Kretanje tijela pod djelovanjem sile teže: definiranje formulom

kretanje tijela pod djelovanjem sile teže je središnja tema u dinamičnom fizike. To poglavlje se temelji na dinamici tri zakona Newtona, zna čak i obični školarac. Pokušajmo temeljito razumjeti temu i članak detaljno opisuje svaki primjer će nam pomoći da se proučavanje pokreta tijela pod silom gravitacije kao koristan.

Malo povijesti

Od pamtivijeka, ljudi radoznalo gledajući razne događaje u našim životima. Čovječanstvo već dugo vremena nisu mogli razumjeti načela i raspored mnogim sustavima, međutim, dug put da istražuju svijet oko vodio naše pretke do znanstvene revolucije. U ovim danima kada se tehnologija razvija nevjerojatnom brzinom, ljudi gotovo ne razmišljaju o tome kako rade ove ili druge mehanizme.

U međuvremenu, naši preci su uvijek bili zainteresirani za zagonetkama prirodnih procesa i struktura u svijetu, u potrazi za odgovorima na najteža pitanja i nije prestao učiti, ali nije našao odgovore. Na primjer, poznati znanstvenik Galileo Galilei u 16. stoljeću postaviti pitanje: „Zašto je tijelo uvijek pasti, što je sila privlači ih na zemlju” U 1589. on je napravio niz eksperimenata, čiji su rezultati pokazali da se vrlo vrijedna. Studirao je u detalje zakone slobodnog pada različitih tijela, bacanje predmeta od poznatog tornja u Pisi. Zakoni, koji je na čelu, su poboljšani, a formula detaljnije opisana još jedan poznati britanski znanstvenik - Gospodine Isaakom Nyutonom. Da je vlasnik tri zakona, koji se temelji na gotovo sve moderne fizike.

Činjenica da su zakoni gibanja tijela, opisan prije više od 500 godina, su relevantni za danas, da je naš planet podložan istim zakonima. Suvremeni čovjek mora biti barem površno pregledati osnovne principe uređenja svijeta.

Osnovni pojmovi o dinamici i podrška

Kako bi se u potpunosti razumjeli načela ovog pokreta, najprije se upoznate s nekim od pojmova. Dakle, najnužnije teorijski pojmovi:

• Interakcija - je utjecaj tijela jedni protiv drugih, u kojima dolazi do promjene ili početka njihovog kretanja u odnosu na drugu. Postoje četiri vrste interakcije: elektromagnetska, slaba, jaka i teži.
• Brzina - fizička veličina koja pokazuje brzinu kojom se tijelo kreće. Brzina je vektor, tj nema samo vrijednost, ali i smjer.
• Ubrzanje - količina koja nam pokazuje stopu promjene brzine tijela u određenom vremenskom razdoblju. To je također vektorske veličine.
• Putanja putu - krivulje, a ponekad - ravne linije koja opisuje tijelo u pokretu. Jednoliku pravocrtno gibanja naprijed može se podudarati s vrijednošću istiskivanja.
• Put - duljina staze, to jest, koliko tijelo održan za određenu količinu vremena.
• Inercijski referentni sustav - okruženje u kojem ste Newtonov prvi zakon, to jest, tijelo održava svoj zamah, s tim da uopće ne postoje bilo kakve vanjske sile.

Navedeni pojmovi dovoljno je kompetentno crtati ili dostaviti na glavu simulacije kretanja tijela pod utjecajem gravitacije.

Što misliš snagu?

Prijeđimo na osnovni koncept naše teme. Dakle, moć - to je vrijednost, čiji je smisao utjecaj ili utjecaj jednog tijela na drugo kvantitativno. Gravitacijski - je sila koja djeluje na apsolutno svakom tijelu nalazi na ili blizu površine našeg planeta. Pitanje je: gdje se taj isti moć? Odgovor leži u zakonu univerzalne gravitacije.

Što je gravitacija?

Na bilo koje tijelo je pod utjecajem gravitacijske sile Zemlje, što mu daje određenu ubrzanje. Gravitacija je uvijek u vertikalnom smjeru prema dolje u središte planeta. Drugim riječima, sila gravitacije vuče predmete prema Zemlji, to je razlog zašto se stvari uvijek padaju. Ispada da je sila gravitacije - to je poseban slučaj gravitacijske sile. Newton je donio jedan od glavnih formula za pronalaženje atrakcija sila između dva tijela. To izgleda ovako: F = G * (m ₁ x m ₂₎ / ^R2.

Što je ubrzanje zbog gravitacije?

Tijelo, koje je pušten iz određene visine, uvijek leti dolje pod silom gravitacije. Kretanje tijela pod utjecajem gravitacije okomito gore i dolje može se opisati jednadžbama u kojima osnovna konstanta će biti vrijednost ubrzanja „g”. Ova vrijednost je određena isključivo sile gravitacije, a njegova je vrijednost približno jednaka 9.8 m / s ^2. Ispada da se tijelo baci s visine od nulte početne brzine, će se pomaknuti prema dolje na vrijednost ubrzanja „g”.

Kretanje tijela pod djelovanjem sile teže: formula za rješavanje

Osnovni formula gravitacije nalaz je kako slijedi: F _gravitacija = m x g, pri čemu m - masa tijela na kojoj sila djeluje i „g” - slobodni pad ubrzanje (pojednostaviti zadaće se smatra da je jednaka 10 m / s ²⁾ ,

Postoji nekoliko formula koristi za pronalaženje određene nepoznato sa slobodnom kretanju tijela. Na primjer, da bi se izračunao put prijedenu tijelo, potrebno je zamijeniti poznate vrijednosti u ovoj formuli: S = ₀ V x T + A x t ^2/2 (put jednak je zbroju proizvoda početne brzine pomnožen vremenu i ubrzanje u trenutku kvadrata, podijeljen sa 2).

Jednadžbe za opisivanje vertikalni pokret tijela

Kretanje tijela pod utjecajem gravitacije vertikalno prema jednadžbi, koja je kao što slijedi: x = x ₀ + v ₀ x t + a x t ^2/2 Pomoću ovog izraza, moguće je naći koordinate tijela u poznato vrijeme. Potrebno je samo zamijeniti poznatim vrijednostima problem: počevši položaj, početna brzina (ako tijelo nije jednostavno izdao i gurnuo sa određenom silom) i ubrzanja, u ovom slučaju to je jednaka ubrzanja g.

Na isti način može se naći i brzina tijela koje se kreće pod djelovanjem gravitacije. Izraz za pronalaženje nepoznatih veličina u svakom trenutku: v = v ₀ + g x t (početna vrijednost brzine može biti jednak nuli, tada brzina će biti jednak produkta gravitacijskog ubrzanja do vrijednosti vremena za koje tijelo čini pomak).

Kretanje tijela pod djelovanjem gravitacije: izazovi i rješenja

U rješavanju mnogih problema povezanih s gravitacijom, predlažemo sljedeće plana:

1. Odredite za sebe prikladan inercijski referentni okvir je obično izrađena odabrati Zemlju, jer to zadovoljava mnoge zahtjevima norme ISO.
2. Nacrtajte mali crtež ili sliku, koja prikazuje glavne sile koje djeluju na tijelo. Kretanje tijela pod utjecajem gravitacije pretpostavlja skicu ili dijagram koji pokazuje smjer u kojem se tijelo kreće, ako djeluje ubrzanje jednaka g.
3. Zatim odaberite smjer projiciranja sile i ubrzanja dobivene.
4. Snimanje nepoznate količine i utvrditi njihov smjer.
5. Konačno, koristeći gornju formulu za rješavanje problema, izračunati sve nepoznanice zamjenom podataka u jednadžbu za pronalaženje ubrzanja i prijeđeni put.

rješenje ključ u ruke jednostavan zadatak

Kada je riječ o takvoj pojavi kao kretanje tijela pod djelovanjem gravitacije, kako bi se utvrdilo kako praktični način da se riješi zadatak može biti teško. Međutim, postoji nekoliko trikova pomoću kojih možete jednostavno riješiti čak i najteži zadatak. Dakle, mi objasniti životnim primjerima kako riješiti ovaj ili onaj problem. Počnimo s lako razumjeti problem.

Tijelo oslobođen s visine od 20 m bez početne brzine. Odredite za koliko vremena stigne do površine Zemlje.

Rješenje: znamo put kojim prolaze tijelo, poznato je da je početna brzina je jednaka 0. Također možemo utvrditi da je tijelo samo sila gravitacije djeluje, ispada da je ovaj pokret tijela pod djelovanjem gravitacije, i tako biste trebali koristiti ovu formulu: s = V ₀ x t + t a x ^2/2. Budući da je u našem slučaju a = g, a zatim nakon nekoliko transformacija dobivamo sljedeće jednadžbe: S = g x t ² / 2. Sada ostaje samo izraziti put kroz ovu formulu, možemo vidjeti da t ² = 2S / g. Zamjenom poznatu vrijednost (u ovom slučaju može pretpostaviti da je g = 10 m / s ²⁾ t = ² x 2 = 20/10 4. Prema tome, t = 2 s.

Dakle, naš odgovor: tijelo pada na tlo tijekom 2 sekunde.

Trik riješiti problem brzo, je sljedeće: može se vidjeti da je pokret tijela opisano u sljedećem problemu pojavljuje u jednom smjeru (okomito prema dolje). To je vrlo slično ravnomjerno ubrzanog gibanja, budući da je tijelo nema druge nego silom gravitacije sila (sila otpora zraka se zanemaruje). Zbog toga možemo koristiti formulu za pronalaženje jednostavan put na ravnomjerno ubrzanog gibanja, prolazeći slike crteži rasporeda djeluje na tijelo snaga.

Primjer od težih zadataka

Sada da vidimo kako najbolje riješiti problem na kretanje tijela pod djelovanjem sile teže, ako tijelo ne miče vertikalno, ali ima složeniji pokret.

Na primjer, sljedeći zadatak. Neki objekt kreće masam nepoznatom ubrzanje niz nagnutu ravnu plohu, koeficijent trenja je jednaka k. Utvrđivanje vrijednosti ubrzanja, koji je na raspolaganju tijekom gibanja tijela, kada je kut α poznat.

Rješenje: Potrebno je iskoristiti plana, koji je opisan gore. Prvo izvlačenje crtež za spuštanje sa slike tijela i sve sile koje djeluju na njega. Ispostavilo se da ima tri komponente: silu gravitacije, trenja i sila reakcije poda. Izgleda kao opću jednadžbu rezultanta: F _Trenje + N + = ma mg.

Glavni Vrhunac problema je stanje kut nagiba a. Pri planiranju sile na vol osi i Oy osi, ovo stanje se mora uzeti u obzir, a zatim se dobiti sljedeći izraz: mg x grijeh a - F _trenja = ma (os vola) i N - mg x cos α = F _trenja (za Oy osi) ,

F _trenja lako izračunava pronalaženju formule sila trenja, što je k jednako x mg (koeficijent trenja pomnožen produkta iz mase i gravitacijskog ubrzanja). Nakon svih računanja ostaju samo zamjenom dobivenih vrijednosti u formulu, dobivamo pojednostavljenu jednadžbu za izračunavanje ubrzanje do koje se tijelo kreće po nagnutoj ravnini.