, atunci când se calculează mișcarea unui electron în jurul nucleului și când se calculează viteza de rotație a unei stele în jurul unei găuri negre, accelerația centripetă joacă un rol important.

Deplasarea (în cinematică) este o schimbare a locației unui corp fizic în spațiu în raport cu cadrul de referință selectat. De asemenea, deplasarea este un vector care caracterizează această schimbare. Are proprietatea de aditivitate.

Viteza (deseori desemnată din engleză viteză sau franceză viteză) este o mărime fizică vectorială care caracterizează viteza de mișcare și direcția de mișcare a unui punct material în spațiu în raport cu sistemul de referință selectat (de exemplu, viteza unghiulară).

Accelerația (notată de obicei în mecanica teoretică) - derivata în timp a vitezei, o mărime vectorială care arată cât de mult se modifică vectorul viteză al unui punct (corp) pe măsură ce se mișcă pe unitatea de timp (adică accelerația ia în considerare nu numai schimbarea vitezei). , dar și direcțiile acestuia).

Accelerație tangenţială (tangenţială). este o componentă a vectorului accelerație îndreptată de-a lungul tangentei la traiectorie într-un punct dat al traiectoriei mișcării. Accelerația tangențială caracterizează modificarea vitezei modulo în timpul mișcării curbilinie.

Orez. 1.10. accelerația tangențială.

Direcția vectorului de accelerație tangențială τ (vezi Fig. 1.10) coincide cu direcția vitezei liniare sau este opusă acesteia. Adică, vectorul de accelerație tangențială se află pe aceeași axă cu cercul tangent, care este traiectoria corpului.

Accelerație normală

Accelerație normală este o componentă a vectorului de accelerație direcționat de-a lungul normalei la traiectoria mișcării într-un punct dat pe traiectoria mișcării corpului. Adică, vectorul normal de accelerație este perpendicular pe viteza liniară de mișcare (vezi Fig. 1.10). Accelerația normală caracterizează schimbarea vitezei în direcție și este notă cu litera n. Vectorul de accelerație normală este direcționat de-a lungul razei de curbură a traiectoriei.

Accelerație completă

Accelerație completăîn mișcare curbilinie, este compus din accelerații tangențiale și normale conform regulii de adunare vectorială și este determinată de formula:

(conform teoremei lui Pitagora pentru un dreptunghi dreptunghiular).

Direcția de accelerație completă este, de asemenea, determinată de regula de adunare a vectorului:

    Forta. Greutate. legile lui Newton.

Forța este o mărime fizică vectorială, care este o măsură a intensității impactului asupra unui anumit corp al altor corpuri, precum și al câmpurilor. Forța aplicată unui corp masiv este cauza unei modificări a vitezei acestuia sau a apariției deformațiilor în acesta.

Masa (din grecescul μάζα) este o mărime fizică scalară, una dintre cele mai importante mărimi din fizică. Inițial (secolele XVII-XIX), a caracterizat „cantitatea de materie” dintr-un obiect fizic, asupra căreia, conform ideilor de atunci, atât capacitatea obiectului de a rezista forței aplicate (inerția), cât și proprietățile gravitaționale - greutatea depindea. Este strâns legată de conceptele de „energie” și „impuls” (conform conceptelor moderne, masa este echivalentă cu energia de repaus).

Prima lege a lui Newton

Există astfel de cadre de referință, numite inerțiale, în raport cu care un punct material, în absența influențelor exterioare, reține mărimea și direcția vitezei sale pe termen nelimitat.

A doua lege a lui Newton

Într-un cadru de referință inerțial, accelerația pe care o primește un punct material este direct proporțională cu rezultanta tuturor forțelor aplicate acestuia și invers proporțională cu masa sa.

a treia lege a lui Newton

Punctele materiale acționează unul asupra celuilalt în perechi cu forțe de aceeași natură, îndreptate de-a lungul liniei drepte care leagă aceste puncte, egale ca mărime și opuse ca direcție:

    Puls. Legea conservării impulsului. Șocuri elastice și inelastice.

Impulsul (Numărul de mișcare) este o mărime fizică vectorială care caracterizează măsura mișcării mecanice a unui corp. În mecanica clasică, impulsul unui corp este egal cu produsul dintre masa m a acestui corp și viteza sa v, direcția impulsului coincide cu direcția vectorului viteză:

Legea conservării impulsului (Legea conservării impulsului) afirmă că suma vectorială a momentelor tuturor corpurilor (sau particulelor) unui sistem închis este o valoare constantă.

În mecanica clasică, legea conservării impulsului este de obicei derivată ca o consecință a legilor lui Newton. Din legile lui Newton, se poate arăta că atunci când se deplasează în spațiul gol, impulsul se păstrează în timp, iar în prezența interacțiunii, rata modificării sale este determinată de suma forțelor aplicate.

Ca oricare dintre legile fundamentale de conservare, legea de conservare a impulsului descrie una dintre simetriile fundamentale - omogenitatea spațiului.

Impact absolut inelastic Se numește o astfel de interacțiune șoc, în care corpurile sunt conectate (se lipesc) unele cu altele și merg mai departe ca un singur corp.

Într-un impact perfect inelastic, energia mecanică nu este conservată. Trece parțial sau complet în energia internă a corpurilor (încălzire).

Impact absolut elastic se numește ciocnire în care se conservă energia mecanică a unui sistem de corpuri.

În multe cazuri, ciocnirile de atomi, molecule și particule elementare respectă legile impactului absolut elastic.

Cu un impact absolut elastic, împreună cu legea conservării impulsului, legea conservării energiei mecanice este îndeplinită.

4. Tipuri de energie mecanică. Loc de munca. Putere. Legea conservării energiei.

În mecanică, există două tipuri de energie: cinetică și potențială.

Energia cinetică este energia mecanică a oricărui corp care se mișcă liber și este măsurată prin munca pe care corpul ar putea-o face atunci când încetinește până la o oprire completă.

Deci, energia cinetică a unui corp în mișcare translațională este egală cu jumătate din produsul dintre masa acestui corp și pătratul vitezei sale:

Energia potențială este energia mecanică a unui sistem de corpuri, determinată de aranjarea lor reciprocă și de natura forțelor de interacțiune dintre ele. Din punct de vedere numeric, energia potențială a sistemului în poziția sa dată este egală cu munca pe care o vor produce forțele care acționează asupra sistemului atunci când sistemul se deplasează din această poziție în care se presupune convențional că energia potențială este zero (E n \u003d 0 ). Conceptul de „energie potențială” are loc numai pentru sistemele conservatoare, adică. sisteme în care munca forţelor care acţionează depinde numai de poziţia iniţială şi finală a sistemului.

Deci, pentru o sarcină de greutate P, ridicată la o înălțime h, energia potențială va fi egală cu E n = Ph (E n = 0 la h = 0); pentru o sarcină atașată unui arc, E n = kΔl 2 / 2, unde Δl este extensia (compresia) arcului, k este coeficientul de rigiditate al acestuia (E n = 0 la l = 0); pentru două particule cu mase m 1 și m 2 atrase conform legii gravitației universale, , unde γ este constanta gravitațională, r este distanța dintre particule (E n = 0 ca r → ∞).

Termenul „muncă” în mecanică are două semnificații: lucru ca proces în care o forță mișcă un corp care acționează la un unghi diferit de 90°; munca este o mărime fizică egală cu produsul dintre forță, deplasare și cosinusul unghiului dintre direcția forței și deplasare:

Lucrul este zero atunci când corpul se mișcă prin inerție (F = 0), când nu există mișcare (s = 0) sau când unghiul dintre mișcare și forță este de 90° (cos a = 0). Unitatea de lucru SI este joule (J).

1 joule este munca efectuată de o forță de 1 N atunci când un corp se mișcă 1 m de-a lungul liniei de acțiune a forței. Pentru a determina viteza de lucru, introduceți valoarea „putere”.

Puterea este o cantitate fizică egală cu raportul dintre munca efectuată într-o anumită perioadă de timp și această perioadă de timp.

Distingeți puterea medie pe o perioadă de timp:

și puterea instantanee la un moment dat:

Deoarece munca este o măsură a schimbării energiei, puterea poate fi definită și ca rata de modificare a energiei unui sistem.

Unitatea SI pentru putere este watul, care este egal cu un joule pe secundă.

Legea conservării energiei este o lege fundamentală a naturii, stabilită empiric și constând în faptul că pentru un sistem fizic izolat se poate introduce o mărime fizică scalară, care este în funcție de parametrii sistemului și numită energie, care este conservată în timp. Deoarece legea conservării energiei nu se referă la cantități și fenomene specifice, ci reflectă un model general care este aplicabil peste tot și întotdeauna, ea poate fi numită nu lege, ci principiul conservării energiei.

La cursul de fizică de clasa a VII-a, ați studiat cel mai simplu tip de mișcare - mișcare uniformă în linie dreaptă. Cu o astfel de mișcare, viteza corpului era constantă și corpul parcurgea aceleași căi pentru orice intervale de timp egale.

Majoritatea mișcărilor, însă, nu pot fi considerate uniforme. În unele părți ale corpului pot avea o viteză mai mică, în altele - una mai mare. De exemplu, un tren care părăsește o gară începe să se miște din ce în ce mai repede. Apropiindu-se de gară, el, dimpotrivă, încetinește mișcarea.

Să facem un experiment. Instalăm un picurător pe cărucior, din care cad la intervale regulate picături de lichid colorat. Să punem acest cărucior pe o scândură înclinată și să-l dăm drumul. Vom vedea că distanța dintre urmele lăsate de picături va deveni din ce în ce mai mare pe măsură ce căruciorul se mișcă în jos (Fig. 3). Aceasta înseamnă că căruciorul parcurge distanțe inegale în intervale de timp egale. Viteza căruciorului crește. Mai mult, după cum se poate dovedi, pentru aceleași intervale de timp, viteza unui cărucior care se deplasează în jos pe o placă înclinată crește tot timpul cu aceeași valoare.

Dacă viteza corpului în timpul mișcării inegale pentru orice intervale egale de timp se schimbă în același mod, atunci mișcarea se numește accelerată uniform.

Deci, de exemplu, experimentele au stabilit că viteza oricărui corp în cădere liberă (în absența rezistenței aerului) crește cu aproximativ 9,8 m / s la fiecare secundă, adică dacă la început corpul a fost în repaus, apoi la o secundă după pornire. de cădere va avea viteza de 9,8 m/s, după încă o secundă - 19,6 m/s, după încă o secundă - 29,4 m/s etc.

O mărime fizică care arată cât de mult se modifică viteza unui corp pentru fiecare secundă de mișcare uniform accelerată se numește accelerație.

a - accelerare.

Unitatea de accelerație în SI este o astfel de accelerație la care pentru fiecare secundă viteza corpului se modifică cu 1 m / s, adică metru pe secundă pe secundă. Această unitate este desemnată 1 m/s 2 și se numește „metru pe secundă pătrat”.

Accelerația caracterizează rata de schimbare a vitezei. Dacă, de exemplu, accelerația corpului este de 10 m / s 2, atunci aceasta înseamnă că pentru fiecare secundă viteza corpului se modifică cu 10 m / s, adică de 10 ori mai rapid decât cu o accelerație de 1 m / s 2 .

Exemple de accelerații întâlnite în viața noastră pot fi găsite în Tabelul 1.


Cum se calculează accelerația cu care corpurile încep să se miște?

Să se știe, de exemplu, că viteza unui tren electric care iese din gară crește cu 1,2 m/s în 2 s. Apoi, pentru a afla cât de mult crește în 1 s, trebuie să împărțiți 1,2 m / s la 2 s. Vom obține 0,6 m/s 2. Aceasta este accelerația trenului.

Deci, pentru a găsi accelerația unui corp care începe o mișcare uniform accelerată, este necesar să se împartă viteza dobândită de corp la timpul în care această viteză a fost atinsă:

Să notăm toate cantitățile incluse în această expresie cu litere latine:

a - accelerație; v - viteza dobandita; t - timp.

Apoi formula pentru determinarea accelerației poate fi scrisă după cum urmează:

Această formulă este valabilă pentru mișcarea uniform accelerată dintr-o stare de repaus, adică atunci când viteza inițială a corpului este zero. Viteza inițială a corpului se notează cu formula (2.1), astfel, este valabil să se toarne, cu condiția ca v 0 = 0.

Dacă zero nu este viteza inițială, ci viteza finală (care se notează simplu prin litera v), atunci formula de accelerație ia forma:

În această formă, formula de accelerație este utilizată în cazurile în care un corp cu o anumită viteză v 0 începe să se miște din ce în ce mai lent până când se oprește în sfârșit (v \u003d 0). Prin această formulă, de exemplu, vom calcula accelerația la frânarea mașinilor și a altor vehicule. Prin momentul t ne referim la timpul de decelerare.

La fel ca viteza, accelerația corpului este caracterizată nu numai de o valoare numerică, ci și de direcție. Aceasta înseamnă că accelerația este, de asemenea, o mărime vectorială. Prin urmare, în figuri este reprezentat ca o săgeată.

Dacă viteza corpului în timpul mișcării rectilinie uniform accelerate crește, atunci accelerația este direcționată în aceeași direcție cu viteza (Fig. 4, a); dacă viteza corpului în timpul acestei mișcări scade, atunci accelerația este îndreptată în sens opus (Fig. 4, b).

În mișcare rectilinie uniformă, viteza corpului nu se modifică. Prin urmare, nu există o accelerație în timpul unei astfel de mișcări (a = 0) și nu poate fi prezentată în figuri.

1. Ce mișcare se numește uniform accelerată? 2. Ce este accelerația? 3. Ce caracterizează accelerația? 4. În ce cazuri este accelerația egală cu zero? 5. Care este formula pentru accelerarea unui corp în timpul mișcării accelerate uniform dintr-o stare de repaus? 6. Care este formula pentru accelerarea corpului când viteza scade la zero? 7. Care este direcția accelerației în mișcare rectilinie uniform accelerată?

Sarcina experimentală. Folosind o riglă ca plan înclinat, așezați o monedă pe marginea de sus și eliberați. Se va mișca moneda? Dacă da, cum - uniform sau uniform accelerat? Cum depinde de unghiul riglei?