Noto'g'ri harakat. o'rtacha tezlik



Yagona to'g'ri chiziqli harakat Noto'g'ri harakatlanishning alohida holati.

Noto'g'ri harakat- bu jism (moddiy nuqta) teng vaqt oralig'ida teng bo'lmagan siljishlarni amalga oshiradigan harakatdir. Masalan, shahar avtobusi notekis harakatlanadi, chunki uning harakati asosan tezlanish va sekinlashuvdan iborat.

Ekvivalent harakat- bu har qanday teng vaqt oralig'ida jismning tezligi (moddiy nuqta) bir xil tarzda o'zgarib turadigan harakatdir.

Teng harakatdagi jismning tezlanishi mutlaq qiymatda va yo'nalishda (a = const) doimiy bo'lib qoladi.

Teng o'zgaruvchan harakat bir xilda tezlashtirilishi yoki teng ravishda sekinlashishi mumkin.

Bir xil darajada tezlashtirilgan harakat- bu jismning (moddiy nuqtaning) ijobiy tezlanish bilan harakati, ya'ni bunday harakat bilan tana doimiy tezlanish bilan tezlashadi. Bir tekis tezlashtirilgan harakatda tananing tezligi moduli vaqt o'tishi bilan ortadi, tezlanish yo'nalishi harakat tezligining yo'nalishi bilan mos keladi.

Teng sekin harakat- bu jismning (moddiy nuqta) manfiy tezlanish bilan harakati, ya'ni bunday harakat bilan tana bir xilda sekinlashadi. Bir tekis sekin harakatda tezlik va tezlanish vektorlari qarama-qarshi bo'lib, vaqt o'tishi bilan tezlik moduli kamayadi.

Mexanikada har qanday to'g'ri chiziqli harakat tezlashtirilgan, shuning uchun sekinlashtirilgan harakat tezlashtirilgandan faqat tezlanish vektorining koordinata tizimining tanlangan o'qiga proyeksiyasi belgisi bilan farq qiladi.

O'zgaruvchan harakatning o'rtacha tezligi jismning harakatini shu harakat amalga oshirilgan vaqtga bo'lish yo'li bilan aniqlanadi. O'rtacha tezlik birligi m / s.

V cp = s / t - tananing (moddiy nuqtaning) ma'lum bir vaqtda yoki traektoriyaning ma'lum bir nuqtasida tezligi, ya'ni vaqt oralig'ida cheksiz pasayish bilan o'rtacha tezlik tendentsiyasi chegarasi. Dt:

Bir lahzali tezlik vektori Teng masofali harakatni vaqtning siljishi vektorining birinchi hosilasi sifatida topish mumkin:

Tezlik vektor proyeksiyasi OX o'qida:

V x = x ' - koordinataning vaqtga nisbatan hosilasi (xuddi shunday, tezlik vektorining boshqa koordinata o'qlariga proyeksiyalari olinadi).

Bu tananing tezligining o'zgarish tezligini aniqlaydigan miqdor, ya'ni Dt vaqt oralig'ida cheksiz pasayish bilan tezlikning o'zgarishi tendentsiyasi chegarasi:

Teng harakatning tezlanish vektori tezlik vektorining vaqtga nisbatan birinchi hosilasi sifatida yoki vaqtga nisbatan siljish vektorining ikkinchi hosilasi sifatida topish mumkin:

= "=" 0 tananing vaqtning boshlang'ich momentidagi tezligi (boshlang'ich tezlik) ekanligini hisobga olsak, tananing ma'lum vaqt momentidagi tezligi (oxirgi tezlik), t - tezlik sodir bo'ladigan vaqt oralig'i. o'zgardi, quyidagicha bo'ladi:

Bu yerdan bir tekis harakat tezligi formulasi istalgan vaqtda:

= 0 + t Agar tananing traektoriyasiga toʻgʻri keladigan yoʻnalishda toʻgʻri keladigan toʻgʻri chiziqli Dekart koordinata sistemasining OX oʻqi boʻylab toʻgʻri chiziqli harakatlansa, tezlik vektorining bu oʻqga proyeksiyasi quyidagi formula bilan aniqlanadi: vx = v 0x ± axt. Tezlanish vektorining proyeksiyasi oldidagi “-” (minus) belgisi teng sekin harakatga ishora qiladi. Tezlik vektorining boshqa koordinata o'qlariga proyeksiyalari tenglamalari ham xuddi shunday yoziladi.

Bir tekis harakat paytida tezlanish o'zgarmas bo'lgani uchun (a = const), tezlanish grafigi 0t o'qiga parallel bo'lgan to'g'ri chiziqdir (vaqt o'qi, 1.15-rasm).

Guruch. 1.15. Tananing tezlashuvining vaqtga bog'liqligi.

Vaqtga nisbatan tezlik Grafigi to'g'ri chiziq bo'lgan chiziqli funktsiyadir (1.16-rasm).

Guruch. 1.16. Tana tezligining vaqtga bog'liqligi.

Tezlik va vaqt grafigi(1.16-rasm) shuni ko'rsatadi

Bunday holda, siljish son jihatdan 0abc rasmining maydoniga teng (1.16-rasm).

Trapezoidning maydoni uning asoslari uzunligi va balandligining yarmi yig'indisining ko'paytmasiga teng. 0abc trapesiyaning asoslari son jihatdan teng:

0a = v 0 bc = v Trapetsiyaning balandligi t. Shunday qilib, trapezoidning maydoni va demak, OX o'qi bo'yicha siljishning proyeksiyasi quyidagilarga teng:

Teng sekin harakatda tezlanish proyeksiyasi manfiy bo'lib, siljish proyeksiyasi formulasida tezlanish oldiga “-” (minus) belgisi qo'yiladi.

Har xil tezlanishlarda tananing tezligining vaqtga nisbatan grafigi rasmda ko'rsatilgan. 1.17. v0 = 0 da siljishning vaqtga bog'liqligi grafigi rasmda ko'rsatilgan. 1.18.

Guruch. 1.17. Har xil tezlashuv qiymatlari uchun tana tezligining vaqtga bog'liqligi.

Guruch. 1.18. Tana harakatining vaqtga bog'liqligi.

Jismning ma'lum vaqtdagi t 1 tezligi grafikdagi tangens va vaqt o'qi v = tg a orasidagi moyillik burchagi tangensiga teng va siljish quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Agar tananing harakat vaqti noma'lum bo'lsa, siz ikkita tenglama tizimini yechish orqali boshqa siljish formulasidan foydalanishingiz mumkin:

Bu bizga siljish proyeksiyasi formulasini olishimizga yordam beradi:

Har qanday vaqtda tananing koordinatasi dastlabki koordinata va siljish proyeksiyasining yig'indisi bilan aniqlanganligi sababli, u quyidagicha ko'rinadi:

X (t) koordinatasining grafigi ham parabola (koʻchish grafigi kabi), lekin parabola choʻqqisi odatda koordinata boshiga toʻgʻri kelmaydi. X uchun

Mexanik harakat - bu jismning fazodagi holatining vaqt o'tishi bilan boshqa jismlarga nisbatan o'zgarishi.

Ta'rifga asoslanib, tana harakati faktini uning pozitsiyasini boshqa jismning pozitsiyasi bilan taqqoslash orqali aniqlash mumkin, bu esa mos yozuvlar organi deb ataladi.

Demak, futbol maydonida to'pni tomosha qilib, u o'z o'rnini darvozaga nisbatan yoki futbolchining oyog'iga nisbatan o'zgartiradi, deyishimiz mumkin.Yerda dumalab kelayotgan to'p polga nisbatan o'z o'rnini o'zgartiradi. Turar-joy binosi Yerga nisbatan dam oladi, lekin Quyoshga nisbatan o'z o'rnini o'zgartiradi.

Mexanik harakat traektoriyasi

Traektoriya Tananing harakatlanadigan chizig'i. Masalan, samolyotning osmondagi izi va yonoqdagi yirtiq izi - bularning barchasi tana harakatining traektoriyasidir. Harakat yo'llari to'g'ri, egri yoki singan bo'lishi mumkin. Ammo traektoriyaning uzunligi yoki uzunliklarning yig'indisi tananing bosib o'tgan yo'lidir.

Yo'l S harfi bilan ko'rsatilgan va metr, santimetr va kilometrlarda o'lchanadi.

Uzunlik uchun boshqa o'lchov birliklari mavjud.

Mexanik harakat turlari: bir xil va notekis harakat

Yagona harakat- mexanik harakat, bunda tana har qanday teng vaqt oralig'ida bir xil masofani bosib o'tadi

Noto'g'ri harakat- mexanik harakat, bunda tana har qanday teng vaqt oralig'ida boshqa masofani bosib o'tadi

Tabiatda bir tekis harakatlanishga misollar juda kam. Yer Quyosh atrofida deyarli teng ravishda harakatlanadi, yomg'ir tomchilari tomiziladi, sodadagi pufakchalar paydo bo'ladi, soatning qo'li harakatlanadi.

Noto'g'ri harakatga ko'plab misollar mavjud: futbol o'ynaganda to'pni uchish, qushni ovlayotganda mushukni harakatlantirish, mashinani harakatlantirish.

Yagona harakat- bu doimiy tezlikdagi harakat, ya'ni tezlik o'zgarmagan (v = const) va tezlanish yoki sekinlashuv sodir bo'lmaganda (a = 0).

To'g'ri harakat- bu to'g'ri chiziqdagi harakat, ya'ni to'g'ri chiziqli harakat traektoriyasi to'g'ri chiziqdir.

Bu tana har qanday teng vaqt oralig'ida bir xil harakatlarni amalga oshiradigan harakatdir. Misol uchun, agar biz bir soniya vaqt oralig'ini bir soniya segmentlariga ajratsak, u holda bir xil harakat bilan tana bu vaqt segmentlarining har biri uchun bir xil masofani bosib o'tadi.

Bir tekis to'g'ri chiziqli harakat tezligi vaqtga bog'liq emas va traektoriyaning har bir nuqtasida tananing harakati kabi yo'naltiriladi. Ya'ni, siljish vektori tezlik vektori bilan yo'nalish bo'yicha mos keladi. Bunday holda, har qanday vaqt oralig'idagi o'rtacha tezlik oniy tezlikka teng bo'ladi:

vcp = v

Bir tekis harakat tezligi jismning istalgan vaqt oralig'ida siljishining ushbu interval t qiymatiga nisbatiga teng bo'lgan fizik vektor miqdori:

= / t

Shunday qilib, bir xil to'g'ri chiziqli harakat tezligi moddiy nuqtaning vaqt birligida qancha harakat qilishini ko'rsatadi.

Harakatlanuvchi bir tekis to'g'ri chiziqli harakat quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Bosib o'tgan masofa to'g'ri chiziqli harakatda u siljish moduliga teng. Agar OX oʻqining musbat yoʻnalishi harakat yoʻnalishiga toʻgʻri kelsa, u holda tezlikning OX oʻqiga proyeksiyasi tezlikning kattaligiga teng boʻladi va musbat boʻladi:

vx = v, ya'ni v> 0

OX o'qi bo'yicha siljish proyeksiyasi quyidagilarga teng:

s = vt = x - x0

bu erda x 0 - tananing boshlang'ich koordinatasi, x - tananing yakuniy koordinatasi (yoki istalgan vaqtda tananing koordinatasi)

Harakat tenglamasi, ya'ni jism koordinatalarining x = x (t) vaqtga bog'liqligi quyidagi ko'rinishni oladi:

x = x0 + vt

Agar OX o'qining musbat yo'nalishi jismning harakat yo'nalishiga qarama-qarshi bo'lsa, u holda jism tezligining OX o'qiga proyeksiyasi manfiy, tezlik noldan kichik (v).< 0), и тогда уравнение движения принимает вид:

x = x0 - vt

Yagona to'g'ri chiziqli harakat notekis harakatlanishning alohida holatidir.

Noto'g'ri harakat- bu jism (moddiy nuqta) teng vaqt oralig'ida teng bo'lmagan siljishlarni amalga oshiradigan harakatdir. Masalan, shahar avtobusi notekis harakatlanadi, chunki uning harakati asosan tezlanish va sekinlashuvdan iborat.

Ekvivalent harakat- bu har qanday teng vaqt oralig'ida jismning tezligi (moddiy nuqta) bir xil tarzda o'zgarib turadigan harakatdir.

Teng harakatdagi jismning tezlanishi mutlaq qiymatda va yo'nalishda (a = const) doimiy bo'lib qoladi.

Teng o'zgaruvchan harakat bir xilda tezlashtirilishi yoki teng ravishda sekinlashishi mumkin.

Bir xil darajada tezlashtirilgan harakat- bu jismning (moddiy nuqtaning) ijobiy tezlanish bilan harakati, ya'ni bunday harakat bilan tana doimiy tezlanish bilan tezlashadi. Bir tekis tezlashtirilgan harakatda tananing tezligi moduli vaqt o'tishi bilan ortadi, tezlanish yo'nalishi harakat tezligining yo'nalishi bilan mos keladi.

Teng sekin harakat- bu jismning (moddiy nuqta) manfiy tezlanish bilan harakati, ya'ni bunday harakat bilan tana bir xilda sekinlashadi. Bir tekis sekin harakatda tezlik va tezlanish vektorlari qarama-qarshi bo'lib, vaqt o'tishi bilan tezlik moduli kamayadi.

Mexanikada har qanday to'g'ri chiziqli harakat tezlashtirilgan, shuning uchun sekinlashtirilgan harakat tezlashtirilgandan faqat tezlanish vektorining koordinata tizimining tanlangan o'qiga proyeksiyasi belgisi bilan farq qiladi.

O'zgaruvchan harakatning o'rtacha tezligi jismning harakatini shu harakat amalga oshirilgan vaqtga bo'lish yo'li bilan aniqlanadi. O'rtacha tezlik uchun o'lchov birligi m / s dir.

vcp = s / t

Bu tananing (moddiy nuqtaning) ma'lum bir vaqtda yoki traektoriyaning ma'lum bir nuqtasida tezligi, ya'ni Dt vaqt oralig'ida cheksiz pasayish bilan o'rtacha tezlik tendentsiyasi chegarasi:

Bir lahzali tezlik vektori Teng masofali harakatni vaqtning siljishi vektorining birinchi hosilasi sifatida topish mumkin:

= "

Tezlik vektor proyeksiyasi OX o'qida:

vx = x '

u koordinataning vaqtga nisbatan hosilasidir (xuddi shunday, tezlik vektorining boshqa koordinata o'qlariga proyeksiyalari olinadi).

Bu tananing tezligining o'zgarish tezligini belgilaydigan qiymat, ya'ni Dt vaqt oralig'ida cheksiz pasayish bilan tezlikning o'zgarishi tendentsiyasi chegarasi:

Teng harakatning tezlanish vektori tezlik vektorining vaqtga nisbatan birinchi hosilasi sifatida yoki vaqtga nisbatan siljish vektorining ikkinchi hosilasi sifatida topish mumkin:

= "=" 0 tananing vaqtning boshlang'ich momentidagi tezligi (boshlang'ich tezlik) ekanligini hisobga olsak, tananing ma'lum bir momentdagi tezligi (yakuniy tezlik), t - tezlik sodir bo'ladigan vaqt oralig'i. o'zgardi, quyidagicha bo'ladi:

Bu yerdan bir tekis harakat tezligi formulasi istalgan vaqtda:

0 + T

vx = v0x ± axt

Tezlanish vektorining proyeksiyasi oldidagi “-” (minus) belgisi teng sekinlashuv harakatini bildiradi. Tezlik vektorining boshqa koordinata o'qlariga proyeksiyalari tenglamalari ham xuddi shunday yoziladi.

Bir tekis harakat paytida tezlanish o'zgarmas bo'lgani uchun (a = const), tezlanish grafigi 0t o'qiga parallel bo'lgan to'g'ri chiziqdir (vaqt o'qi, 1.15-rasm).

Guruch. 1.15. Tananing tezlashuvining vaqtga bog'liqligi.

Vaqtga nisbatan tezlik grafigi to'g'ri chiziq bo'lgan chiziqli funktsiyadir (1.16-rasm).

Guruch. 1.16. Tana tezligining vaqtga bog'liqligi.

Tezlik va vaqt grafigi(1.16-rasm) shuni ko'rsatadi

Bunday holda, siljish son jihatdan 0abc rasmining maydoniga teng (1.16-rasm).

Trapezoidning maydoni uning asoslari uzunligi va balandligining yarmi yig'indisining ko'paytmasiga teng. 0abc trapesiyaning asoslari son jihatdan teng:

0a = v0 bc = v

Trapetsiyaning balandligi t ga teng. Shunday qilib, trapezoidning maydoni va demak, OX o'qi bo'yicha siljishning proyeksiyasi quyidagilarga teng:


Teng sekin harakatda tezlanishning proyeksiyasi manfiy bo'lib, siljish proyeksiyasi formulasida tezlanish oldiga “-” (minus) belgisi qo'yiladi.

Har xil tezlanishlarda tananing tezligining vaqtga nisbatan grafigi rasmda ko'rsatilgan. 1.17. v0 = 0 da siljishning vaqtga bog'liqligi grafigi rasmda ko'rsatilgan. 1.18.

Guruch. 1.17. Har xil tezlashuv qiymatlari uchun tana tezligining vaqtga bog'liqligi.

Guruch. 1.18. Tana harakatining vaqtga bog'liqligi.

Jismning ma'lum vaqtdagi t 1 tezligi grafikdagi tangens va vaqt o'qi v = tg a orasidagi moyillik burchagi tangensiga teng va siljish quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Agar tananing harakat vaqti noma'lum bo'lsa, siz ikkita tenglama tizimini yechish orqali boshqa siljish formulasidan foydalanishingiz mumkin:


Bu bizga siljish proyeksiyasi formulasini olishimizga yordam beradi:

Har qanday vaqtda tananing koordinatasi dastlabki koordinata va siljish proyeksiyasining yig'indisi bilan aniqlanganligi sababli, u quyidagicha ko'rinadi:

X (t) koordinatasining grafigi ham parabola (koʻchish grafigi kabi), lekin parabola choʻqqisi odatda koordinata boshiga toʻgʻri kelmaydi. X uchun< 0 и х 0 = 0 ветви параболы направлены вниз (рис. 1.18).

Tanani eğimli tekislik bo'ylab aylantirish (2-rasm);

Guruch. 2. Tanani qiya tekislik bo'ylab dumalash ()

Erkin tushish (3-rasm).

Bu uch xil harakatning barchasi bir xil emas, ya'ni ulardagi tezlik o'zgaradi. Ushbu darsda biz notekis harakatni ko'rib chiqamiz.

Yagona harakat - mexanik harakat, bunda tananing har qanday teng vaqt oralig'ida bir xil masofani bosib o'tishi (4-rasm).

Guruch. 4. Bir xilda harakatlanish

Harakat notekis deb ataladi., bunda tana teng vaqt davomida teng bo'lmagan yo'llarni bosib o'tadi.

Guruch. 5. Bir tekis bo'lmagan harakat

Mexanikaning asosiy vazifasi har qanday vaqtda tananing holatini aniqlashdir. Noto'g'ri harakat bilan tananing tezligi o'zgaradi, shuning uchun tananing tezligining o'zgarishini qanday tasvirlashni o'rganish kerak. Buning uchun ikkita tushuncha kiritiladi: o'rtacha tezlik va oniy tezlik.

Noto'g'ri harakat paytida tananing tezligining o'zgarishi faktini har doim ham hisobga olish shart emas; tananing butun yo'lning katta qismida harakatlanishini ko'rib chiqishda (biz tezlikni hisobga olmaymiz) vaqtning har bir lahzasi), o'rtacha tezlik tushunchasini kiritish qulay.

Misol uchun, maktab o'quvchilari delegatsiyasi Novosibirskdan Sochiga poezdda boradi. Ushbu shaharlar orasidagi temir yo'l masofasi taxminan 3300 km. Novosibirskdan hozirgina jo'nab ketgan poyezd tezligi shunday edi, bu yo'lning o'rtasida tezlikni bildiradimi? xuddi shunday va Sochiga yo'lda [M1]? Faqat shu ma'lumotlarga ega bo'lgan holda, harakat vaqti bo'ladi, deb aytish mumkinmi? (6-rasm). Albatta, yo'q, chunki Novosibirsk aholisi Sochiga borish uchun taxminan 84 soat vaqt ketishini bilishadi.

Guruch. 6. Masalan, rasm

Jismning butun yo'lning katta qismi bo'ylab harakatlanishini ko'rib chiqishda o'rtacha tezlik tushunchasini kiritish qulayroqdir.

O'rtacha tezlik tananing qilgan umumiy harakatining bu harakat tugallangan vaqtga nisbati deyiladi (7-rasm).

Guruch. 7. O'rtacha tezlik

Ushbu ta'rif har doim ham qulay emas. Misol uchun, sportchi 400 metrga yuguradi - aynan bir davra. Sportchining harakati 0 ga teng (8-rasm), ammo biz uning o'rtacha tezligi nolga teng bo'lmasligini tushunamiz.

Guruch. 8. Siqilish 0 ga teng

Amalda, o'rtacha yer tezligi tushunchasi ko'pincha ishlatiladi.

O'rtacha yer tezligi- bu tananing bosib o'tgan umumiy yo'lining yo'l bosib o'tgan vaqtga nisbati (9-rasm).

Guruch. 9. Yerning o'rtacha tezligi

O'rtacha tezlikning yana bir ta'rifi mavjud.

o'rtacha tezlik- bu jismning ma'lum masofani bir vaqtning o'zida notekis harakatlanishi uchun bir tekis harakatlanishi kerak bo'lgan tezlik.

Biz matematika kursidan arifmetik o'rtacha nima ekanligini bilamiz. 10 va 36 raqamlari uchun u quyidagicha bo'ladi:

O'rtacha tezlikni topish uchun ushbu formuladan foydalanish imkoniyatini bilish uchun biz quyidagi masalani hal qilamiz.

Vazifa

Velosipedchi qiyalikdan 10 km/soat tezlikda ko'tarilib, unga 0,5 soat vaqt sarflaydi. Keyin u 10 daqiqada 36 km/soat tezlikda tushadi. Velosipedchining o'rtacha tezligini toping (10-rasm).

Guruch. 10. Muammo uchun rasm

Berilgan:; ; ;

Toping:

Yechim:

Ushbu tezliklar uchun o'lchov birligi km / soat bo'lganligi sababli, biz o'rtacha tezlikni km / soatda ham topamiz. Shuning uchun bu muammolar SIga tarjima qilinmaydi. Keling, soatlarga tarjima qilaylik.

O'rtacha tezlik:

To'liq yo'l () tepaga ko'tarilish () va pastga tushish yo'lidan () iborat:

Nishabga ko'tarilish yo'li:

Nishabdan tushish yo'li:

To'liq yo'lni bajarish uchun ketadigan vaqt quyidagilarga teng:

Javob:.

Muammoning javobiga asoslanib, o'rtacha tezlikni hisoblash uchun o'rtacha arifmetik formuladan foydalanish mumkin emasligini ko'ramiz.

Mexanikaning asosiy muammosini hal qilish uchun o'rtacha tezlik tushunchasi har doim ham foydali emas. Poezd haqidagi muammoga qaytadigan bo'lsak, agar poezdning butun yo'li bo'ylab o'rtacha tezlik teng bo'lsa, 5 soatdan keyin u masofada bo'ladi, deb bahslasha olmaydi. Novosibirskdan.

Cheksiz kichik vaqt oralig'ida o'lchanadigan o'rtacha tezlik deyiladi oniy tana tezligi(masalan: avtomobil spidometri (11-rasm) oniy tezlikni ko'rsatadi).

Guruch. 11. Avtomobil spidometri oniy tezlikni ko'rsatadi

Bir lahzali tezlikning yana bir ta'rifi mavjud.

Tezlik- tananing ma'lum bir vaqtning o'zida harakat tezligi, traektoriyaning ma'lum bir nuqtasida tananing tezligi (12-rasm).

Guruch. 12. Bir lahzali tezlik

Ushbu ta'rifni yaxshiroq tushunish uchun misolni ko'rib chiqing.

Mashina magistral bo'ylab to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlansin. Bizda ma'lum bir harakat uchun ko'chish proyeksiyasining vaqtga bog'liqligi grafigi mavjud (13-rasm), biz ushbu grafikni tahlil qilamiz.

Guruch. 13. Ko`chish proyeksiyasining vaqtga bog`liqligi grafigi

Grafik avtomobil tezligi doimiy emasligini ko'rsatadi. Aytaylik, kuzatish boshlangandan 30 soniya o'tgach (nuqtada) avtomobilning oniy tezligini topish kerak bo'ladi. A). Bir lahzali tezlik ta'rifidan foydalanib, biz dan gacha bo'lgan vaqt oralig'i uchun o'rtacha tezlik modulini topamiz. Buning uchun ushbu grafikning bir qismini ko'rib chiqing (14-rasm).

Guruch. 14. Ko`chish proyeksiyasining vaqtga bog`liqligi grafigi

Bir lahzalik tezlikni topishning to'g'riligini tekshirish uchun dan gacha bo'lgan vaqt oralig'idagi o'rtacha tezlik modulini topamiz, buning uchun grafikning bir qismini ko'rib chiqamiz (15-rasm).

Guruch. 15. Ko`chish proyeksiyasining vaqtga bog`liqligi grafigi

Biz ma'lum bir vaqt segmenti uchun o'rtacha tezlikni hisoblaymiz:

Kuzatish boshlanganidan 30 soniya o'tgach, avtomobilning bir lahzali tezligining ikkita qiymati qabul qilindi. Aniqroq aytganda, qiymat vaqt oralig'i kamroq bo'lgan joyda bo'ladi, ya'ni. Agar biz ko'rib chiqilgan vaqt oralig'ini kuchliroq qisqartiradigan bo'lsak, u holda nuqtadagi avtomobilning oniy tezligi A aniqroq aniqlanadi.

Bir lahzali tezlik vektor kattalikdir. Shuning uchun, uni topish (uning modulini topish) bilan bir qatorda, qanday yo'naltirilganligini bilish kerak.

(at) - oniy tezlik

Bir lahzali tezlikning yo'nalishi tananing harakat yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Agar tana egri chiziqli harakat qilsa, u holda oniy tezlik ma'lum bir nuqtada traektoriyaga tangensial yo'naltiriladi (16-rasm).

1-mashq

Bir lahzali tezlik () mutlaq qiymatda o'zgarmagan holda faqat yo'nalishda o'zgarishi mumkinmi?

Yechim

Yechim uchun quyidagi misolni ko'rib chiqing. Tana egri traektoriya bo'ylab harakatlanadi (17-rasm). Harakat traektoriyasidagi nuqtani belgilaymiz A va nuqta B... Keling, ushbu nuqtalarda oniy tezlikning yo'nalishini belgilaymiz (lahzali tezlik traektoriya nuqtasiga tangensial yo'naltirilgan). Tezliklari mutlaq qiymatda bir xil va 5 m / s ga teng bo'lsin.

Javob: balki.

Topshiriq 2

Bir lahzali tezlik yo'nalishini o'zgartirmasdan, faqat mutlaq qiymatda o'zgarishi mumkinmi?

Yechim

Guruch. 18. Muammo uchun rasm

10-rasmda bu nuqta ko'rsatilgan A va nuqtada B oniy tezlik xuddi shu tarzda yo'naltiriladi. Agar tana bir xilda tezlashtirilgan bo'lsa, unda.

Javob: balki.

Ushbu darsda biz notekis harakatni, ya'ni o'zgaruvchan tezlikdagi harakatni o'rganishni boshladik. Noto'g'ri harakatning xarakteristikalari o'rtacha va oniy tezlikdir. O'rtacha tezlik tushunchasi notekis harakatni bir xil harakat bilan aqliy almashtirishga asoslangan. Ba'zan o'rtacha tezlik tushunchasi (biz ko'rganimizdek) juda qulaydir, lekin u mexanikaning asosiy muammosini hal qilish uchun mos kelmaydi. Shuning uchun oniy tezlik tushunchasi kiritiladi.

Adabiyotlar ro'yxati

  1. G. Ya. Myakishev, B.B. Buxovtsev, N.N. Sotskiy. Fizika 10. - M .: Ta'lim, 2008.
  2. A.P. Rymkevich. Fizika. Muammolar kitobi 10-11. - M .: Bustard, 2006 yil.
  3. O. Ya. Savchenko. Fizika vazifalari. - M .: Nauka, 1988 yil.
  4. A.V. Peryshkin, V.V. Krauklis. Fizika kursi. T. 1. - M .: Davlat. uch.-ped. ed. min. RSFSR ta'limi, 1957 yil.
  1. "School-collection.edu.ru" internet portali ().
  2. "Virtulab.net" internet portali ().

Uy vazifasi

  1. 9-band oxiridagi savollar (1-3, 5) (24-bet); G. Ya. Myakishev, B.B. Buxovtsev, N.N. Sotskiy. Fizika 10 (tavsiya etilgan o'qishlar ro'yxatiga qarang)
  2. Muayyan vaqt oralig'idagi o'rtacha tezlikni bilgan holda, bu oraliqning istalgan qismi uchun tananing harakatini topish mumkinmi?
  3. Bir tekis to'g'ri chiziqli harakatdagi oniy tezlik bilan notekis harakatdagi oniy tezlik o'rtasidagi farq nima?
  4. Mashinani haydash paytida tezlik o'lchagich ko'rsatkichlari har daqiqada olingan. Ushbu ma'lumotlardan avtomobilning o'rtacha tezligini aniqlash mumkinmi?
  5. Velosipedchi marshrutning birinchi uchdan bir qismini soatiga 12 km tezlikda, ikkinchi uchinchi qismini soatiga 16 km tezlikda va oxirgi uchinchi qismini soatiga 24 km tezlikda bosib o'tdi. Velosipedning yo'l bo'ylab o'rtacha tezligini toping. Javobingizni km/soatda bering

1. Yagona harakat kam uchraydi. Odatda, mexanik harakat o'zgaruvchan tezlikdagi harakatdir. Vaqt o'tishi bilan tananing tezligi o'zgarib turadigan harakat deyiladi notekis.

Masalan, transport notekis harakatlanmoqda. Avtobus, harakatni boshlab, tezligini oshiradi; tormozlashda uning tezligi pasayadi. Yer yuzasiga tushgan jismlar ham notekis harakat qiladi: ularning tezligi vaqt o'tishi bilan ortadi.

Noto'g'ri harakat bilan tananing koordinatasini endi formula bilan aniqlab bo'lmaydi x = x 0 + v x t, chunki harakat tezligi doimiy emas. Savol tug'iladi, qanday qiymat notekis harakat bilan vaqt o'tishi bilan tana holatining o'zgarish tezligini tavsiflaydi? Bu qiymat o'rtacha tezlik.

O'rtacha tezlik vChorshanbanotekis harakat siljish nisbatiga teng fizik miqdor deb ataladi svaqt bo'yicha tanalar t, buning uchun u:

v Chorshanba =.

O'rtacha tezlik vektor miqdori... Amaliy maqsadlar uchun o'rtacha tezlik modulini aniqlash uchun ushbu formuladan faqat tana to'g'ri chiziq bo'ylab bir yo'nalishda harakat qilganda foydalanish mumkin. Boshqa barcha holatlarda bu formuladan foydalanish mumkin emas.

Keling, bir misolni ko'rib chiqaylik. Poezdning marshrut bo'ylab har bir stantsiyaga kelish vaqtini hisoblash kerak. Bundan tashqari, uning harakati oddiy emas. Agar yuqoridagi formuladan foydalanib, ikkita stantsiya orasidagi kesimdagi o'rtacha tezlik modulini hisoblasak, unda olingan qiymat poezd harakatlanayotgan o'rtacha tezlikning qiymatidan farq qiladi, chunki siljish vektorining moduli poezd bosib o'tgan masofa. Va yuqoridagi formulaga muvofiq, ushbu poezdning boshlang'ich nuqtasidan yakuniy nuqtaga va orqaga o'rtacha harakat tezligi butunlay nolga teng.

Amalda, o'rtacha tezlikni aniqlashda, teng qiymat yo'l munosabati l O'z vaqtida t, bu yo'l o'tgan:

v Chorshanba = .

U tez-tez chaqiriladi yerning o'rtacha tezligi.

2. Jismning traektoriyaning istalgan qismida o'rtacha tezligini bilib, uning holatini istalgan vaqtda aniqlash mumkin emas. Mashina 300 km yo'lni 6 soatda bosib o'tdi deylik.Mashinaning o'rtacha tezligi 50 km/soat. Biroq, shu bilan birga, u bir muncha vaqt turishi mumkin edi, bir muddat 70 km / soat tezlikda, bir muddat 20 km / soat tezlikda va hokazo.

Shubhasiz, mashinaning o'rtacha tezligini 6 soat davomida bilib, biz uning o'rnini 1 soatdan keyin, 2 soatdan keyin, 3 soatdan keyin va hokazolarni aniqlay olmaymiz.

3. Harakatlanayotganda tana traektoriyaning barcha nuqtalaridan ketma-ket o'tadi. Har bir nuqtada u vaqtning ma'lum nuqtalarida va qandaydir tezlikka ega.

Bir lahzalik tezlik - bu tananing ma'lum bir vaqtda yoki traektoriyaning ma'lum bir nuqtasida tezligi.

Aytaylik, tana notekis to'g'ri chiziqli harakat qiladi. Keling, ushbu jismning nuqtadagi harakat tezligini aniqlaylik O uning traektoriyasi (21-rasm). Traektoriya bo'yicha bo'limni tanlang AB nuqta qaysi ichida joylashgan O... Harakatlanuvchi s Bu sohada 1, tana o'z vaqtida yakunlandi t 1 . Ushbu bo'limda o'rtacha harakat tezligi - v Chorshanba 1 =.

Keling, tananing harakatini kamaytiraylik. Bu teng bo'lsin s 2 va harakat vaqti t 2. Keyin bu vaqt davomida tananing o'rtacha tezligi: v cp 2 =. Bu bo'limdagi o'rtacha tezlikni yana o'zgartirishni kamaytiramiz: v Chorshanba 3 =.

Biz tana harakati vaqtini va shunga mos ravishda uning harakatini qisqartirishni davom ettiramiz. Oxir-oqibat, harakat va vaqt shunchalik kichik bo'ladiki, qurilma, masalan, avtomobildagi spidometr, tezlikning o'zgarishini endi qayd etmaydi va bu qisqa vaqt ichida harakatni bir xil deb hisoblash mumkin. Bu sohadagi o'rtacha tezlik - bu nuqtadagi tananing bir lahzalik tezligi O.

Shunday qilib,

oniy tezlik - kichik joy almashish D nisbatiga teng vektor fizik miqdor skichik vaqt oralig'iga D t, bu harakat nima uchun qilingan:

v = .

O'z-o'zini tekshirish uchun savollar

1. Qanday harakat notekis deb ataladi?

2. O'rtacha tezlik deb nimaga aytiladi?

3. Yerning o'rtacha tezligi nimani ko'rsatadi?

4. Tananing traektoriyasini va uning ma'lum bir vaqt oralig'idagi o'rtacha tezligini bilib, istalgan vaqtda tananing holatini aniqlash mumkinmi?

5. Bir lahzali tezlik deb nimaga aytiladi?

6. “Kichik siljish” va “kichik vaqt oralig‘i” iboralarini qanday tushunasiz?

Topshiriq 4

1. Avtomobil Moskva ko'chalarini 0,5 soatda 20 km bosib o'tdi, Moskvadan chiqib ketayotganda u 15 daqiqa turdi va keyingi 1 soat 15 daqiqada Moskva viloyatida 100 km yo'l bosib o'tdi. Har bir uchastkada va butun yo'lda transport vositasining o'rtacha tezligi qancha edi?

2. Agar poyezd stansiyalar orasidagi masofaning birinchi yarmini o‘rtacha 50 km/soat tezlikda, ikkinchisini esa 70 km/soat tezlikda bosib o‘tgan bo‘lsa, poyezd ikki stansiya orasidagi yo‘lda o‘rtacha tezligi qancha bo‘ladi?

3. Agar poyezd ikki stansiya orasidagi yo‘lda vaqtning yarmini o‘rtacha 50 km/soat tezlikda, qolgan vaqtini esa 70 km/soat tezlikda bosib o‘tgan bo‘lsa, uning o‘rtacha tezligi qancha bo‘ladi?