Физика 10 класс. Законы, правила, формулы

Свойства паров, жидкостей и твердых тел
• Давление насыщенного пара
  Давление насыщенного пара (p₀) не зависит от объёма, а зависит от температуры (T) и концентрации молекул пара (n)
  ,
  где k – постоянная Больцмана
  СИ: Па
• Относительная влажность воздуха
  Относительной влажностью воздуха (φ) называют отношение парциального давления (р) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р₀) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
  %
  СИ: %
• Абсолютная влажность воздуха
  Абсолютная влажность воздуха (ρ):
  1) давление, оказываемое водяным паром при данных условиях: ;
  2) это масса (m) водяного пара в единице объёма (V = 1 м³) воздуха: ;
  СИ: Па, кг/м³
• Коэффициент поверхностного натяжения жидкости
  Коэффициент поверхностного натяжения (σ) жидкости равен отношению модуля силы поверхностного натяжения (F) к длине (l) границы поверхности натяжения, на которую действует эта сила.
  
  СИ: Н/м
• Высота поднятия жидкости в капилляре
  Высота (h) поднятия жидкости в капиллярной трубке (капилляре) прямо пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорциональна плотности жидкости (ρ) и радиусу (r) капиллярной трубки.
  
• Капиллярное давление
  Капиллярное давление (p) жидкости в капилляре пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорционально радиусу капиллярной трубки (r).
  
  СИ: Па
• Абсолютная деформация (удлинение — сжатие)
  Абсолютная деформация (Δl) — разность линейных размеров (l₀
  и l) твердого тела до и после приложения к нему силы.
  
  СИ: мм
• Относительная деформация (удлинение — сжатие)
  Относительная деформация (ε) — отношение абсолютной деформации (Δl) к начальной длине твердого тела (l₀).
  
• Механическое напряжение
  Механическое напряжение (σ) — это отношение модуля силы упругости (F) к площади поперечного сечения (S) тела.
  
  СИ: Па
• Закон Гука для твердого тела
  При малых деформациях напряжение (σ) прямо пропорционально относительному удлинению (ε)
  
  СИ: Па
• Модуль упругости (модуль Юнга)
  Модуль продольной упругости (Е) — постоянная для данного материала величина, численно равная механическому напряжению (σ), которое необходимо создать в теле, чтобы его относительное удлинение (ε) достигло единицы
  
  СИ: Па
• Коэффициент запаса прочности
  Коэффициент запаса прочности (n) — это величина, показывающая во сколько раз напряжение (σ_пч), соответствующее пределу прочности, превышает напряжение (σ_доп), допустимое для твердого тела в данных условиях нагружения.
  n=σ_пч/σ_доп

Основы термодинамики
• Внутренняя энергия одноатомного газа
  Внутренняя энергия (U) идеального одноатомного газа прямо пропорциональна количеству вещества (m/М) и его абсолютной температуре (T)
  
  СИ: Дж
• Внутренняя энергия многоатомного газа
  Внутренняя энергия (U) идеального многоатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре (Т) и определяется числом степеней свободы (i) идеального газа.
  ,
  где i=3 – одноатомного;
  i=5 – двухатомных;
  
  i=6 – трехатомных и более.
  СИ: Дж
• Работа внешних сил над газом
  Работа (А) внешних сил, изменяющих объём газа при изобарном процессе, равна произведению давления (p) на изменение объёма (ΔV) газа.
  
  СИ: Дж
• Первый закон термодинамики
  1) Изменение внутренней энергии (ΔU) системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил (А) и количества теплоты (Q), переданного системе: ;
  2) Количество теплоты (Q), переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии (ΔU) и на совершение системой работы (А’) над внешними телами: .
  СИ: Дж
• Применение первого закона термодинамики
  1) При изохорном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) равно количеству переданной теплоты (Q): , (при V=const)
  2) При изотермическом процессе все переданное газу количество теплоты ( Q) идет на совершение работы (А’): , (при T=const)
  3) При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты (Q) идет на изменение его внутренней энергии (ΔU) и на совершение работы (А’): , (при p=const)
  4) При адиабатном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) происходит только за счет совершение работы (А): , (при Q=0)
  СИ: Дж
• Работа теплового двигателя
  Работа (А’), совершаемая тепловым двигателем, равна разности количества теплоты (Q₁), полученного от нагревателя, и количества теплоты (Q₂), отданного холодильнику
  
  СИ: Дж
• КПД теплового двигателя
  Коэффициентом (η) полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы (А’), совершаемой двигателем, к количеству теплоты (Q₁), полученному от нагревателя.
  
  ;
  
  СИ: Дж
• КПД идеальной Тепловой машины
  Реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру (T₁), и холодильником с температурой (Т₂), не может иметь КПД, превышающий КПД (7 тах) идеальной тепловой машины.
  

Электростатика
• Закон сохранения заряда
  В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов (q₁, q₂,…, q_n,) всех частиц остается неизменной.
  
  СИ: Кл
• Закон Кулона
  Сила взаимодействия (F) двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда (q₁ и q₂) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
  ,
  где k=9×10⁹ (Н×м²)/Кл² — коэффициент пропорциональности.
  СИ: Н
• Заряд электрона
  
  Заряд электрона (е) — минимальный, механически неделимый, отрицательный заряд, существующий в природе.
  e=1,6×10^-19
  СИ: Кл
• Напряженность электрического поля
  Напряженность электрическою поля () равна отношению силы (), с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду (q).
  
  СИ: Н/Кл; В/м
• Напряженность поля точечного заряда (в вакууме)
  Модуль напряженности (Е) поля точечного заряда (q₀) на расстоянии (r) от него равен: ,
  где k=9×10⁹ (Н×м²)/Кл² — коэффициент пропорциональности.
  СИ: Н/Кл
• Принцип суперпозиции полей
  Если в данной точке пространства заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых ( ), то результирующая напряженность поля в этой точке равна геометрической (векторной) сумме напряженностей.
  
  СИ:
  Н/Кл
• Диэлектрическая проницаемость
  Диэлектрическая проницаемость (ε) — это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности (Е) электрического поля внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности (Е₀) поля в вакууме.
  
• Работа при перемещении заряда в однородном электростатическом поле
  Работа (А) при перемещении заряда (q) в однородном электростатическом поле напряженностью (Е) не зависит от формы траектории движения заряда, а определяется величиной перемещения (Δd=d₂-d₁) заряда вдоль силовых линий поля.
  
  СИ: Дж
• Потенциальная энергия заряда
  Потенциальная энергия (W_p) заряда в однородном электростатическом поле равна произведению величины заряда (q) на напряженность (Е) поля и расстояние (d) от заряда до источника поля.
  
  СИ: Дж
• Потенциал электростатического поля
  Потенциал (φ) данной точки электростатического поля численно равен:
  1) потенциальной энергии (W_p) единичного заряда (q) в данной точке: ;
  2) произведению напряженности (Е) поля на расстояние (d) от заряда до источника поля:
  СИ: В
• Напряжение (разность потенциалов)
  Напряжение (U) или разность потенциалов (φ₁-φ₂) между двумя точками равна отношению работы поля (А) при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду (q).
  
  СИ: В
• Связь между напряженностью и напряжением
  Чем меньше меняется потенциал () на расстоянии (Δd), тем меньше напряженность (Е) электростатического поля.
  
  СИ: В/м
• Электроёмкость
  Электроёмкость (C) двух проводников — это отношение заряда (
  q) одного из проводников к разности потенциалов (U) между этим проводников и соседним.
  
  СИ: Ф
• Электроёмкость конденсатора
  Электроёмкость плоского конденсатора (C) прямо пропорциональна площади пластин (S), диэлектрической проницаемости (ε) размещенного между ними диэлектрика, и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами (d).
  ,
  ε₀=8,85×10^-12 Кл²/(Н×м²) – электрическая постоянная
  СИ: Ф
• Энергия заряженного конденсатора
  Энергия (W) заряженного конденсатора равна:
  1) половине произведения заряда (q) конденсатора на разность потенциалов (U) между его обкладками: ;
  2) отношению квадрата заряда (q) конденсатора к удвоенной его ёмкости (С): ;
  3) половине произведения ёмкости конденсатора (C) на квадрат разности потенциалов ( U) между его обкладками: .
  СИ: Дж
• Электроёмкость шара
  Электроёмкость шара радиусом R, помещенного в диэлектрическую среду с проницаемостью ε, равна:
  СИ: Ф
• Параллельное соединение конденсаторов
  Общая ёмкость (C_общ) конденсаторов, параллельно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме ёмкостей (C₁, C₂, C₃,…) отдельных конденсаторов.
  C_общ=C₁+C₂+C₃+…+ C_n
  СИ: Ф
• Последовательное соединение конденсаторов
  Величина, обратная общей ёмкости (C_общ) конденсаторов, последовательно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме величин, обратных ёмкостям (C₁, C₂, C₃,…) отдельных конденсаторов.
  1/C_общ= 1/C₁+1/C₂+1/C₃+…+ 1/C_n
  СИ: Ф

Законы постоянного тока
• Сила тока
  Сила тока (I) равна:
  1) отношению заряда (Δq), переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени (Δt), к этому интервалу времени;
  2) произведению концентрации (n) заряженных частиц в проводнике, заряду каждой частицы (q₀), скорости (v) движения заряженных частиц в проводнике и площади поперечного сечения (S) проводника.
  ,
  
  СИ: A
• Закон Ома для участка цепи
  Сила тока (I) прямо пропорциональна приложенному напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (R)
  
  СИ: A
• Сопротивление проводника
  Сопротивление (R) проводника зависит от материала проводника (удельного сопротивления ρ) и его геометрических размеров (длины l и площади поперечного сечения S).
  
  СИ: Ом
• Удельное сопротивление проводника
  Удельное сопротивление (ρ) проводника — величина, численно равная сопротивлению проводника длиной (l) один метр и площадью поперечного сечения (S) один квадратный метр.
  
  СИ: Ом×м
• Работа постоянного тока
  Работа (А) постоянного тока на участке цепи:
  1) равна произведению силы тока (I), напряжения (U) и времени (t), в течение которого совершалась работа: ;
  2) равна произведению квадрата силы тока (I), сопротивления участка цепи (R) и времени (t): ;
  3) пропорциональна квадрату напряжения (U), времени (t) и обратно пропорционально сопротивлению (R) участка цепи: .
  СИ: Дж
• Мощность тока
  Мощность (Р) постоянного тока на участке цепи равна:
  1) работе (А) тока, выполняемой за единицу времени (t): ;
  2) произведению напряжения (U) и силы тока (I): ;
  3) произведению квадрата силы тока (I) и сопротивления (R): ;
  4) отношению квадрата напряжения (U) к сопротивлению (R):
  СИ: Вт
• Электродвижущая сила (ЭДС)
  Электродвижущая сила в замкнутом контуре (ξ) представляет собой отношение работы сторонних сил (А_ст) при перемещении заряда внутри источника тока к заряду (q).
  ξ=А_ст/q
  СИ: В
• Закон Ома для полной цепи
  Сила тока (I) в полной цепи равна отношению ЭДС(ξ) цепи к её полному сопротивлению (внутреннему сопротивлению r и внешнему R).
  
  СИ: A
• Последовательное соединение источников тока
  Если цепь содержит несколько последовательно соединенных элементов с ЭДС (ξ₁, ξ₂, ξ₃,…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.
  ξ=ξ₁+ξ₂+ξ₃+…
  СИ: В
• Параллельное соединение источников тока
  Если цепь содержит несколько параллельно соединенных элементов с равными ЭДС (ξ₁=ξ₂=ξ₃=…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна ЭДС каждого элемента.
  ξ=ξ₁=ξ₂=ξ₃=…
  СИ: В

Поделитесь с друзьями:

zadachi-po-fizike.electrichelp.ru

«Механика. Кинематика». Видеоурок. Физика 10 Класс

Мы постоянно решаем задачи, связанные с движением. Едет велосипедист, падает груша с ветки (Рис. 1), вопрос один: куда и когда они попадут? И решение задачи – это не всегда расчеты на бумаге. Когда лягушка следит за комаром и готовится его поймать, ее мозг уже решает задачу: он ищет закономерности в движении комара и определяет, где он будет через мгновение, чтобы туда выбросить язык (Рис. 2).

Рис. 1. Примеры движения

Рис. 2. Лягушка, следящая за движением комара

Основная задача кинематики – определить положение тела, его скорость и ускорение в любой момент времени. То есть каждому моменту времени привести в однозначное соответствие координату, скорость тела и т.д. В математике такое соответствие называется функцией времени:  для координаты,  для скорости (Рис. 3).

Рис. 3. Математические функции  и

Когда мы говорим: «Я дохожу до школы за 20 минут», мы выделяем только самое важное. Говоря о движении в школу, мы не учитываем остановки на светофорах, ускорение и замедление шага в зависимости от настроения – считаем скорость постоянной (Рис. 4).

Рис. 4. Дорога из дома до школы

К тому же если мы говорим о движении себя, то движение чего мы рассматриваем – головы, туловища или ног (Рис. 5)?

Рис. 5. Траектории движения головы, туловища и ног при ходьбе

А расстояние между домом и школой – это расстояние от крыльца до крыльца или от кровати до парты (Рис. 6)?

Рис. 6. Расстояние между школой и домом

Такие вопросы кажутся нам глупыми, мы подсознательно всё упрощаем (это и есть применение модели) и округляем измерения. Мы считаем, что идем равномерно. Мы не рассматриваем части, а рассматриваем движение лишь одной точки. Да и при измерении расстояния до школы нам не важно, какую точку в школе выбрать, нам не нужна такая точность, поэтому мы округлим результат (Рис. 7).

Рис. 7. Пример округления расстояния от дома к школе

Чтобы описать движение математически, составить уравнение и решить его, необходимо четко выделить модель. Нужно убрать из рассмотрения всё лишнее в данной ситуации и оставить только необходимое.

Движение – это перемещение с течением времени. Тело переместилось – значит, поменяло положение. Задать положение тела нельзя без привязки к другим телам: положение автомобиля часто привязываем к светофору, дому или населенному пункту на трассе. Нужно выбрать, относительно чего задавать положение (Рис. 8).

Рис. 8. Выбор точки отсчета

Вы уже знаете, как можно задать положение парой чисел: широта и долгота в географии (Рис. 9), число и буква в морском бое (Рис. 10), «на 30 км восточнее и на 40 км южнее Москвы» (Рис. 11) – все это координаты. Систему координат можно выбирать, как нам удобно: для морского боя удобна одна, для навигатора ГЛОНАСС – другая. Мы чаще всего будем пользоваться прямоугольной системой координат (Рис. 12).

Рис. 9. Широта и долгота в географии

Рис. 10. Схема морского боя

 

Рис. 11. Положение на карте

Рис. 12. Прямоугольная система координат

Координаты задают точку в системе координат. Положение пирамиды – это положение какой точки? Можно выбрать какую-то одну точку и рассматривать только её вместо всей пирамиды. Такую модель назвали материальная точка (Рис. 13). Тогда всё будет четко, мы скажем: «Пирамида находится вот здесь». И укажем на эту точку. Мы пренебрегли тем фактом, что какие-то части пирамиды не совпадают с точкой. Если нам это не мешает, используем эту модель.

Рис. 13. Материальная точка в системе координат

Например, поезд едет из города в город. Мы ставим на маршруте точку, и нам всё равно, что локомотив на самом деле чуть ближе к городу, а последний вагон – чуть дальше. Да и сам город отмечен точкой, хотя от вокзала, куда прибывает поезд, до другого конца города может быть расстояние в несколько километров.

Рис. 14. Маршрут движения поезда

Но если мы рассчитываем, за какое время поезд проедет через длинный мост, то и поезд, и мост мы уже не сможем рассматривать как материальные точки. Необходимо применить другую модель: например, обозначить точками начало и конец моста, взять крайние точки первого и последнего вагона, рассмотреть их движение – когда первый вагон заедет на мост и когда последний вагон его покинет (Рис. 15).

Рис. 15. Движение поезда через мост

Определились: исследуем положение материальной точки в выбранной системе координат. Теперь исследуем, как это положение меняется со временем. Снова будем исследовать модели.

У нас их будет три (Рис. 16). Первые две модели – прямолинейное движение. Первая – точка совершает одинаковые перемещения за любые равные промежутки, движется с постоянной скоростью. Вторая – скорость точки изменяется одинаково за любые равные промежутки, точка движется с постоянным ускорением. Третья – равномерное движение по окружности. Точка проходит одинаковый путь за любые равные промежутки.

Рис. 16. Модели движения материальной точки

Почему именно эти три модели? Это самые распространённые и простые случаи движения. Если мы можем считать, что на тело не действуют силы или силы уравновешены (Рис. 17), в этом случае тело движется равномерно прямолинейно – первая модель (Рис. 18). Если силы действуют, мы их складываем и получаем суммарное действие. Если суммарная сила не изменяется ни по модулю, ни по направлению, то она сообщает телу постоянное ускорение (Рис. 19). Тело движется равноускоренно – вторая модель (Рис. 18). Тело движется равномерно по окружности, если на него действует постоянная по модулю сила, которая направлена к центру окружности (Рис. 18). Это тоже распространённый случай: так действует сила тяжести на спутники, которые движутся по круговой орбите (Рис. 20), так нить действует на привязанный к ней груз (Рис. 21), равномерным движением по окружности можно считать и движение автомобиля на повороте (Рис. 22).

Рис. 17. Равнодействующая сила равна нулю, тело движется равномерно прямолинейно

Рис. 18. Модели движения тела

Рис. 19. При равноускоренном движении на тело действует ненулевая суммарная сила

Рис. 20. Движение спутника по окружности

Рис. 21. Действие нити на привязанный к ней груз

Рис. 22. Движение автомобиля на повороте

Мы описали, почему тело движется тем или иным образом – из-за наличия или отсутствия сил; но на уроках кинематики мы не будем рассматривать причины движения. Мы будем изучать закономерности движения, не рассматривая взаимодействие тел. Этим мы займемся позже в разделе «Динамика».

После того как мы выбрали модель, мы переходим к её математической записи, описываем ее с помощью уравнений. Этим мы будем заниматься на уроках данного раздела – «Кинематика».

Мы будем изучать три модели, но это, конечно, не значит, что в природе есть только три вида движения или что любое движение можно свести к одному из трех видов. Например, форма орбит планет солнечной системы близка к эллипсу – модель движения по окружности опишет такое движение уже неточно (Рис. 23). Еще один пример: когда тело движется в воздухе, сопротивление воздуха увеличивается при увеличении скорости. В этом случае скорость тела увеличивается неравномерно и в какой-то момент достигает максимума (Рис. 24), так можно описать движение парашютиста – здесь ни одна из описанных трех моделей не подойдет.

Рис. 23. Орбиты движения планет в солнечной системе

Рис. 24. Изменение скорости тела при наличии сопротивления воздуха

Мы же подробно опишем три случая движения: равномерное прямолинейное движение, равноускоренное прямолинейное движение и равномерное движение по окружности.

 

Домашнее задание

Что такое материальная точка? Приведите пример использования этой модели.

Какая основная задача кинематики?

Что такое движение? Какие виды движения мы будем описывать?

 

Список рекомендованной литературы

Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень). М.: Мнемозина, 2012.

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика. 10 класс. Учебник. / под ред. Н.А. Парфентьевой. М.: Просвещение, 2014.

 

Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Интернет портал «nika-fizika.narod.ru» (Источник)

Интернет портал «ru.solverbook.com» (Источник)

interneturok.ru

это… Кинематика: определение, формулы, задачи

Что такое кинематика? Это подраздел механики, который изучает математические и геометрические методы описания движения идеализированных объектов. Они относятся к нескольким категориям. Темой сегодняшней статьи станут аспекты, которые так или иначе связаны с понятием «кинематика точки». Мы разберем многие вопросы, но начнем с самых что ни на есть фундаментальных понятий и объяснений их применения в данной области.

Какие объекты рассматриваются?

Если кинематика — это раздел физики, который изучает способы описания движения тел в разноразмерных пространствах, значит, нужно оперировать и самими телами, верно? Чтобы быстрее понять, о чем идет речь, вы можете найти предназначенный для школьников мультимедийный урок. Кинематика для понимания вообще проста, если разобраться в ее основах. При ознакомлении с ними вы заметите, что в теории присутствует информация о том, что данный раздел физики изучает закономерности движения материальных точек. Заметьте, как обобщенно дано определение объектов. С другой стороны, материальные точки не являются единственными рассматриваемыми кинематикой объектами. Этот раздел физики изучает принципы движения также и абсолютно твердых тел, и идеальных жидкостей. Очень часто все эти три понятия объединяют в одно, говоря просто «идеализированные объекты». Идеализация в данном случае нужна для условностей расчетов и отхода от возможных систематических погрешностей. Если вы посмотрите определение материальной точки, то заметите, что о ней написано следующее: это тело, размерами которого в соответствующей ситуации можно пренебречь. Это можно понимать так: по сравнению с пройденным расстоянием линейные размеры объекта ничтожно малы.

Что используется для описания?

Как было сказано ранее, кинематика – это подраздел механики, который изучает способы описания движения точки. Но если это так, значит для совершения подобных операций нужны какие-то фундаментальные понятия и принципы, наподобие аксиоматических? Да. И в нашем случае это они имеются. Во-первых, в кинематике заведено за правило разрешать задачи, не оглядываясь на силы, действующие на материальную точку. Все мы прекрасно знаем, что тело будет ускоряться или замедляться в том случае, если на него действует определенная сила. И кинематика – это тот подраздел, который позволяет оперировать ускорением. Однако природа возникающих сил здесь не рассматривается. Для описания движения применяются методы математического анализа, линейной и пространственной геометрии, а также алгебры. Также определенную роль играют координатные сетки и сами координаты. Но об этом мы поговорим чуть позднее.

История создания

Первые работы по кинематике были составлены великим ученным Аристотелем. Именно он сформировал некоторые фундаментальные принципы этой отрасли. И даже несмотря на то, что в его работах и выводах содержалось некоторое количество ошибочных мнений и размышлений, его труды все равно представляют огромную ценность для современной физики. Работы Аристотеля впоследствии изучал Галилео Галилей. Он проводил знаменитые опыты с Пизанской башней, когда исследовал закономерности процесса свободного падения тела. Изучив все вдоль и поперек, Галилей подверг размышления и выводы Аристотеля жесткой критике. Например, если последний писал о том, что сила – это причина движения, Галилей доказал, что сила есть причина ускорения, но никак не того, что тело возьмет и придет в движение и будет перемещаться. По мнению Аристотеля, тело могло приобретать скорость только при воздействии определенной силы. Но ведь мы знаем, что это мнение ошибочно, поскольку существует равномерное поступательное движение. Это в лишний раз доказывают формулы кинематики. А мы перейдем к следующему вопросу.

Кинематика. Физика. Основные понятия

В этом разделе имеется некоторое количество фундаментальных принципов и определений. Начнем, пожалуй, с главного из них.

Механическое движение

Наверное, со школьной скамьи нам пытаются заложить мысль о том, что можно считать механическим движением. Мы с ним сталкиваемся ежедневно, ежечасно, ежесекундно. Механическим движением мы будем считать процесс, который происходит в пространстве с течением времени, а именно изменение положения того или иного тела. При этом очень часто к процессу применяют относительность, то есть говорят о том, что положение, скажем, первого тела изменилось по отношению к положению второго. Давайте представим, что на стартовой черте у нас стоят два автомобиля. Отмашка оператора или загорелись огни – и машины срываются с места. В самом начале уже происходит изменение положения. Причем говорить можно об этом долго и нудно: относительно конкурента, относительно линии старта, относительно зафиксированного зрителя. Но, наверное, идея понятна. То же самое можно сказать и про двух людей, которые идут либо в одну сторону, либо в разные. Положение каждого из них относительно другого изменяется в каждый момент времени.

Система отсчета

Кинематика, физика – все эти науки используют такое фундаментальное понятие, как системы отсчета. На самом деле оно имеет очень важную роль и применяется в практических задачах едва ли не повсеместно. С системой отсчета могут быть связаны еще две важные составляющие.

Координатная сетка и координаты

Последние представляют собой не что иное, как набор цифр и букв. Пользуясь определенным логическими установками, мы можем составить свою одномерную или двухмерную координатную сетку, которая позволит нам решать простейшие задачи по изменению положения материальной точки за тот или иной отрезок времени. Обычно на практике применяется двухмерная координатная сетка с осями Х («икс») и У («игрек»). В трехмерном пространстве добавляет ось Z («зэт») а в одномерном присутствует только Х. Часто с координатами работают артиллеристы и разведчики. А впервые мы с ними сталкиваемся еще в начальной школе, когда начинаем чертить отрезки определенной длины. Ведь градуировка есть не что иное, как использование координат для обозначения начала и конца.

Кинематика 10 класс. Величины

Основные величины, которые используются при решении задач по кинематике материальной точки, – это расстояние, время, скорость и ускорение. Давайте поговорим о двух последних подробнее. Обе эти величины – векторные. Иными словами, они имеют не только численный показатель, но и определенное заданное направление. Движение тела будет происходить в ту сторону, в которую направлен вектор скорости. При этом нельзя забывать и о векторе ускорения, если мы имеем случай неравномерного движения. Ускорение может быть направлено в ту же сторону, либо в противоположную. Если они сонаправлены, то тело начнет двигаться все быстрее и быстрее. Если разнонаправлены, то будет происходить замедление объекта до тех пор, пока он не остановится. После этого при наличии ускорения тело обретет противоположную скорость, то есть тронется в обратном направлении. Все это на практике весьма и весьма четко показывает кинематика. 10 класс – это как раз тот период, когда данный раздел физики раскрывается в достаточной мере.

Формулы

Формулы кинематики достаточно просты как для вывода, так и для запоминания. Например, формула пройденного за то или иное время объектом расстояния имеет следующий вид: S = VoT + aT^2/2. Как мы видим, в левой части у нас стоит как раз-таки расстояние. В правой части можно обнаружить начальную скорость, время и ускорение. Знак «плюс» стоит исключительно условно, поскольку ускорение может принимать отрицательное скалярное значение при процессе торможения объекта. Вообще, кинематика движения подразумевает существование одного вида скорости, мы постоянно говорим «начальная», «конечная», «мгновенная». Мгновенная скорость появляется в определенный момент времени. Но ведь если так подумать, то конечная или начальная составляющие есть не что иное, как ее частные проявления, верно? Тема «Кинематика» является, наверное, излюбленной у школьников, поскольку она проста и интересна.

Примеры задач

В простейшей кинематике существуют целые категории самых разных задач. Все они так или иначе связаны с движением материальной точки. Например, в некоторых требуется определить расстояние, пройденное телом за определенное время. При этом могут быть известны такие параметры, как начальная скорость и ускорение. А может быть, перед учеником поставят задачу, которая как раз-таки будет заключаться в необходимости выразить и посчитать ускорение тела. Разберем пример. Автомобиль стартует из статичного положения. Какой путь он успеет пройти за 5 секунд, если его ускорение равно трем метрам, деленным на секунду в квадрате?

Для решения этой задачи нам потребуется формула S = VoT + at^2/2. В нее мы просто подставляем имеющиеся данные. Это ускорение и время. Следует обратить внимание на то, что слагаемое Vot уйдет на нуль, поскольку начальная скорость равна нулю. Таким образом, мы получаем численный ответ 75 метров. Вот и все, задача решена.

Итоги

Таким образом, мы разобрались с фундаментальными принципами и определениями, привели пример формулы и поговорили об истории создания данного подраздела. Кинематика, понятие которой вводится в седьмом классе на уроках физики, продолжает постоянно совершенствоваться в рамках релятивистского (неклассического) раздела.

fb.ru

Материал для подготовки к ЕГЭ (ГИА) по физике (10 класс) на тему: Кинематика

Механическое движение – изменение положения тела в пространстве с течением времени относительно других тел.

Поступательное движение – движение, при котором все точки тела проходят одинаковые траектории.

Материальная точка – тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь, т.к. его размеры пренебрежимо малы по сравнению с рассматриваемыми  расстояниями.

Траектория – линия движения тела.   (Уравнение траектории – зависимость у(х))

Путь l (м) – длина траектории.               Свойства:  l  ≥ 0, не убывает!

Перемещение s(м) – вектор, соединяющий начальное  и конечное положение тела. 

       sх = х – х0  — модуль перемещения          

Свойства:  s ≤  l , s = 0 на замкнутой территории.                                                  l                                       

Скорость  υ (м/с)  – 1) средняя путевая     υ =;  средняя перемещения   = ;  ;

                                    2) мгновенная —  скорость в данной точке, может находиться только по уравнению скорости           υх = υ0х + aхt       или по графику υ(t)

Ускорение  а(м/с2)  —  изменение скорости за единицу времени.

;  =       если ↑↑    —   движение  ускоренное прямолинейное 

      ↑↑ ()                                 если   ↑↓   —    движение замедленное   прямолинейное

             если   ⊥   —    движение по окружности  

Относительность движения —  зависимость от выбора системы отсчета: траектории, перемещения, скорости, ускорения механического движения.

Принцип относительности Галилея – все законы механики одинаково справедливы во всех инерциальных системах отсчета.

Переход  от одной системы отсчета к другой осуществляется по правилу: 

                                                     =  +     и    = —                                  

Где  υ1  — скорость тела относительно неподвижной системы отсчета,

υ2 – скорость подвижной системы отсчета,

υотн (υ12) – скорость 1-го тела относительно 2-го.

Виды движения.

Прямолинейное движение.

Прямолинейное равномерное движение.	Прямолинейное равноускоренное движение.
xo                      =const          x                                        sx	xo                      x                xo                      x                      sx                                                  sx                                                                                      ускоренное                                    замедленное
x = x0 + υxt      x                      по оси х ~ t                                            x0                                t                                                    против оси	x = x0 + υ0xt +         x                                    x х ~ t2                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  t                                     t                                   ускоренное                замедленное
sx = υxt	sx=υ0xt +        или        sx =     без  t!
υx = const       υx                              по оси Ох                                                                    t                                                                                                  против оси Ох	υx= υox+ axt            υx                по оси Ох               υx                                                                                                                                   замедленное по Ох                                                                                                                                 υ = 0                                                                                                                                                         t                                           t                                 ускоренное                       ускоренное                                                                                                        против оси Ох
a = 0     vx                                                                                                                                   t	ax = const    ах                                                                     ах                                                                                                 t                                                t       ускоренное движение                  замедленное движение

Криволинейное движение.

Движение по окружности с постоянной  по модулю скоростью

Движение по параболе с ускорением         свободного падения.

=2πRν(м/с)   — линейная скорость =2πν(рад/с)   – угловая скорость         т.е υ = ω R (м/с2) — центростремительное ускорение T = – период (с),    T = ν= – частота (Гц=1/с),   ν =

x = xo + υoxt +;      y = yo + υoyt +                          υx= υox+ gxt ;            υy= υoy+ gyt      υоx = υ0 cosα          υоy = υ0 sinα         gx = 0                                gy = — g               y                                                                                                 υx                                      υy                                                            s                                                         x

Частные случаи равноускоренного движения под действием силы тяжести.

Дополнительная информация

для частных случаев решения задач.

1. Разложение вектора  на проекции.              Модуль вектора может быть найден по теореме Пифагора:   S =	2 . Средняя скорость. 1) по определению 2)    для 2х  S; если 3) , если t1 = t2 = … = tn                 υ1           υ2
3. Метод площадей.   На графике υх(t) площадь фигуры численно равна перемещению или   пройденному пути.                                 S =S1 — S2          ℓ = S1+ S2	Физический смысл производной. Для уравнений координаты х(t) и y(t) →                     υx = x΄, υy = y΄, и ах = υ΄x = x΄΄, аy = υ΄y = y΄΄,
5. Движение колеса без проскальзывания.                                                   υпост = υ вращ                         (если  нет проскальзывания)                                                                                                  Скорость точки на ободе колеса относительно земли.	6. Дальность полёта. Дальность полета максимальна при угле бросания  45˚                υ0 = const
7. Свойства перемещения для равноускоренного движения при υo=0.        S1 за t =1с   S1= = Отношение перемещений сделанных за одну секунду, при υo=0 равно: 1) S1: S2: S3: …: Sn = 1: 3: 5: 7: ….: (2n-1)  Sn = S1(2n – 1) = (2n — 1)	2) Отношение перемещений сделанных за время от начала отсчета, при υo=0 равно:  S1: S2: S3: …: Sn = 12: 22: 32: 42: ….: n2          Sn = S1n2  = n2

nsportal.ru

Конспект «Механическое движение. Траектория» — УчительPRO

«Механическое движение. Траектория и путь»

Механическое движение — это изменение положения тела или его частей относительно других тел с течением времени. Механическое движение — это изменение положения тела или его частей относительно других тел с течением времени. Изучение механики традиционно начинают с кинематики.

Кинематика — раздел механики, в котором рассматривают способы описания механического движения тел без выяснения причин изменения характера их движения. Сами причины рассматриваются в других разделах механики.

 

Траектория движения — это линия, вдоль которой движется тело.

Перемещением точки за промежуток времени называют направленный отрезок прямой, начало которого совпадает с начальным положением точки, а конец — с конечным положением точки. Перемещение точечного тела определяется только конечной и начальной координатами тела и не зависит от того, как двигалось тело в течение рассматриваемого промежутка времени.

Путь — это длина траектории, пройденной телом. Путь — всё расстояние, пройденное точечным телом за рассматриваемый промежуток времени.

Если тело в процессе движения не меняло направления движения, то пройденный этим телом путь равен модулю его перемещения. Если тело в течение рассматриваемого промежутка времени меняло направление своего движения, путь больше и модуля перемещения тела, и модуля изменения координаты тела.

Путь всегда величина неотрицательная. Он равен нулю только в том случае, если в течение всего рассматриваемого промежутка времени тело покоилось (стояло на месте).

Виды траекторий. Если тело движется вдоль прямой, движение называют прямолинейным. Траектория в этом случае — отрезок прямой. Если же траектория — кривая линия, движение называют криволинейным.

 

Относительность движения

Для того чтобы описать положение данного тела в пространстве, необходимо:

1. выбрать тело отсчёта и начало отсчёта на нём;
2. связать с ним координатную ось, проходящую через начало отсчёта в нужном направлении, и указать единицу длины.

При этом расстояние от начала отсчёта до данного тела, выраженное в выбранных единицах длины и взятое с соответствующим знаком, называют координатой этого тела.

Система отсчета

Поступив так, мы будем говорить, что описали положение данного тела относительно выбранного тела отсчёта. Если мы выберем в качестве тела отсчёта другое тело или другую ось координат, то и координата данного тела может стать другой. Совокупность тела отсчёта, с которым связана ось координат, и часов называют системой отсчёта.

Если координата тела не изменяется с течением времени в выбранной системе отсчёта, то говорят, что это тело в данной системе отсчёта неподвижно, или покоится.

Если координата тела выбранной системы отсчёта увеличивается со временем, то говорят, что тело движется в положительном направлении координатной оси. Напротив, если координата тела в выбранной системе отсчёта со временем уменьшается, то говорят, что тело движется в отрицательном направлении координатной оси.

Нельзя сказать, как движется тело, если не сказать, в какой системе отсчёта рассматривается это тело. Иначе говоря, одно и то же тело в разных системах отсчёта может двигаться по-разному (в том числе и покоиться).

---

Конспект по физике в 7 классе по теме «Механическое движение. Траектория».

Следующая тема: Прямолинейное равномерное движение

 

uchitel.pro