Примеры поступательного движения
| Объект | Описание |
|---|---|
| Автомобиль на прямой дороге | Когда автомобиль движется по прямой дороге без поворотов или изменения скорости, его движение является примером поступательного движения. |
| Метроном | Метроном, используемый в музыке для подсчета ритма, перемещается в поступательном движении от одной точки к другой. |
| Эскалатор | Эскалатор, который движется вверх или вниз, также является примером поступательного движения. |
| Лифт | Лифт, который перемещается вертикально в здании, также движется с поступательной скоростью. |
Все эти примеры демонстрируют объекты, которые движутся без поворотов и изменений скорости в течение определенного времени, что позволяет нам определить их поступательную скорость.
Поступательная скорость своими словами для детей
Поступательная скорость — это скорость, с которой самолет движется вперед. Когда самолет летит, он двигается вперед, чтобы достичь своего пункта назначения. Эта скорость измеряется в километрах в час.
Представь себе, что ты едешь на велосипеде. Когда ты педалируешь, чтобы двигаться вперед, ты двигаешься со скоростью. То же самое происходит и с самолетом. Он использует свои двигатели, чтобы двигаться вперед и лететь.
Если ты летишь на самолете со скоростью 500 километров в час, это значит, что самолет каждый час пролетает 500 километров вперед. Это очень быстро! Скорость самолета может меняться в зависимости от погоды или других условий.
Поступательная скорость важна для того, чтобы самолет мог доставить нас в нужное место быстро и безопасно. Когда мы летим на самолете, мы хотим, чтобы он двигался вперед со скоростью, достаточной для того, чтобы добраться до места назначения вовремя.
Чтобы управлять скоростью самолета, пилоты используют рычаги и педали в кабине управления. Они могут увеличивать или уменьшать скорость, в зависимости от того, как им нужно перемещаться.
Итак, поступательная скорость — это скорость, с которой самолет движется вперед. Она измеряется в километрах в час и очень важна для того, чтобы самолет мог доставить нас в нужное место быстро и безопасно.
Используемая литература:Всемирная история авиации (Всемирная история).Соболева Г.А., Рычкова Ю.В. — М: Вече, 2002.С.М.Егер, А.М.Матвиенко, И.А.Шаталов. Основы авиационной техники: Учебник (Под ред. И.А.Шаталова) -М: Машиностроение, 2003.Изаксон А.М. Советское вертолетостроение. -М: Машиностроение, 1981.Шунков В.Н. Боевые вертолеты.- Мн.: Харвест, 1999.Развитие самолетов мира/ Р.И.Виноградов, А.Н.Пономарев, -М: Машиностроение, 1991.Военная авиация. Иллюстрированный авиационный справочник на компакт-диске. Издательство «Media 2000Значение термина Поступательная скорость на academic.ru
Связь поступательного и вращательного движений
Существует тесная связь между поступательным и вращательным движениями. Для начала, необходимо отметить, что любое вращательное движение можно представить как поступательное движение точек находящихся на теле. Это означает, что при вращении тела вокруг оси, все точки тела движутся по окружностям с различными радиусами и скоростями.
Другим примером связи между поступательным и вращательным движениями является момент инерции. Момент инерции — это физическая величина, определяющая инертность тела относительно оси вращения. Чем больше момент инерции, тем труднее изменить скорость вращения тела вокруг оси. Момент инерции зависит не только от массы тела, но и от распределения массы относительно оси вращения. Поэтому, для вычисления момента инерции тела необходимо учитывать и поступательное движение его точек.
Таким образом, поступательное и вращательное движения тесно взаимосвязаны и связаны через физические величины, такие как масса тела, радиус и скорость движения точек тела. Понимание этой связи позволяет более глубоко изучать и анализировать движение тел и решать различные физические задачи.
Свободное падение (ускорение свободного падения)
Свободное падение – это движение тела в безвоздушном пространстве под действием только силы тяжести.
Все тела при свободном падении независимо от массы падают с одинаковым ускорением, называемым ускорением свободного падения.
Ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли (вертикально вниз).
Обозначение – \( g \), единицы измерения – м/с2.
Важно! \( g \) = 9,8 м/с2, но при решении задач считается, что \( g \) = 10 м/с2
Движение тела по вертикали
Тело падает вниз, вектор скорости направлен в одну сторону с вектором ускорения свободного падения:
Если тело падает вниз без начальной скорости, то \( v_0 \) = 0.
Время падения рассчитывается по формуле:
Тело брошено вверх:
Если брошенное вверх тело достигло максимальной высоты, то \( v \) = 0.
Время подъема рассчитывается по формуле:
Движение тела, брошенного горизонтально
Движение тела, брошенного горизонтально, можно представить как суперпозицию двух движений:
- равномерного движения по горизонтали со скоростью \( v_0=v_{0x} \);
- равноускоренного движения по вертикали с ускорением свободного падения \( g \) и без начальной скорости \( v_{0y}=0 \).
Уравнение скорости:
Уравнение координаты:
Скорость тела в любой момент времени:
Дальность полета:
Угол между вектором скорости и осью ОХ:
Движение тела, брошенного под углом к горизонту (баллистическое движение)
Движение тела, брошенного под углом к горизонту, можно представить как суперпозицию двух движений:
- равномерного движения по горизонтали;
- равноускоренного движения по вертикали с ускорением свободного падения.
Уравнение скорости:
Уравнение координаты:
Скорость тела в любой момент времени:
Угол между вектором скорости и осью ОХ:
Время подъема на максимальную высоту:
Максимальная высота подъема:
Время полета:
Максимальная дальность полета:
Важно!
При движении вверх вертикальная составляющая скорости будет уменьшаться, т. е
тело вдоль вертикальной оси движется равнозамедленно.
При движении вниз вертикальная составляющая скорости будет увеличиваться, т. е. тело вдоль вертикальной оси движется равноускоренно.
Скорость \( v_0 \), с которой тело брошено с Земли, будет равна скорости, с которой оно упадет на Землю. Угол \( \alpha \), под которым тело брошено, будет равен углу, под которым оно упадет.
При решении задач на движение тела, брошенного под углом к горизонту, важно помнить, что в точке максимального подъема проекция скорости на ось ОУ равна нулю:
Это облегчает решение задач:
Ускорение поступательного движения: как рассчитать и что оно означает
Ускорение поступательного движения можно рассчитать с помощью формулы:
Где a — ускорение, v — конечная скорость, v — начальная скорость, и t — время.
Обратим внимание, что ускорение имеет как величину, так и направление. Если тело движется в положительном направлении оси, ускорение также будет положительным
Если тело движется в противоположном направлении оси, ускорение будет отрицательным.
Ускорение может иметь различные значения в разных точках траектории движения тела. Также, ускорение может быть постоянным или изменяться со временем. Например, в случае постоянного ускорения, значение ускорения будет одинаковым в любой точке движения.
Значение ускорения важно для понимания изменения скорости тела и его движения в целом. Чем больше значение ускорения, тем быстрее меняется скорость тела
Ускорение также может быть использовано для расчета силы, действующей на тело в соответствии со вторым законом Ньютона.
Итак, ускорение играет ключевую роль в описании и анализе поступательного движения. Рассчитывать его можно с помо
Равномерное движение
Равномерное движение – это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает равные перемещения.
Скорость при равномерном движении – величина, равная отношению перемещения к промежутку времени, за которое это перемещение произошло:
Проекция вектора скорости на ось ОХ:
Проекция вектора скорости на координатную ось равна быстроте изменения данной координаты:
График скорости (проекции скорости)
График скорости (проекции скорости) представляет собой зависимость скорости от времени:
График скорости при равномерном движении – прямая, параллельная оси времени.
График 1 лежит над осью \( t \), тело движется по направлению оси ОХ.
Графики 2 и 3 лежат под осью \( t \), тело движется против оси ОХ.
Перемещение при равномерном движении – это величина, равная произведению скорости на время:
Проекция вектора перемещения на ось ОХ:
График перемещения (проекции перемещения)
График перемещения (проекции перемещения) представляет собой зависимость перемещения от времени:
График перемещения при равномерном движении – прямая, выходящая из начала координат.
График 1 лежит над осью \( t \), тело движется по направлению оси ОХ.
Графики 2 и 3 лежат под осью \( t \), тело движется против оси ОХ.
По графику зависимости скорости от времени можно определить перемещение, пройденное телом за время \( t \). Для этого необходимо определить площадь фигуры под графиком (заштрихованной фигуры).
Координата тела при равномерном движении рассчитывается по формуле:
График координаты представляет собой зависимость координаты от времени: \( x=x(t) \).
График координаты при равномерном движении – прямая.
График 1 направлен вверх, тело движется по направлению оси ОХ:
График 2 параллелен оси ОХ, тело покоится.
График 3 направлен вниз, тело движется против оси ОХ:
Движение тела под действием постоянной силы и его особенности
Под воздействием постоянной силы, тело начинает двигаться с постоянным ускорением. Ускорение тела определяется по закону Ньютона:
a = F / m
где a — ускорение тела, F — сила, действующая на тело, m — масса тела.
Одна из главных особенностей поступательного движения под действием постоянной силы заключается в том, что ускорение и направление движения тела связаны прямой пропорциональностью. Если на тело действует сила, направленная вдоль его оси движения, то тело будет двигаться с постоянным ускорением в этом направлении.
Еще одной важной особенностью поступательного движения под действием постоянной силы является то, что ускорение тела сохраняется постоянным, если на тело не действуют другие силы или если их сумма равна нулю. Это известно как первый закон Ньютона или закон инерции
Поступательное движение под действием постоянной силы применимо во многих физических явлениях, таких как движение автомобилей, ракет и падение тел под действием гравитационной силы.
Важно отметить, что в реальных условиях могут существовать факторы, которые могут влиять на движение тела, такие как сопротивление среды или трение. Однако, при достаточно малых скоростях и на коротких интервалах времени, эти факторы могут быть пренебрежены, и движение тела будет приближено к идеализированному поступательному движению
Принципы поступательного движения
Один из основных принципов поступательного движения — принцип инерции. Согласно ему, тело сохраняет свою скорость и направление движения, если на него не действуют внешние силы. Таким образом, если тело движется с некоторой скоростью, оно будет двигаться до тех пор, пока не возникнет внешнее действие.
Для описания поступательного движения и изменения его скорости используется принцип динамики. Согласно этому принципу, изменение скорости тела пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе. Таким образом, сила, равная массе тела, умноженной на его ускорение, приводит к изменению его скорости.
Еще одним принципом поступательного движения является закон сохранения импульса. Согласно ему, сумма импульсов системы тел остается постоянной, если на систему не действуют внешние силы. Импульс тела определяется произведением его массы на его скорость.
Для описания поступательного движения и его характеристик используется также закон Ньютона о движении. Согласно этому закону, сила, действующая на тело, равна произведению его массы на ускорение. Таким образом, можно определить силу, необходимую для изменения скорости тела или его остановки.
| Принцип | Описание |
|---|---|
| Принцип инерции | Тело сохраняет свою скорость и направление движения, если на него не действуют внешние силы. |
| Принцип динамики | Изменение скорости тела пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе. |
| Закон сохранения импульса | Сумма импульсов системы тел остается постоянной, если на систему не действуют внешние силы. |
| Закон Ньютона о движении | Сила, действующая на тело, равна произведению его массы на ускорение. |
Примеры задач по поступательному движению в физике 10 класс: практическое применение
Поступательное движение в физике 10 класс имеет практическое применение в различных областях нашей жизни. Рассмотрим несколько примеров задач, где понимание этого физического явления играет важную роль.
Пример 1:
Автомобиль движется с постоянной скоростью 60 км/ч. Через сколько времени он пройдет расстояние 120 км?
Данная задача связана с практическими ситуациями, когда нам необходимо определить время, за которое происходит перемещение на определенное расстояние. В данном случае, чтобы решить задачу, мы можем использовать формулу: время равно расстояние, поделенное на скорость. Имея данные: расстояние = 120 км и скорость = 60 км/ч, мы можем рассчитать время:
Время = 120 км / 60 км/ч = 2 часа
Ответ: автомобиль пройдет расстояние 120 км за 2 часа.
Пример 2:
Тело начинает свое движение с ускорением 2 м/с^2. За какое время оно достигнет скорости 10 м/с, если начальная скорость равна 0 м/с?
Эта задача связана с пониманием процесса изменения скорости и времени во время движения с ускорением. Для решения данной задачи мы можем использовать формулу: время равно разница в скоростях, поделенная на ускорение. Имея данные: начальная скорость = 0 м/с, конечная скорость = 10 м/с и ускорение = 2 м/с^2, мы можем рассчитать время:
Время = (10 м/с — 0 м/с) / 2 м/с^2 = 5 секунд
Ответ: тело достигнет скорости 10 м/с за 5 секунд.
Пример 3:
Мальчик бежит со скоростью 8 м/с по прямой дороге. Через какое расстояние он пробежит за 30 секунд?
Данная задача связана с определением расстояния, пройденного во время движения с постоянной скоростью. В данном случае, чтобы решить задачу, мы можем использовать формулу: расстояние равно скорость, умноженная на время. Имея данные: скорость = 8 м/с и время = 30 секунд, мы можем рассчитать расстояние:
Расстояние = 8 м/с * 30 секунд = 240 м
Ответ: мальчик пробежит расстояние 240 м за 30 секунд.
Приведенные примеры задач по поступательному движению в физике 10 класс являются лишь небольшой частью из множества практических применений этого физического явления. На практике, знание этих принципов помогает в решении различных задач и проблем, связанных с перемещением тел в пространстве.
Классическая механика[]
Кинематика сложного движения точки
Скорость
- Основная статья: Теорема о сложении скоростей
Основные задачи кинематики сложного движения заключаются в установлении зависимостей между кинематическими характеристиками абсолютного и относительного движений точки (или тела) и характеристиками движения подвижной системы отсчета, то есть переносного движения. Для точки эти зависимости являются следующими: абсолютная скорость точки равна геометрической сумме относительной и переносной скоростей, то есть
- v→=v→r+v→e{\displaystyle \vec v=\vec v^r + \vec v^e}.
Ускорение
- Основная статья: Теорема Кориолиса
Связь ускорений можно найти путём дифференцирования связи для скоростей, не забывая, что координатные векторы подвижной системы координат также могут зависеть от времени.
Абсолютное ускорение точки равно геометрической сумме трёх ускорений — относительного, переносного и кориолисова, то есть
- w→a=w→r+w→e+2ω→×v→r{\displaystyle \vec w^a=\vec {w}^r + \vec {w}^e + 2\left}.
Кинематика сложного движения тела
Для твёрдого тела, когда все составные (то есть относительные и переносные) движения являются поступательными, абсолютное движение также является поступательным со скоростью, равной геометрической сумме скоростей составных движений. Если составные движения тела являются вращательными вокруг осей, пересекающихся в одной точке (как, например, у гироскопа), то результирующее движение также является вращательным вокруг этой точки с мгновенной угловой скоростью, равной геометрической сумме угловых скоростей составных движений. Если же составными движениями тела являются и поступательные, и вращательные, то результирующее движение в общем случае будет слагаться из серии мгновенных винтовых движений.
Рассчитать взаимосвязь скоростей разных точек твёрдого тела в разных системах отсчёта можно с помощью комбинирования формулы сложения скоростей и формулы Эйлера для связи скоростей точек твёрдого тела. Связь ускорений находится простым дифференцированием полученного векторного равенства по времени.
При рассмотрении движения в неинерциальной СО нарушаются первые 2 закона Ньютона. Чтобы обеспечить формальное их выполнение, обычно вводятся дополнительные, фиктивные (не существующие на самом деле), силы инерции: переносная сила и сила Кориолиса. Выражения для этих сил получаются из связи ускорений (предыдущий раздел).
Графики поступательного движения: как строить и интерпретировать результаты
Для построения графиков поступательного движения необходимо знать несколько ключевых величин. Во-первых, это время (t), которое откладывается по оси абсцисс (горизонтальной оси). Во-вторых, это перемещение (s), которое откладывается по оси ординат (вертикальной оси). Также, при необходимости, можно отложить другие величины, такие как скорость (v) или ускорение (a).
Построение графика осуществляется путем отметок данных в соответствующих точках, которые затем соединяются ломаной линией. В точках пересечения линий с осями можно определить начальное положение тела, его первоначальную скорость и ускорение. Кроме того, форма и наклон графика могут дать информацию о характере движения (равномерное, неравномерное, замедленное или ускоренное), а также о его скорости и ускорении.
Интерпретация графиков поступательного движения основана на различных законах и уравнениях физики. Например, равномерное прямолинейное движение характеризуется прямой линией графика пересечающей ось абсцисс под прямым углом. Ускорение определяется наклоном линии графика – чем круче наклон, тем больше ускорение.
Кроме того, на графике можно определить другие важные величины, такие как скорость и перемещение. Скорость определяется как тангенс угла наклона касательной к графику в заданной точке. Перемещение – это площадь, заключенная между графиком и осью абсцисс в заданном промежутке времени.
Важно понимать, что графики поступательного движения могут быть различными в зависимости от условий и параметров системы. Например, при изменении начальной скорости или ускорения форма и наклон графика могут быть совершенно разными
Поэтому, для более точного анализа и интерпретации графиков необходимо учитывать все параметры движения и применять соответствующие законы и уравнения.
| Величина | Обозначение | Единицы измерения |
|---|---|---|
| Время | t | секунды (с) |
| Перемещение | s | метры (м) |
| Скорость | v | метры в секунду (м/с) |
| Ускорение | a | метры в секунду в квадрате (м/с2) |
Графики поступательного движения позволяют наглядно представить и интерпретировать результаты физических экспериментов и расчетов. Они играют важную роль в изучении законов и уравнений движения, а также позволяют проводить анализ и оптимизацию движения тела в различных условиях.
Поступательное движение
При поступательном движении тело совершает переход из одного положения в другое без изменения своей ориентации. Оно перемещается на определенное расстояние за определенное время. Для описания поступательного движения применяются физические величины, такие как путь, скорость и ускорение.
Путь — это длина пройденного телом пути, измеряемая в метрах. Он может быть прямолинейным или криволинейным, в зависимости от траектории движения.
Скорость — это физическая величина, определяющая изменение пути за единицу времени. Она измеряется в метрах в секунду (м/c). Скорость поступательного движения может быть постоянной или изменяться со временем.
Ускорение — это физическая величина, определяющая изменение скорости за единицу времени. Оно измеряется в метрах в секунду в квадрате (м/c^2). Ускорение также может быть постоянным или переменным.
Для описания и изучения поступательного движения применяются различные методы, такие как графики зависимости пути, скорости и ускорения от времени. Изучение поступательного движения позволяет более глубоко понять принципы и законы, которыми регулируется движение тел в пространстве.
Как особая форма
Поступательное движение твердого тела можно рассматривать как особая форма движения, при которой все точки тела совершают одинаковые прямолинейные перемещения в одинаковые промежутки времени.
Все прочие виды движения твердого тела, такие как вращение, колебания и криволинейное движение, отличаются от поступательного и имеют свои особенности.
Поступательное движение является наиболее простым и понятным видом движения твердого тела, поэтому его изучение и анализ широко применяются в научных и инженерных расчетах для решения различных задач.
Как движение без вращения
Движение без вращения может происходить как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальном направлении. В первом случае тело перемещается по горизонтальной поверхности или по траектории, которая приближается к горизонтальной прямой. Во втором случае тело движется вверх или вниз, сохраняя свое направление и скорость.
Движение без вращения может быть равномерным или неравномерным. Равномерное движение без вращения характеризуется постоянной скоростью и равномерным изменением положения тела во времени. Неравномерное движение без вращения происходит с переменной скоростью и неравномерным изменением положения тела.
Для описания движения без вращения используются различные понятия, такие как траектория, скорость, ускорение и сила. Траектория представляет собой путь, по которому перемещается тело. Скорость определяется изменением положения тела в единицу времени. Ускорение показывает, как быстро меняется скорость тела. Сила может воздействовать на тело, изменяя его движение без вращения.
Движение без вращения имеет широкое применение в науке и технике. Оно используется в механике, физике, аэродинамике и других областях, где необходимо изучать и анализировать движение твердых тел. Кроме того, движение без вращения играет важную роль в повседневной жизни, например, при движении автомобиля или человека.
Описание
Понятия из физики:
- Материальная точка — часть тела или предмет с небольшими параметрами и массой, которые не принимаются в учет при изучении процесса. Это величина, которой в физике пренебрегают.
- Перемещение — это расстояние, пройденное материальной точкой из одной координаты в другую. Понятие не следует путать с движением, так как в физике это определение пути.
- Пройденный путь — это участок, который прошел предмет. Что такое пройденный путь рассматривает раздел физики под названием «Кинематика».
- Траектория в пространстве — это прямая или ломаная линия, по которой объект проходит путь. Представить, что такое траектория, согласно определению из области физики, можно мысленно начертив линию.
- Механическим называют перемещение по заданной траектории.
Внимание!
Взаимодействие тел осуществляется по законам механики, и этот раздел называется кинематикой. Понять, что такое система координат, и что такое траектория на практике?. Понять, что такое система координат, и что такое траектория на практике?
Понять, что такое система координат, и что такое траектория на практике?
Достаточно мысленно найти точку в пространстве и от нее провести координатные оси, относительно ее будет двигаться предмет по ломаной или прямой линии, причем виды движения тоже будут разные, в их числе поступательное, осуществляемое при колебании и вращении.
Например, кот находится в комнате, перемещается к любому объекту или изменяет свое нахождение в пространстве, двигаясь по разным траекториям.
Расстояние между объектами может отличаться, так как выбранные траектории неодинаковые.
Поступательное движение твердого тела в теоретической механике
Поступательное движение твердого тела:
До сих пор мы изучали движения одной материальной точки. Перейдем теперь к изучению движения твердого тела. Начнем с изучения простого вида движения тела—поступательного, а затем рассмотрим более сложные виды его движений.
Движение тела называется поступательным, если любая прямая, неизменно связанная с телом, перемещается параллельно самой себе. Примерами поступательного движения тела могут служить движение кузова вагона на прямолинейном участке пути, движение поршня внутри цилиндра и пр.
Пусть тело А (рис. 160) движется поступательно.
Возьмем две любые точки твердого тела
Выразим скорости
Но так как
Отсюда следует, что при поступательном движении тела все его точки описывают конгруэнтные кривые, имеют равные скорости, а следовательно, и равные ускорения.
Поэтому, изучение поступательного движения тела может быть сведено к изучению движения одной его какой-либо точки. Следовательно, все выводы, полученные при исследовании движения одной точки, могут быть распространены на случай поступательного движения тела.
Задача:
Клавиша соломотряса АВ соединена шарнирно в точках А и В с одинаковыми кривошипами OA и
240 об/мин
Определить скорость и ускорение любой точки М клавиши, если
Решение. При равенстве длин кривошипов и одинаковом числе их оборотов клавиша АВ движется поступательно, а поэтому точка М движется тождественно с точками А и В. Скорость и ускорение точки А находим по формулам (89) и (91):
но так как по формуле (94):
Скорость и ускорение точки М, равные скорости и ускорению точки А, показаны на рисунке 161.
Рассмотрение движения
Для рассмотрения поступательного движения важными характеристиками являются скорость и ускорение тела. Скорость — это величина, определяющая изменение позиции тела в единицу времени. Ускорение — это изменение скорости в единицу времени. Взаимодействия между телами или применяемая сила могут изменить скорость и направление поступательного движения.
Рассмотрение поступательного движения позволяет нам установить зависимость между движением тела и воздействующими на него силами. Силы, такие как тяготение или трение, могут оказывать влияние на скорость и ускорение тела. Понимание этих факторов помогает в дальнейшем прогнозировать и предсказывать движение твердого тела и принимать необходимые меры для его контроля и управления.
Как движение в физике
В физике существуют различные виды движения, включая поступательное, вращательное и колебательное. Поступательное движение характеризуется тем, что все точки объекта перемещаются параллельно друг другу. Вращательное движение, в свою очередь, происходит вокруг оси и характеризуется угловой скоростью и угловым ускорением. Колебательное движение представляет собой перемещение объекта вокруг некоторого равновесного положения.
Для описания движения в физике используются различные законы и формулы. Например, для поступательного движения применяется закон Ньютона, который связывает силу, массу и ускорение объекта. Для вращательного движения используются законы сохранения момента импульса и энергии.
Движение в физике изучается не только в теоретическом аспекте, но и в прикладных областях. Например, в механике используются знания о движении для решения различных задач, связанных с двигателями, машинами и прочими механизмами. Также с помощью физических принципов и законов движения разрабатываются различные транспортные средства и инженерные конструкции.
Как движение в механике
Движение твердого тела – это движение объекта, у которого все точки остаются на постоянном расстоянии друг от друга при перемещении. Это типичная форма движения для большинства материальных объектов вокруг нас.
Поступательное движение твердого тела – это такое движение, когда все точки тела перемещаются по прямой линии, сохраняя при этом свое направление. Это наиболее простой и понятный вид движения.
Для описания поступательного движения твердого тела используется ряд понятий и законов механики, таких как скорость, ускорение, инерция, закон Ньютона и другие. Изучение поступательного движения позволяет более глубоко понять основные законы и принципы механики.
Принципы ускорения в поступательном движении
Ускорение в физике определяется как изменение скорости объекта с течением времени. В поступательном движении, когда объект перемещается вдоль прямой линии, принципы ускорения играют ключевую роль в изучении его движения.
Вот несколько принципов, которые определяют ускорение в поступательном движении:
- 1. Закон инерции: Если на объект не действуют внешние силы или результат их действия компенсируется другими силами, то его скорость остается постоянной. Это означает, что ускорение объекта в данном случае равно нулю.
- 2. Закон Ньютона: Если на объект действует ненулевая сила, то его скорость будет меняться в направлении и величине в соответствии с вторым законом Ньютона: сила равна произведению массы объекта на его ускорение (F = m * a). Если сила направлена вдоль оси движения объекта, то его ускорение будет постепенно увеличиваться или уменьшаться, в зависимости от того, какая сила действует на объект.
- 3. Закон взаимодействия и противодействия: По третьему закону Ньютона, действие и противодействие равны и противоположны по направлению. Это значит, что если объект оказывает силу на другой объект, то другой объект оказывает равную по величине и противоположно направленную силу на первый объект. В результате, движение каждого из объектов будет меняться с течением времени.
- 4. Постоянное ускорение: В некоторых случаях, ускорение объекта может быть постоянным. Это происходит, когда сила, действующая на объект, также является постоянной. В таком случае, скорость объекта будет равномерно увеличиваться или уменьшаться, и ускорение будет постоянным в течение всего движения.
Понимание этих принципов ускорения в поступательном движении позволяет физикам анализировать и прогнозировать движение объектов с высокой точностью
Это важное понятие в физике, которое находит применение в различных областях, таких как автомобильная промышленность, аэрокосмическая инженерия и многое другое
Поступательное движение в физике — виды, формулы и определения с примерами
Поступательное движение:
В природе, технике, быту существует много видов механического движения тел. Простейшим из них является поступательное движение.
Движение автомобиля на прямолинейном участке дороги, движение поршня в цилиндре двигателя автомобиля, движение ящика, который мы выдвигаем из стола — это примеры поступательного движения. Во время поступательного движения любое выделенное направление в движущемся теле, например планка в выдвижном ящике, остаётся параллельным своему исходному положению. На рисунке 1 показано поступательное движение карандаша — видим, что в разные моменты движения карандаши параллельны.
Если непрерывно фиксировать в пространстве положения определённой материальной точки подвижного тела, то получим линию, которую называют траекторией движения.
Траектория — это мнимая линия, которую описывает материальная точка во время движения.
На рисунке 1 показаны траектории трёх точек карандаша при поступательном движении — видим, что все они имеют одинаковые форму и длину. Поэтому чтобы изучить поступательное движение тела, достаточно изучить — движение одной из его точек.
Когда материальная точка движется вдоль прямой, то такое движение называют прямолинейным, а если траектория точки кривая, — криволинейным.
Часто траекторию тела можно наблюдать наглядно — карандаш во время письма оставляет след на бумаге—траекторию движения кончика грифеля (рис. 2). Траекторию полёта самолёта определяем по его следу в небе (рис. 3).
Форма траектории зависит от выбора тела отсчёта. Например, относительно Земли траектория движения Луны является окружностью, а относительно Солнца — линией сложной формы.
В дальнейшем, если не указаны другие тела отсчёта, будем рассматривать движение тел относительно Земли.
Когда тело движется по своей траектории, то длина её пройденного участка со временем увеличивается.
Длину траектории, которую тело описывает во время движения за определённый интервал времени, называют путём.
Путь обозначают малой латинской буквой
одинметр (1 м)
s
На практике пользуются также другими единицами пути:
- 1 м = 100 см = 1000 мм;
- 1 км = 1000 м = 100 000 см = 1 000 000 мм;
- 1 см = 0,01 м;
- 1 мм = 0,001 м.
Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью
Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью – простейший вид криволинейного движения.
Траектория движения – окружность. Вектор скорости направлен по касательной к окружности.
Модуль скорости тела с течением времени не изменяется, а ее направление при движении по окружности в каждой точке изменяется, поэтому движение по окружности – это движение с ускорением.
Ускорение, которое изменяет направление скорости, называется центростремительным.
Центростремительное ускорение направлено по радиусу окружности к ее центру.
Центростремительное ускорение – это ускорение, характеризующее быстроту изменения направления вектора линейной скорости.
Обозначение – \( a_{цс} \), единицы измерения – м/с2.
Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью является периодическим движением, т. е. его координата повторяется через равные промежутки времени.Период – это время, за которое тело совершает один полный оборот.
Обозначение – \( T \), единицы измерения – с.
где \( N \) – количество оборотов, \( t \) – время, за которое эти обороты совершены.Частота вращения – это число оборотов за единицу времени.
Обозначение – \( \nu \), единицы измерения – с–1 (Гц).
Период и частота – взаимно обратные величины:
Линейная скорость – это скорость, с которой тело движется по окружности.
Обозначение – \( v \), единицы измерения – м/с.
Линейная скорость направлена по касательной к окружности:
Угловая скорость – это физическая величина, равная отношению угла поворота к времени, за которое поворот произошел.
Обозначение – \( \omega \), единицы измерения – рад/с .
Направление угловой скорости можно определить по правилу правого винта (буравчика).
Если вращательное движение винта совпадает с направлением движения тела по окружности, то поступательное движение винта совпадает с направлением угловой скорости.
Связь различных величин, характеризующих движение по окружности с постоянной по модулю скоростью:
Важно!
При равномерном движении тела по окружности точки, лежащие на радиусе, движутся с одинаковой угловой скоростью, т. к. радиус за одинаковое время поворачивается на одинаковый угол
А вот линейная скорость разных точек радиуса различна в зависимости от того, насколько близко или далеко от центра они располагаются:
радиус за одинаковое время поворачивается на одинаковый угол. А вот линейная скорость разных точек радиуса различна в зависимости от того, насколько близко или далеко от центра они располагаются:
Если рассматривать равномерное движение двух сцепленных тел, то в этом случае одинаковыми будут линейные скорости, а угловые скорости тел будут различны в зависимости от радиуса тела:
Когда колесо катится равномерно по дороге, двигаясь относительно нее с линейной скоростью \( v_1 \), и все точки обода колеса движутся относительно его центра с такой же линейной скоростью \( v_1 \), то относительно дороги мгновенная скорость разных точек колеса различна.
Мгновенная скорость нижней точки \( (m) \) равна нулю, мгновенная скорость в верхней точке \( (n) \) равна удвоенной скорости \( v_1 \), мгновенная скорость точки \( (p) \), лежащей на горизонтальном радиусе, рассчитывается по теореме Пифагора, а мгновенная скорость в любой другой точке \( (c) \) – по теореме косинусов.