1. Механічний рух. Відносність руху. Рівномірний і рівноприскореному прямолінійний рух.
1. Визначення механічного руху. 2. Основні поняття механіки . 3. Кінематичні характеристики. 4. Основні рівняння. 5. види руху . 6. відносність руху . 7. поширені помилки .
Механічним рухом називають зміну положення тіла (або його частин) відносно інших тіл. Наприклад, людина, що їде на ескалаторі в метро, знаходиться в спокої відносно самого ескалатора і переміщується щодо стін тунелю; гора Ельбрус знаходиться в спокої відносно Землі і рухається разом з Землею щодо Сонця.
З цих прикладів видно, що завжди треба вказати тіло, щодо якого розглядається рух, його називають тілом відліку. Система координат, тіло відліку, з яким вона пов'язана, і вибраний спосіб вимірювання часу утворюють систему відліку.
Положення тіла задається координатою. Розглянемо два приклади. Розміри орбітальної станції, що знаходиться на орбіті навколо Землі, можна не враховувати, а розраховуючи траєкторію руху космічного корабля при стикуванні із станцією, без врахування її розмірів не обійтися. Таким чином, іноді розмірами ті-ла в порівнянні з відстанню до нього можна знехтувати, в цих випадках тіло вважають матеріальною точкою. Лінію, уздовж якої рухається матеріальна точка, називають траєкторією. Довжину траєкторії називають шляхом ( 
). Одиниця шляху - метр (м).
Механічний рух характеризується трьома фізичними величинами: переміщенням, швидкістю і прискоренням.
Спрямований відрізок прямої, проведений з початкового положення рухомої точки в її кінцеве становище, називається переміщенням ( 
). Переміщення - величина векторна. Одиниця переміщенні метр (м).
Швидкість - векторна фізична величина, що характеризує швидкість переміщення тіла, чисельно дорівнює відношенню переміщення за малий проміжок часу до величини цього проміжку. Проміжок часу вважається досить малим, якщо швидкість при нерівномірному русі протягом цього проміжку не змінювалася. Визначальна формула швидкості має вигляд 
. Одиниця швидкості - м / с. На практиці використовують одиницю виміру швидкості км / год (36 км / ч = 10 м / с). Вимірюють швидкість спідометром.
Прискорення - векторна фізична величина, що характеризує швидкість зміни швидкості, чисельно дорівнює відношенню зміни швидкості до проміжку часу, протягом якого ця зміна відбулася. Якщо швидкість змінюється однаково протягом усього часу руху, то прискорення можна розрахувати за формулою 
. Одиниця прискорення м / с2.
Характеристики механічного руху пов'язані між собою основними кінематичними рівняннями:
; 
Припустимо, що тіло рухається без прискорення (літак на маршруті), його швидкість протягом тривалого часу не змінюється, а = 0, тоді кінематичні рівняння матимуть вигляд:
, 
Рух, при якому швидкість тіла не змінюється, т. Е. Тіло за будь-які рівні проміжки часу переміщається на одну і ту ж величину, називають рівномірним прямолінійним рухом.
Під час старту швидкість ракети швидко зростає, т. Е. Прискорення 
.
В цьому випадку кінематичні рівняння виглядають так:
При такому русі швидкість і прискорення мають однакові напрямки, причому швидкість змінюється однаково за будь-які рівні проміжки часу. Цей вид руху називають рівноприскореному.
При гальмуванні автомобіля швидкість зменшується однаково за будь-які рівні проміжки часу, прискорення направлено в сторону, протилежну руху; так як швидкість зменшується, то рівняння приймають вигляд:
.
Такий рух називають равнозамедленно.
Всі фізичні величини, що характеризують рух тіла (швидкість, прискорення, переміщення), а також вид траєкторії, можуть змінюватися при переході з однієї системи до іншої, т. Е. Характер дві¬женія залежить від вибору системи відліку, в цьому і проявляється відносність руху . Наприклад, в повітрі відбувається дозаправка літака паливом. В системі відліку, пов'язаної з літаком, інший літак знаходиться в спокої, а в системі відліку, пов'язаної з Землею, обидва літаки знаходяться в русі. При русі велосипедиста точка колеса в системі відліку, пов'язаної з віссю, має траєкторію, представлену на малюнку 1.
В системі відліку, пов'язаної з Землею, вид траєкторії виявляється іншим (рис. 2).
поширені помилки
1. Багато школярів помиляються, даючи таке визначення рівномірного прямолінійного руху: "Рівномірним прямолінійним рухом називається рух, при якому тіло за рівні проміжки здійснює однакові переміщення". Помилка полягає в тому, що перед словом "рівні" пропущено слово "будь-які". Щоб переконатися в цьому досить розглянути такий приклад: автобус далекого слідування за кожні 2 ч (рівні проміжки часу), рухаючись прямолінійно в одному напрямку, але при цьому скорост ьего на різних ділянках шосе різна. Наприклад, за першу годину він пройшов 57 км, а за другий - 63. Тому його рух є нерівномірним. Рух автобуса було б рівномірним в тому случає, якщо б він совергал однакові переміщення за будь-які рівні проміжки часу, наприклад, за кожну хвилину, кожну секунду, а не тільки за кожні 2 години.
Розглянута помилка вказує на те, що при відповіді треба звертати увагу на точність формулювань визначень, законів, понять. Це, звичайно, не означає, що їх треба заучувати за підручником. Важливо правильно розуміти фізичний зміст і чітко висловлювати його своїми словами. Наприклад, можна дати таке визначення: "Рівномірним прямолінійним рухом називається рух, при якому модуль і напрям вектора швидкості залишаються постійним".
2. Деякі школярі погано засвоїли такі важливі поняття, як переміщення і шлях, а також швидкість. Про це свідчить, наприклад, таку відповідь: "Рух - це найкоротша відстань між точками 1 і 2 траєкторії тіла" Нагадаємо визначення . Школярі забувають, що переміщення і швидкість - це векторні величини, а нехай - скалярна.
3. Допускалися помилки при вказівки напряму прискорення: деякі абітурієнти стверджували, що цей напрямок завжди збігається з напрямком швидкості, інші говорили, що при прямолінійному русі з зменшується швидкістю прискорення направлено протилежно швидкості. Згадаймо визначення .
Див. Малюнок 3. При прямолінійному русі прискорення може бути направлено вздовж швидкості при прискоренні русі і проти швидкості - при уповільненні. При криволінійному русі розрізняють середнє прискорення 
і миттєве прискорення 
- величину, рівну межі відносини зміни швидкості 
до проміжку часу 
, Протягом якого відбулася ця зміна, за умови, що цей проміжок прагне до нуля:
.
При криволінійному русі, як і при прямолінійній, прискорення 
направлено так, як спрямований вектор 
при прагненні до нуля. На рис. 3 показаний вектор 
, де 
, 
- швидкості тіла в точказ 1 і 2 відповідно. при 
напрямок вектора буде співпадати з напрямом прискорення .
4. Зі сказаного вище ясно, що прискорення обумовлено, в загальному випадку, двома причинами: 1) зміною напрямку швидкості; 2) зміною модуля швидкості. При рівномірному русі тіла по колу швидкість не змінюється по модулю, але змінює свій напрямок. Різниця двох векторів швидкості 
в межі при прагненні до нуля проміжку часу , По закінченні якого точка переходить з положення 1 в положення 2, спрямована до центру кола по нормалі до швидкості. Такий напрям має і прискорення, тому воно називається доцентрові (або нормальним) прискоренням. Модуль цього прискорення
, де 
- модуль швидкості точки, 
- радіус кола.
Якщо матеріалная точка рухається по колу нерівномірно, то вектор прискорення можна представити у вигляді суми двох складових. Одна з них - це доцентровийприскорення, що характеризує зміну вектора швидкості у напрямку, а друга - дотичне (або тангенціальне) прискорення, яке характеризує зміну модуля швидкості і направлено по дотичній до траєкторії. У цьому випадку повне прискорення точки
.
Модуль повного прискорення визначимо по теоремі Піфагора
5. Багато школярів не можуть пояснити залежність ьцентростремітельного прискорення 
від радіуса окру \ жності, по якій рухається тіло (матеріальна точка). розглядаючи формули 
і 
(де 
- кутова швидкість), вони роблять суперечливий висновок: доцентровийприскорення одночасно обернено пропорційно радіусу і прямо пропорційно йому.
Наведені формули не суперечать один одному. Перша з них відображає той факт, що з двох тіл, рухаємося з однаковими лінійними швидкостями по колу різних радіусів, більше доцентрове прискорення має тіло, що рухається по колу меншого радіуса. Інакше кажучи, при постійно лінійної швидкості доцентровийприскорення обернено пропорційно радіусу.
Друга формула показує, що при постійній кутовий швидкості доцентровийприскорення прямо пропорційно радіусу, тобто якщо два тіла рухаються з однаковими кутовими швидкостями по колах разлічния радіусів, то доцентрове прискорення більше там, де більше радіус. 
Залишити коментар 
повідомити про помилку
<
