РІВНОМІРНО ПРИСКОРЕНИЙ ПРЯМОЛІНІЙНИЙ РУХ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФОРМУЛИ - ФІЗИЧНІ - 2025

Рівномірно прискорений прямолінійний рух є те , що проходить по прямій лінії , і в якому переміщення тіла збільшується або зменшується його швидкість на постійній швидкості. Ця швидкість - величина, яка описує швидкість, з якою змінюється швидкість, і називається прискоренням.

У випадку рівномірного прискореного чи змінного прямолінійного руху (MRUV) постійне прискорення відповідає за зміну величини швидкості. В інших видах руху прискорення також здатне змінювати напрямок і відчуття швидкості, або навіть просто змінювати напрямок, як при рівномірному круговому русі.

Малюнок 1. Прискорені рухи є найчастішими. Джерело: Pixabay.

Оскільки прискорення являє собою зміну швидкості з часом, його одиниці в Міжнародній системі становлять m / s ² (квадратних метрів за секунди). Як і швидкість, прискоренню можна присвоїти позитивний чи негативний знак, залежно від того, збільшується чи зменшується швидкість.

Прискорення, скажімо, +3 м / с ² означає, що за кожну секунду, яка проходить, швидкість мобільного зв'язку зростає на 3 м / с. Якщо на початку руху (при t = 0) швидкість мобільного становила +1 м / с, то через одну секунду вона становитиме 4 м / с, а через 2 секунди - 7 м / с.

При рівномірному рівномірному прямолінійному русі враховуються коливання швидкості, які щодня відчувають рухомі предмети. Це більш реалістична модель, ніж рівномірний прямолінійний рух. Незважаючи на це, він все ще досить обмежений, оскільки обмежує рух мобільного телефону лише по прямій лінії.

характеристики

Це основні характеристики рівномірно прискореного прямолінійного руху:

-Рух завжди проходить по прямій лінії.

-Поскорення мобільного є постійним, як за величиною, так і в напрямку та сенсі.

-Мобільна швидкість збільшується (або зменшується) лінійно.

-Якщо прискорення a залишається постійним у часі t, графік його величини як функція часу є прямою. У прикладі, показаному на малюнку 2, лінія пофарбована в синій колір, а значення прискорення зчитується по вертикальній осі, приблизно +0,68 м / с ² .

Малюнок 2. Графік прискорення як функція часу для рівномірного прямолінійного руху. Джерело: Wikimedia Commons.

-Графік швидкості v відносно t - пряма (зеленою на рисунку 3), нахил якої дорівнює прискоренню рухомого. У прикладі нахил позитивний.

Малюнок 3. Графік швидкості проти часу для рівномірного зміни прямолінійного руху. Джерело: Wikimedia Commons.

-Рез з вертикальною віссю вказує на початкову швидкість, в цьому випадку вона становить 0,4 м / с.

-Зрештою, графік положення х проти часу - це крива, показана червоним кольором на рисунку 4, яка завжди є параболою.

Малюнок 4. Графік положення проти часу для рівномірного зміни прямолінійного руху. Джерело: змінено з Вікісховища.

Відстань від графіку v проти графіка. т

Маючи графік v vs. t, обчислити відстань, яку проїхав мобільний, дуже легко. Пройдена відстань дорівнює площі під лінією, яка знаходиться в межах бажаного інтервалу часу.

У наведеному прикладі припустимо, що ви хочете знати відстань, яку проїхав мобільний телефон, від 0 до 1 секунди. Використовуючи цей графік, див. Малюнок 5.

Малюнок 5. Графік для обчислення відстані, яку пройшов мобільний телефон. Джерело: змінено з Вікісховища.

Шукана відстань чисельно еквівалентна площі трапеції, затіненої на малюнку 3. Площа трапеції задається: (основна основа + другорядне підстава) х висота / 2

Можна також розділити затінену область на трикутник і прямокутник, обчислити відповідні площі та додати їх. Пройдена відстань позитивна, незалежно від того, рухається частинка вправо чи вліво.

Формули та рівняння

Як середнє прискорення, так і миттєве прискорення мають однакове значення в MRUV, отже:

-Прискорення: a = константа

Коли прискорення дорівнює 0, рух рівномірний прямолінійний, оскільки швидкість у цьому випадку буде постійною. Ознака а може бути позитивною чи негативною.

Оскільки прискоренням є нахил прямої v проти t, то рівняння v (t) дорівнює:

-Швидкість як функція часу: v (t) = v _o + at

Де v _o - значення початкової швидкості мобільного

-Положення як функція часу: x (t) = x _або + v _або t + ½at ²

Коли час недоступний, але натомість є швидкості та переміщення, існує дуже корисне рівняння, яке отримується шляхом розв’язання часу v (t) = v _або + at та заміщення його в останньому рівнянні. Є про:

Розв’язані вправи

Розв'язуючи вправу з кінематики, важливо переконатися, що ситуація адаптована до моделі, яку слід використовувати. Наприклад, рівняння рівномірного прямолінійного руху не дійсні для прискореного руху.

А прискорені руху, наприклад, не дійсні для руху кругового чи криволінійного типу, наприклад. Перша з цих вправ, розв’язана нижче, поєднує в собі два мобільника з різними рухами. Щоб правильно її вирішити, необхідно перейти до відповідної моделі руху.

-Решені вправи 1

Щоб дізнатися глибину свердловини, дитина скидає монету і в той же час активує свій таймер, який зупиняється саме тоді, коли чує, як монета потрапляє у воду. Його читання склало 2,5 секунди. Знаючи, що швидкість звуку в повітрі становить 340 м / с, обчисліть глибину свердловини.

Рішення

Нехай h - глибина свердловини. Монета проходить цю відстань у вільному падінні, рівномірно змінюється вертикальним рухом, з початковою швидкістю 0, коли монета падає, і постійним прискоренням вниз, рівним 9,8 м / с ² . Візьміть час т _т в цьому.

Як тільки монета потрапляє у воду, звук, викликаний клацанням, доходить до вуха дитини, який зупиняє секундомір, почувши її. Немає підстав вважати, що швидкість звуку змінюється в міру підняття свердловини, тому рух звуку рівномірний прямолінійний. Звук потребує часу t _s, щоб дійти до дитини.

Рівняння руху монети:

Де х і а рівняння для положення, наведеного в попередньому розділі, були замінені на h і g.

Рівняння руху звуку:

Це знайома відстань рівняння = швидкість х час. З цими двома рівняннями ми маємо три невідомі: h, tm і ts. Коли є стосунки, відомо, що на все потрібно 2,5 секунди, тому:

Рівняння обох рівнянь:

Очищення одного разу та заміна:

Це квадратичне рівняння з двома розв’язками: 2,416 та -71,8. Вибирається позитивне рішення, яке має сенс, оскільки час не може бути негативним, і в будь-якому випадку він повинен бути менше 2,5 секунд. За цей час його отримують, замінивши глибину свердловини:

-Решені вправи 2

Автомобіль, який рухається зі швидкістю 90 км / год, підходить до перехресної вулиці зі світлофором. Коли він знаходиться на відстані 70 м, загорається жовте світло, яке триває 4 секунди. Відстань між світлофором та наступним кутом - 50 м.

Водій має два варіанти: а) гальмо при - 4 м / с ² або б) прискорення при + 2 м / с ² . Який із двох варіантів дозволяє водієві зупинитися або перетнути всю проспект до того, як світло стане червоним?

Рішення

Вихідне положення водія - х = 0 саме тоді, коли він бачить жовте світло. Важливо правильно перетворити одиниці: 90 км / год дорівнює 25 м / с.

Згідно з варіантом a), за 4 секунди, що триває жовте світло, водій їде:

Поки триває жовте світло, водій їде так:

х = 25,4 + ½,2,4 ² м = 116 м

Але на 116 м менше, ніж доступна відстань, щоб дістатися до наступного кута, який становить 70 + 50 м = 120 м, тому він не може перетнути всю вулицю до того, як загориться червоне світло. Рекомендована дія - гальмувати та триматися на відстані 2 метрів від світлофора.

Програми

Люди відчувають наслідки прискорення щодня: під час подорожі на автомобілі чи автобусі, оскільки їм постійно потрібно гальмувати та прискорюватись, щоб пристосувати швидкість до перешкод на дорозі. Прискорення спостерігається також при підйомі в ліфті вгору або вниз.

Парки розваг - це місця, де люди платять, щоб відчути наслідки прискорення та розважитися.

У природі рівномірно рівномірний прямолінійний рух спостерігається, коли предмет вільно опускається, або коли його викидають вертикально вгору і чекають, коли він повернеться на землю. Якщо нехтувати опором повітря, величина прискорення має значення сили тяжіння: 9,8 м / с2.

Список літератури

1. Bauer, W. 2011. Фізика для інженерії та наук. Том 1. Хілл Мак Грау. 40-45.
2. Фігероа, Д. Фізичний ряд для наук та техніки. Том 3-й. Видання. Кінематика. 69-85.
3. Джанколі, Д. Фізика: принципи застосування. 6- ^й . Ед Прентіс Холл. 19-36.
4. Хьюїтт, Пол. 2012. Концептуальна фізична наука. 5- ^й . Ред. Пірсон. 14-18.
5. Кіркпатрик, Л. 2007. Фізика: погляд у світ. 6 ^та Редагування скорочено. Cengage Learning. 15-19.
6. Wilson, J. 2011. Фізика 10. Пірсонова освіта. 116-119