Მოძრაობა სხეულის ქვეშ ქმედება სიმძიმის: განმარტება ფორმულა

სხეულის მოძრაობა ქვეშ სიმძიმის არის ცენტრალური თემა დინამიური ფიზიკა. ეს მონაკვეთი ეფუძნება დინამიკა სამი კანონები Newton, მან იცის, თუნდაც ჩვეულებრივი სკოლის მოსწავლე. შევეცადოთ გავიგოთ სათაური საფუძვლიანად, და სტატია, სადაც აღწერილია დეტალურად თითოეული მაგალითი დაგვეხმარება, რათა სასწავლო სხეულის მოძრაობა ქვეშ ძალა სიმძიმის, როგორც სასარგებლო.

პატარა ისტორია

ოდითგანვე, ადამიანი საინტერესოა თვალს სხვადასხვა მიმდინარე მოვლენების ჩვენი ცხოვრება. კაცობრიობის დიდი ხანია ვერ გამიგია, პრინციპები და მოწყობა ბევრ სისტემები, თუმცა, გრძელი გზა შეისწავლონ მსოფლიოს გარშემო გამოიწვია ჩვენი წინაპრების სამეცნიერო რევოლუცია. ამ დღეებში, როდესაც ტექნოლოგია ვითარდება წარმოუდგენელი სიჩქარე, თითქმის არ ვფიქრობ იმაზე, თუ როგორ უნდა იმოქმედონ ამ ან სხვა მექანიზმები.

იმავდროულად, ჩვენი წინაპრები ყოველთვის დაინტერესებული riddles ბუნებრივი პროცესებისა და სტრუქტურა მსოფლიოში, ეძებს პასუხებს ყველაზე რთული კითხვები, და არ შეწყვეტს უნდა ვისწავლოთ, მაგრამ არ იპოვოს პასუხები. მაგალითად, ცნობილი მეცნიერი გალილეო გალილეი მე -16 საუკუნეში უნდა დასვას შეკითხვა: "რატომ სხეულის ყოველთვის დაეცემა ქვემოთ, რა არის ძალა იზიდავს მათ ადგილზე?" In 1589 მან მთელი რიგი ექსპერიმენტები, რომლის შედეგები დაამტკიცა, რომ ძალიან ღირებული. მან დეტალურად კანონების უფასო შემოდგომაზე სხვადასხვა ორგანოების, სროლა ობიექტები ცნობილი კოშკი Pisa. კანონები, რომელსაც იგი ხელმძღვანელობდა, დაიხვეწა და ფორმულები უფრო დეტალურად კიდევ ერთი ცნობილი ბრიტანელი მეცნიერი - სერ Isaakom Nyutonom. რომ ის ფლობს სამ კანონი, რომელიც ეფუძნება პრაქტიკულად ყველა თანამედროვე ფიზიკაში.

ის ფაქტი, რომ კანონების მოძრაობის ორგანოების, აღწერილია 500-ზე მეტი წლის წინ, რომლებიც შესაბამისი დღემდე, არის ის, რომ ჩვენი პლანეტის ექვემდებარება იგივე კანონები. თანამედროვე ადამიანი უნდა იყოს მინიმუმ ზედაპირულად შეამოწმოს ძირითადი პრინციპები მოწყობა მსოფლიოში.

ძირითადი ცნებები დინამიკა და მხარდაჭერა

იმისათვის, რომ კარგად ესმით პრინციპები ამ მოძრაობის, თქვენ უნდა გაეცნოთ ზოგიერთი ცნებები. ამდენად, ყველაზე საჭირო თეორიული თვალსაზრისით:

• ურთიერთქმედება - არის გავლენა ორგანოების ერთმანეთის წინააღმდეგ, რომელშიც ცვლილება ხდება ან დასაწყისში მათი გადაადგილება ნათესავი ერთმანეთს. არსებობს ოთხი სახის ურთიერთქმედება: ელექტრომაგნიტური, სუსტი, ძლიერი და გრავიტაციული.
• სიჩქარე - ფიზიკური რაოდენობა მიუთითებს, სიჩქარე, რომლითაც სხეულის მოძრაობს. სიჩქარე არის ვექტორი, ანუ, არა მხოლოდ ღირებულება, არამედ მიმართულებით.
• აჩქარება - იმ რაოდენობას, რომლის გვიჩვენებს განაკვეთის ცვლილების სიჩქარე სხეულის გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. იგი ასევე არის ვექტორი რაოდენობა.
• ტრაექტორია გზა - მრუდი, და ზოგჯერ - სწორი ხაზი, რომელიც განსაზღვრავს სხეულის მოძრაობაში. ერთიანი სწორხაზოვანი მოძრაობის გზაზე შესაძლოა დაემთხვეს გადაადგილების ღირებულება.
• ბილიკი - ბილიკი სიგრძით, რომ არის, ისევე, როგორც სხეულის გაიმართა გარკვეული დროის.
• ინერციული მინიშნება სისტემა - გარემო, რომელშიც თქვენ ნიუტონის პირველი კანონი, რომ არის, სხეულის ინარჩუნებს იმპულსი, იმ პირობით, რომ სრულიად არ არსებობს რაიმე გარე ძალები.

აღნიშნული ცნებები არის საკმარისი კომპეტენტურად მიაპყროს ან წარუდგინოს სხეულის მოძრაობის სიმულაციური ზემოქმედების ქვეშ სიმძიმის.

რას ნიშნავს ძალა?

მოდით გადაადგილება, რათა ძირითადი კონცეფცია ჩვენი თემა. ამდენად, ძალა - ეს არის ღირებულება, მნიშვნელობა, რომელიც არის გავლენა და გავლენა ერთი სხეულის სხვა რაოდენობრივად. სიმძიმის - ეს არის ძალა, რომელიც მოქმედებს აბსოლუტურად ყველა ორგანოს მდებარეობს ან ახლოს ზედაპირზე ჩვენი პლანეტის. კითხვა: სად იგივე ძალა? პასუხი მდგომარეობს უნივერსალური გრავიტაციის.

რა არის სიმძიმის?

ნებისმიერი სხეულის დაზარალებული გრავიტაციული ძალა დედამიწაზე, რომელიც აძლევს მას გარკვეული დაჩქარება. Gravity ყოველთვის ვერტიკალური მიმართულებით ქვემოთ ცენტრში პლანეტაზე. სხვა სიტყვებით, ძალა სიმძიმის pulls ობიექტების მიმართ დედამიწის, ამიტომ რამ ყოველთვის ჩამონგრევის. გამოდის, რომ ძალა სიმძიმის - ეს არის სპეციალური შემთხვევაში გრავიტაციული ძალა. Newton მოუტანა ერთ-ერთი მთავარი ფორმულები მოძიებაში მოზიდვას ძალის ორ უწყებას შორის. ეს გამოიყურება ამგვარად: F = G * (მ ₁ x მ ₂₎ / რ ^2.

რა არის აჩქარების გამო სიმძიმის?

ორგანო, რომელიც გაათავისუფლეს გარკვეული სიმაღლე, ყოველთვის საფრენი ქვემოთ ქვეშ ძალა სიმძიმის. მოძრაობა სხეულის ზემოქმედების ქვეშ სიმძიმის ვერტიკალურად და ქვემოთ შეიძლება აღწერილი განტოლებების, სადაც ძირითადი მუდმივი იქნება ღირებულება დაჩქარება "G". ეს ღირებულება განისაზღვრება მხოლოდ ძალა სიმძიმის, და მისი ღირებულება დაახლოებით ტოლია 9,8 მ / წმ ^2. გამოდის, რომ სხეულის მსახიობი სიმაღლე ნულოვანი საწყისი სიჩქარე, გადავა ქვემოთ ღირებულება დაჩქარება "G".

მოძრაობა სხეულის ქვეშ ქმედება სიმძიმის: ფორმულა გადაჭრის

ძირითადი ფორმულა სიმძიმის დასკვნა ასეთია: F _{სიმძიმის} = m x g, სადაც m - არის სხეულის მასა, რომელსაც ძალა მოქმედებს, და "ზ" - თავისუფალი შემოდგომაზე აჩქარება (გაამარტივოს ამოცანების ეს ითვლება ტოლია 10 მ / წმ ²⁾ .

არსებობს რამდენიმე ფორმულები გამოიყენება მოძიებაში კონკრეტული უცნობი ერთად თავისუფალი მოძრაობის ორგანო. მაგალითად, იმისათვის, რომ გამოვთვალოთ გზას გადიოდა ორგანოს მიერ, აუცილებელია ჩაანაცვლებს ცნობილი ღირებულებების ამ ფორმულით: S = V ₀ x t + a x t ^2/2 (გეზი უდრის თანხა პროდუქტების საწყისი სიჩქარე გამრავლებული დრო და აჩქარების დროს კვადრატი, გაყოფილი 2).

განტოლებები აღწერს ვერტიკალური მოძრაობის ნაწილები

მოძრაობა სხეულის ზემოქმედების ქვეშ სიმძიმის ვერტიკალურად განტოლება, რომელიც ასეთია: x = x ₀ + v ₀ x t + a x t ^2/2 ამ სიტყვისთვის, ეს შესაძლებელია, რათა იპოვოს კოორდინატები სხეულის ცნობილი დროს. აუცილებელია უბრალოდ დაიკავა ცნობილი პრობლემაა ღირებულებები: დაწყებული ადგილმდებარეობა, საწყისი კურსი (თუ სხეული არ არის უბრალოდ გაათავისუფლეს, და მივიღებთ გარკვეული ძალა) და აჩქარება, ამ შემთხვევაში ეს უდრის აჩქარება გ.

ანალოგიურად შეიძლება და სიჩქარე ორგანო, რომელიც მოძრაობს ქვეშ სამოქმედო სიმძიმის. გამოხატვის მოძიების უცნობი რაოდენობით ნებისმიერ დროს: v = v ₀ + g x t (თავდაპირველი ღირებულება სიჩქარე შეიძლება იყოს ნულის ტოლია, მაშინ სიჩქარე იქნება ტოლი პროდუქტი გრავიტაციული აჩქარების ღირებულება დრო, რომელიც ორგანო მოძრაობა).

მოძრაობა ორგანოების მოქმედების სიმძიმის: გამოწვევები და გადაწყვეტილებები

გადაჭრაში ბევრი პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია სიმძიმის, ჩვენ გთავაზობთ შემდეგ გეგმა:

1. განსაზღვროს საკუთარი მოსახერხებელი ინერციული ათვლის ჩვეულებრივ აირჩიოს Earth, რადგან იგი აკმაყოფილებს ბევრი მოთხოვნებს ISO.
2. დახაზეთ პატარა ნახატი ან სურათი, რომელიც ასახავს მთავარი ძალები მოქმედებენ სხეულზე. მოძრაობა სხეულის ზემოქმედების ქვეშ სიმძიმის იღებს ესკიზის ან სქემა, რომელიც მიუთითებს იმ მიმართულებით, რომელიც სხეულის მოძრაობს, თუ იგი მოქმედებს აჩქარება ტოლია გ.
3. შემდეგ აირჩიოს მიმართულებით პროექტის ძალები და accelerations მიღებული.
4. ჩანაწერების უცნობი რაოდენობით და განსაზღვროს მათი მიმართულებით.
5. და ბოლოს, გამოყენებით ზემოთ ფორმულა პრობლემების მოსაგვარებლად, გამოვთვალოთ ყველა unknowns ჩანაცვლების მონაცემები განტოლება მოძიებაში დაჩქარება და დისტანციის.

ანაზრაურების გადაწყვეტა ადვილი ამოცანა

როდესაც საქმე ასეთი რამ, როგორც სხეულის მოძრაობა მოქმედების სიმძიმის, რათა დადგინდეს, რამდენად პრაქტიკული გზა გადაჭრას ამოცანა შეიძლება იყოს რთული. თუმცა, არსებობს რამდენიმე ხრიკების გამოყენებით, რომელიც შეგიძლიათ ადვილად მოგვარება ყველაზე რთული ამოცანაა. ასე რომ, ჩვენ ავუხსნათ, ცოცხალი მაგალითები, თუ როგორ უნდა გადაწყდეს ეს თუ ის პრობლემა. დავიწყოთ გასაგებია პრობლემა.

სხეულის გაათავისუფლეს სიმაღლე 20 მ არ საწყისი სიჩქარე. განსაზღვრეთ რამდენ დროს იგი აღწევს დედამიწის ზურგზე.

გამოსავალი: ჩვენ ვიცით, გზას გადიოდა ორგანოს მიერ, ცნობილია, რომ საწყისი სიჩქარე უდრის 0. ჩვენ შეგვიძლია ასევე განსაზღვრავს, რომ სხეულის მხოლოდ ძალა სიმძიმის მოქმედებს, აღმოჩნდება, რომ ეს მოძრაობა სხეულის ქვეშ ქმედება სიმძიმის, და ასე რომ თქვენ უნდა გამოიყენოს ეს ფორმულა: S = V ₀ x t + a x t ^2/2. მას შემდეგ, რაც ჩვენს შემთხვევაში a = g, შემდეგ გარკვეული გარდაქმნების ვიღებთ შემდეგი განტოლებით: S = g x t ² / 2. ახლა რჩება მხოლოდ express დროს, ეს ფორმულა, ჩვენ ვხედავთ, რომ t ² = 2S / გ. შემცვლელი ცნობილია, ღირებულება (ამ შემთხვევაში ვივარაუდოთ, რომ g = 10 m / s ²⁾ t ² = 2 x 20/10 = 4. შესაბამისად, t = 2 s.

ჩვენი პასუხი: სხეულის შემოდგომაზე, რათა ადგილზე 2 წამში.

Trick პრობლემის მოგვარება სწრაფად, ასეთია: ჩანს, რომ სხეულის მოძრაობა აღწერილია შემდეგ პრობლემა ხდება ერთი მიმართულებით (ვერტიკალურად ქვევით). ეს ძალიან ჰგავს, საყოველთაოდ დაჩქარებული მოძრაობის, რადგან სხეულის არსებობს ძალის გარდა სხვა ძალა სიმძიმის (ძალის ჰაერის წინააღმდეგობა არის მიუღებელი). იმის გამო, რომ ეს ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ფორმულა მოძიებაში მარტივი გზა, ერთნაირად დაჩქარებული მოძრაობის გავლით images ნახატების მოწყობა მოქმედებს სხეულზე ძალები.

მაგალითად, უფრო რთული ამოცანები

ახლა ვნახოთ, თუ როგორ უნდა მოგვარდეს პრობლემა ნაწილები მოძრაობა თვითდინებით, თუ სხეული არ გადავა ვერტიკალურად, მაგრამ აქვს უფრო რთული მოძრაობა.

მაგალითად, შემდეგი დავალება. ზოგიერთი მოძრავი ობიექტი მასობრივი m უცნობი აჩქარება ქვემოთ დახრილი თვითმფრინავი, კოეფიციენტი ხახუნის უდრის k. განსაზღვრავს ღირებულება დაჩქარება, რომელიც არის შესაძლებელი დროს შუამდგომლობა ორგანო, როდესაც დახრილობის კუთხის α ცნობილია.

Solution: აუცილებელია ისარგებლოს გეგმა, რომელიც ზემოთ აღწერილი. პირველი გათამაშება ხატვის დახრილი თვითმფრინავი სხეულის გამოსახულება და ყველა ძალები მოქმედებენ მასზე. გამოდის, რომ მას აქვს სამი კომპონენტი: ძალა სიმძიმის, ხახუნის და სართული რეაგირების ძალების. ეს გამოიყურება ზოგადად განტოლება როგორც შედეგად ძალები: F _Friction + N + მგ = ma.

მთავარი შედეგი, პრობლემა ის არის, მდგომარეობის დახრილობის კუთხის α. როდესაც პროექტირება ძალების ox ღერძი და Oy ღერძი, ეს მდგომარეობა უნდა გაითვალისწინოს, მაშინ მივიღებთ შემდეგ გამოსახულებანი: მგ x ცოდვა α - F _{ხახუნის} = ma (ღერძი ox) და N - mg x cos α = F _{ხახუნის} (for Oy ღერძი) .

F _{უთანხმოება} ადვილად გათვლილი მიერ მოძიებაში ფორმულა frictional ძალა, იგი უდრის k x მგ (კოეფიციენტი ხახუნის მრავლდება პროდუქტი წონა და გრავიტაციული აჩქარების). მას შემდეგ, რაც ყველა computations რჩება მხოლოდ შემცვლელი მიღებული ღირებულებების formula, ვიღებთ გამარტივებული განტოლება გაანგარიშების დაჩქარება, რომელიც სხეულის მოძრაობს გასწვრივ იხრებიან თვითმფრინავი.