Все главные формулы по физике — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Кинематика

К оглавлению…

Путь при равномерном движении:

Перемещение S (расстояние по прямой между начальной и конечной точкой движения) обычно находится из геометрических соображений. Координата при равномерном прямолинейном движении изменяется по закону (аналогичные уравнения получаются для остальных координатных осей):

Средняя скорость пути:

Средняя скорость перемещения:

Определение ускорения при равноускоренном движении:

Выразив из формулы выше конечную скорость, получаем более распространённый вид предыдущей формулы, которая теперь выражает зависимость скорости от времени при равноускоренном движении:

Средняя скорость при равноускоренном движении:

Перемещение при равноускоренном прямолинейном движении может быть рассчитано по нескольким формулам:

Координата при равноускоренном движении

изменяется по закону:

Проекция скорости при равноускоренном движении изменяется по такому закону:

Скорость, с которой упадет тело падающее с высоты h без начальной скорости:

Время падения тела с высоты h без начальной скорости:

Максимальная высота на которую поднимется тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью v₀, время подъема этого тела на максимальную высоту, и полное время полета (до возвращения в исходную точку):

Формула для тормозного пути тела:

Время падения тела при горизонтальном броске с высоты H может быть найдено по формуле:

Дальность полета тела при горизонтальном броске с высоты H:

Полная скорость в произвольный момент времени при горизонтальном броске, и угол наклона скорости к горизонту:

Максимальная высота подъема при броске под углом к горизонту (относительно начального уровня):

Время подъема до максимальной высоты при броске под углом к горизонту:

Дальность полета и полное время полета тела брошенного под углом к горизонту (при условии, что полет заканчивается на той же высоте с которой начался, т. е. тело бросали, например, с земли на землю):

Определение периода вращения при равномерном движении по окружности:

Определение частоты вращения при равномерном движении по окружности:

Связь периода и частоты:

Линейная скорость при равномерном движении по окружности может быть найдена по формулам:

Угловая скорость вращения при равномерном движении по окружности:

Связь линейной и скорости и угловой скорости выражается формулой:

Связь угла поворота и пути при равномерном движении по окружности радиусом

R (фактически, это просто формула для длины дуги из геометрии):

Центростремительное ускорение находится по одной из формул:

 

Динамика

К оглавлению…

Второй закон Ньютона:

Здесь: F — равнодействующая сила, которая равна сумме всех сил действующих на тело:

Второй закон Ньютона в проекциях на оси (именно такая форма записи чаще всего и применяется на практике):

Третий закон Ньютона (сила действия равна силе противодействия):

Сила упругости:

Общий коэффициент жесткости параллельно соединённых пружин:

Общий коэффициент жесткости последовательно соединённых пружин:

Сила трения скольжения (или максимальное значение силы трения покоя):

Закон всемирного тяготения:

Если рассмотреть тело на поверхности планеты и ввести следующее обозначение:

Где: g — ускорение свободного падения на поверхности данной планеты, то получим следующую формулу для силы тяжести:

Ускорение свободного падения на некоторой высоте от поверхности планеты выражается формулой:

Скорость спутника на круговой орбите:

Первая космическая скорость:

Закон Кеплера для периодов обращения двух тел вращающихся вокруг одного притягивающего центра:

 

Статика

К оглавлению. ..

Момент силы определяется с помощью следующей формулы:

Условие при котором тело не будет вращаться:

Координата центра тяжести системы тел (аналогичные уравнения для остальных осей):

 

Гидростатика

К оглавлению…

Определение давления задаётся следующей формулой:

Давление, которое создает столб жидкости находится по формуле:

Но часто нужно учитывать еще и атмосферное давление, тогда формула для общего давления на некоторой глубине h в жидкости приобретает вид:

Идеальный гидравлический пресс:

Любой гидравлический пресс:

КПД для неидеального гидравлического пресса:

Сила Архимеда (выталкивающая сила, V — объем погруженной части тела):

 

Импульс

К оглавлению…

Импульс тела находится по следующей формуле:

Изменение импульса тела или системы тел (обратите внимание, что разность конечного и начального импульсов векторная):

Общий импульс системы тел (важно то, что сумма векторная):

Второй закон Ньютона в импульсной форме может быть записан в виде следующей формулы:

Закон сохранения импульса.

Как следует из предыдущей формулы, в случае если на систему тел не действует внешних сил, либо действие внешних сил скомпенсировано (равнодействующая сила равна нолю), то изменение импульса равно нолю, что означает, что общий импульс системы сохраняется:

Если внешние силы не действуют только вдоль одной из осей, то сохраняется проекция импульса на данную ось, например:

 

Работа, мощность, энергия

К оглавлению…

Механическая работа рассчитывается по следующей формуле:

Самая общая формула для мощности (если мощность переменная, то по следующей формуле рассчитывается средняя мощность):

Мгновенная механическая мощность:

Коэффициент полезного действия (КПД) может быть рассчитан и через мощности и через работы:

Формула для кинетической энергии:

Потенциальная энергия тела поднятого на высоту:

Потенциальная энергия растянутой (или сжатой) пружины:

Полная механическая энергия:

Связь полной механической энергии тела или системы тел и работы внешних сил:

Закон сохранения механической энергии (далее – ЗСЭ). Как следует из предыдущей формулы, если внешние силы не совершают работы над телом (или системой тел), то его (их) общая полная механическая энергия остается постоянной, при этом энергия может перетекать из одного вида в другой (из кинетической в потенциальную или наоборот):

 

Молекулярная физика

К оглавлению…

Химическое количество вещества находится по одной из формул:

Масса одной молекулы вещества может быть найдена по следующей формуле:

Связь массы, плотности и объёма:

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа:

Определение концентрации задаётся следующей формулой:

Для средней квадратичной скорости молекул имеется две формулы:

Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы:

Постоянная Больцмана, постоянная Авогадро и универсальная газовая постоянная связаны следующим образом:

Следствия из основного уравнения МКТ:

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева):

Газовые законы.  Закон Бойля-Мариотта:

Закон Гей-Люссака:

Закон Шарля:

Универсальный газовый закон (Клапейрона):

Давление смеси газов (закон Дальтона):

Тепловое расширение тел. Тепловое расширение газов описывается законом Гей-Люссака. Тепловое расширение жидкостей подчиняется следующему закону:

Для расширения твердых тел применяются три формулы, описывающие изменение линейных размеров, площади и объема тела:

 

Термодинамика

К оглавлению…

Количество теплоты (энергии) необходимое для нагревания некоторого тела (или количество теплоты выделяющееся при остывании тела) рассчитывается по формуле:

Теплоемкость (С — большое) тела может быть рассчитана через удельную теплоёмкость (c — маленькое) вещества и массу тела по следующей формуле:

Тогда формула для количества теплоты необходимой для нагревания тела, либо выделившейся при остывании тела может быть переписана следующим образом:

Фазовые превращения.  При парообразовании поглощается, а при конденсации выделяется количество теплоты равное:

При плавлении поглощается, а при кристаллизации выделяется количество теплоты равное:

При сгорании топлива выделяется количество теплоты равное:

Уравнение теплового баланса (ЗСЭ). Для замкнутой системы тел выполняется следующее (сумма отданных теплот равна сумме полученных):

Если все теплоты записывать с учетом знака, где «+» соответствует получению энергии телом, а «–» выделению, то данное уравнение можно записать в виде:

Работа идеального газа:

Если же давление газа меняется, то работу газа считают, как площадь фигуры под графиком в p–V координатах. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа:

Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле:

Первый закон (первое начало) термодинамики (ЗСЭ):

Для различных изопроцессов можно выписать формулы по которым могут быть рассчитаны полученная теплота

Q, изменение внутренней энергии ΔU и работа газа A. Изохорный процесс (V = const):

Изобарный процесс (p = const):

Изотермический процесс (T = const):

Адиабатный процесс (Q = 0):

КПД тепловой машины может быть рассчитан по формуле:

Где: Q₁ – количество теплоты полученное рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q₂ – количество теплоты переданное рабочим телом за один цикл холодильнику. Работа совершенная тепловой машиной за один цикл:

Наибольший КПД при заданных температурах нагревателя T₁ и холодильника T₂, достигается если тепловая машина работает по циклу Карно. Этот КПД цикла Карно равен:

Абсолютная влажность рассчитывается как плотность водяных паров (из уравнения Клапейрона-Менделеева выражается отношение массы к объему и получается следующая формула):

Относительная влажность воздуха может быть рассчитана по следующим формулам:

Потенциальная энергия поверхности жидкости площадью S:

Сила поверхностного натяжения, действующая на участок границы жидкости длиной L:

Высота столба жидкости в капилляре:

При полном смачивании θ = 0°, cos θ = 1. В этом случае высота столба жидкости в капилляре станет равной:

При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = –1 и, следовательно, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

 

Электростатика

К оглавлению…

Электрический заряд может быть найден по формуле:

Линейная плотность заряда:

Поверхностная плотность заряда:

Объёмная плотность заряда:

Закон Кулона (сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов):

Где: k — некоторый постоянный электростатический коэффициент, который определяется следующим образом:

Напряжённость электрического поля находится по формуле (хотя чаще эту формулу используют для нахождения силы действующей на заряд в данном электрическом поле):

Принцип суперпозиции для электрических полей (результирующее электрическое поле равно векторной сумме электрических полей составляющих его):

Напряженность электрического поля, которую создает заряд Q на расстоянии r от своего центра:

Напряженность электрического поля, которую создает заряженная плоскость:

Потенциальная энергия взаимодействия двух электрических зарядов выражается формулой:

Электрическое напряжение это просто разность потенциалов, т. е. определение электрического напряжения может быть задано формулой:

В однородном электрическом поле существует связь между напряженностью поля и напряжением:

Работа электрического поля может быть вычислена как разность начальной и конечной потенциальной энергии системы зарядов:

Работа электрического поля в общем случае может быть вычислена также и по одной из формул:

В однородном поле при перемещении заряда вдоль его силовых линий работа поля может быть также рассчитана по следующей формуле:

Определение потенциала задаётся выражением:

Потенциал, который создает точечный заряд или заряженная сфера:

Принцип суперпозиции для электрического потенциала (результирующий потенциал равен скалярной сумме потенциалов полей составляющих итоговое поле):

Для диэлектрической проницаемости вещества верно следующее:

Определение электрической ёмкости задаётся формулой:

Ёмкость плоского конденсатора:

Заряд конденсатора:

Напряжённость электрического поля внутри плоского конденсатора:

Сила притяжения пластин плоского конденсатора:

Энергия конденсатора (вообще говоря, это энергия электрического поля внутри конденсатора):

Объёмная плотность энергии электрического поля:

 

Электрический ток

К оглавлению. ..

Сила тока может быть найдена с помощью формулы:

Плотность тока:

Сопротивление проводника:

Зависимость сопротивления проводника от температуры задаётся следующей формулой:

Закон Ома (выражает зависимость силы тока от электрического напряжения и сопротивления):

Закономерности последовательного соединения:

Закономерности параллельного соединения:

Электродвижущая сила источника тока (ЭДС) определяется с помощью следующей формулы:

Закон Ома для полной цепи:

Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):

Сила тока короткого замыкания:

Работа электрического тока (закон Джоуля-Ленца). Работа А электрического тока протекающего по проводнику обладающему сопротивлением преобразуется в теплоту Q выделяющуюся на проводнике:

Мощность электрического тока:

Энергобаланс замкнутой цепи

Полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:

Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:

Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R₁ и R₂ на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:

Мощность потерь или мощность внутри источника тока:

Полная мощность, развиваемая источником тока:

КПД источника тока:

Электролиз

Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:

Где: n – валентность вещества, N_A – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

 

Магнетизм

К оглавлению…

Сила Ампера, действующая на проводник с током помещённый в однородное магнитное поле, рассчитывается по формуле:

Момент сил действующих на рамку с током:

Сила Лоренца, действующая на заряженную частицу движущуюся в однородном магнитном поле, рассчитывается по формуле:

Радиус траектории полета заряженной частицы в магнитном поле:

Модуль индукции B магнитного поля прямолинейного проводника с током I на расстоянии R от него выражается соотношением:

Индукция поля в центре витка с током радиусом R:

Внутри соленоида длиной l и с количеством витков N создается однородное магнитное поле с индукцией:

Магнитная проницаемость вещества выражается следующим образом:

Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину заданную формулой:

ЭДС индукции рассчитывается по формуле:

При движении проводника длиной l в магнитном поле B со скоростью v также возникает ЭДС индукции (проводник движется в направлении перпендикулярном самому себе):

Максимальное значение ЭДС индукции в контуре состоящем из N витков, площадью S, вращающемся с угловой скоростью ω в магнитном поле с индукцией В:

Индуктивность катушки:

Где: n — концентрация витков на единицу длины катушки:

Связь индуктивности катушки, силы тока протекающего через неё и собственного магнитного потока пронизывающего её, задаётся формулой:

ЭДС самоиндукции возникающая в катушке:

Энергия катушки (вообще говоря, это энергия магнитного поля внутри катушки):

Объемная плотность энергии магнитного поля:

 

Колебания

К оглавлению. ..

Уравнение описывающее физические системы способные совершать гармонические колебания с циклической частотой ω₀:

Решение предыдущего уравнения является уравнением движения для гармонических колебаний и имеет вид:

Период колебаний вычисляется по формуле:

Частота колебаний:

Циклическая частота колебаний:

Зависимость скорости от времени при гармонических механических колебаниях выражается следующей формулой:

Максимальное значение скорости при гармонических механических колебаниях:

Зависимость ускорения от времени при гармонических механических колебаниях:

Максимальное значение ускорения при механических гармонических колебаниях:

Циклическая частота колебаний математического маятника рассчитывается по формуле:

Период колебаний математического маятника:

Циклическая частота колебаний пружинного маятника:

Период колебаний пружинного маятника:

Максимальное значение кинетической энергии при механических гармонических колебаниях задаётся формулой:

Максимальное значение потенциальной энергии при механических гармонических колебаниях пружинного маятника:

Взаимосвязь энергетических характеристик механического колебательного процесса:

Энергетические характеристики и их взаимосвязь при колебаниях в электрическом контуре:

Период гармонических колебаний в электрическом колебательном контуре определяется по формуле:

Циклическая частота колебаний в электрическом колебательном контуре:

Зависимость заряда на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре описывается законом:

Зависимость электрического тока протекающего через катушку индуктивности от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Зависимость напряжения на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Максимальное значение силы тока при гармонических колебаниях в электрическом контуре может быть рассчитано по формуле:

Максимальное значение напряжения на конденсаторе при гармонических колебаниях в электрическом контуре:

Переменный ток характеризуется действующими значениями силы тока и напряжения, которые связаны с амплитудными значениями соответствующих величин следующим образом. Действующее значение силы тока:

Действующее значение напряжения:

Мощность в цепи переменного тока:

Трансформатор

Если напряжение на входе в трансформатор равно U₁, а на выходе U₂, при этом число витков в первичной обмотке равно n₁, а во вторичной n₂, то выполняется следующее соотношение:

Коэффициент трансформации вычисляется по формуле:

Если трансформатор идеальный, то выполняется следующее соотношение (мощности на входе и выходе равны):

В неидеальном трансформаторе вводится понятие КПД:

Волны

Длина волны может быть рассчитана по формуле:

Разность фаз колебаний двух точек волны, расстояние между которыми l:

Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в некоторой среде:

Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в вакууме постоянна и равна с = 3∙10⁸ м/с, она также может быть вычислена по формуле:

Скорости электромагнитной волны (в т. ч. света) в среде и в вакууме также связаны между собой формулой:

При этом показатель преломления некоторого вещества можно рассчитать используя формулу:

 

Оптика

К оглавлению…

Оптическая длина пути определяется формулой:

Оптическая разность хода двух лучей:

Условие интерференционного максимума:

Условие интерференционного минимума:

Формула дифракционной решетки:

Закон преломления света на границе двух прозрачных сред:

Постоянную величину n₂₁ называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Если n₁ > n₂, то возможно явление полного внутреннего отражения, при этом:

Формула тонкой линзы:

Линейным увеличением линзы Γ называют отношение линейных размеров изображения и предмета:

 

Атомная и ядерная физика

К оглавлению. ..

Энергия кванта электромагнитной волны (в т.ч. света) или, другими словами, энергия фотона вычисляется по формуле:

Импульс фотона:

Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта (ЗСЭ):

Максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов при фотоэффекте может быть выражена через величину задерживающего напряжение U_з и элементарный заряд е:

Существует граничная частота или длинна волны света (называемая красной границей фотоэффекта) такая, что свет с меньшей частотой или большей длиной волны не может вызвать фотоэффект. Эти значения связаны с величиной работы выхода следующим соотношением:

Второй постулат Бора или правило частот (ЗСЭ):

В атоме водорода выполняются следующие соотношения, связывающие радиус траектории вращающегося вокруг ядра электрона, его скорость и энергию на первой орбите с аналогичными характеристиками на остальных орбитах:

На любой орбите в атоме водорода кинетическая (К) и потенциальная (П) энергии электрона связаны с полной энергией (Е) следующими формулами:

Общее число нуклонов в ядре равно сумме числа протонов и нейтронов:

Дефект массы:

Энергия связи ядра выраженная в единицах СИ:

Энергия связи ядра выраженная в МэВ (где масса берется в атомных единицах):

Формула альфа-распада:

Формула бета-распада:

Закон радиоактивного распада:

Ядерные реакции

Для произвольной ядерной реакции описывающейся формулой вида:

Выполняются следующие условия:

Энергетический выход такой ядерной реакции при этом равен:

 

Основы специальной теории относительности (СТО)

К оглавлению. ..

Релятивистское сокращение длины:

Релятивистское удлинение времени события:

Релятивистский закон сложения скоростей. Если два тела движутся навстречу друг другу, то их скорость сближения:

Релятивистский закон сложения скоростей. Если же тела движутся в одном направлении, то их относительная скорость:

Энергия покоя тела:

Любое изменение энергии тела означает изменение массы тела и наоборот:

Полная энергия тела:

Полная энергия тела Е пропорциональна релятивистской массе и зависит от скорости движущегося тела, в этом смысле важны следующие соотношения:

Релятивистское увеличение массы:

Кинетическая энергия тела, движущегося с релятивистской скоростью:

Между полной энергией тела, энергией покоя и импульсом существует зависимость:

 

Равномерное движение по окружности

К оглавлению…

В качестве дополнения, в таблице ниже приводим всевозможные взаимосвязи между характеристиками тела равномерно вращающегося по окружности (T – период, N – количество оборотов, v – частота, R – радиус окружности, ω – угловая скорость, φ – угол поворота (в радианах), υ – линейная скорость тела, a_n – центростремительное ускорение, L – длина дуги окружности, t – время):

 

Расширенная PDF версия документа «Все главные формулы по школьной физике»:

К оглавлению. ..

КИНЕМАТИКА: ТАРИХ, ПРИНЦИПТЕР, ФОРМУЛАЛАР, ЖАТТЫҒУЛАР

The кинематика Бұл физиканың саласы (нақтырақ айтқанда классикалық механика) денелердің қозғалысын оның себептерін ескермей зерттеумен айналысады. Ол ығысу, жылдамдық және үдеу сияқты шамаларды қолдан

Мазмұны:

The кинематика Бұл физиканың саласы (нақтырақ айтқанда классикалық механика) денелердің қозғалысын оның себептерін ескермей зерттеумен айналысады. Ол ығысу, жылдамдық және үдеу сияқты шамаларды қолдану арқылы денелердің траекториясын зерттеуге бағытталған.

Кинематикамен қамтылған кейбір мәселелер поездың жүру жылдамдығы, автобустың тағайындалған жерге жету уақыты, ұшу кезінде көтерілу үшін қажетті жылдамдыққа жету үшін ұшақтың талап ететін үдеуі, басқаларымен қатар.

Ол үшін кинематикада траекторияларды сипаттауға мүмкіндік беретін координаттар жүйесі қолданылады. Бұл кеңістіктік координаттар жүйесі анықтамалық жүйе деп аталады. Қозғалыстарды олардың себептерін (күштерін) ескере отырып зерттеумен айналысатын физика бөлімі — динамика.

Тарих

Этимологиялық тұрғыдан кинематика сөзі грек терминінен бастау алады κινηματικος (кинематикалық), бұл қозғалыс немесе орын ауыстыруды білдіреді. Таңқаларлық емес, қозғалыс туралы алғашқы жазбалар грек философтары мен астрономдарына сәйкес келеді.

Алайда, ХІV ғасырда ғана формалардың қарқындылығы туралы ілімде немесе есептеулер теориясында кездесетін кинематика бойынша алғашқы ұғымдар пайда болды (есептеулер). Бұл әзірлемелерді ғалымдар Уильям Хейтсбери, Ричард Свинсхед және Николас Оресме жасады.

Кейінірек, шамамен 1604 жылы Галилео Галилей денелердің еркін құлау қозғалысы және көлбеу жазықтықтардағы сфералар туралы зерттеулер жүргізді.

Галилей планеталар мен зеңбірек снарядтарының қалай қозғалатынын түсінуге қызығушылық танытты.

Пьер Вариньонның қосқан үлесі

Қазіргі кинематиканың бастауы 1700 жылы қаңтарда Париждегі Корольдік ғылым академиясында Пьер Вариньонның тұсаукесерінен басталды деп саналады.

Бұл презентацияда ол үдеу ұғымына анықтама берді және оны тек жылдамдықтан қалай шығаруға болатындығын көрсетті, тек дифференциалдық есептеуді қолдана отырып.

Нақтырақ айтсақ, кинематика терминін Андре-Мари Ампер ойлап тапты, ол кинематиканың қандай мазмұны бар екенін көрсетіп, оны механика саласына орналастырды.

Соңында, Альберт Эйнштейннің арнайы салыстырмалылық теориясын жасауымен жаңа кезең басталды; Бұл кеңістік пен уақыт енді абсолютті сипатқа ие болмайтын релятивистік кинематика деп аталады.

Сен қай факультетте оқисың?

Кинематика дененің қозғалуын оның себептерін талдамай зерттеуге бағытталған. Ол үшін ол дененің қозғалыстағы идеалды көрінісі ретінде материалдық нүктенің қозғалысын қолданады.

Басы

Денелердің қозғалысы бақылаушы тұрғысынан (ішкі немесе сыртқы) анықтамалық жүйе шеңберінде зерттеледі. Сонымен, кинематика дененің уақыт бойынша дене орналасу координаталарының өзгеруінен қалай қозғалатынын математикалық түрде өрнектейді.

Осылайша, дене траекториясын өрнектеуге мүмкіндік беретін функция уақытқа тәуелді болып қана қоймай, жылдамдық пен үдеуге де тәуелді болады.

Классикалық механикада кеңістік абсолютті кеңістік ретінде қарастырылады. Демек, бұл материалдық денелерден және олардың орын ауыстыруларынан тәуелсіз кеңістік. Сол сияқты, ол барлық физикалық заңдар кеңістіктің кез-келген аймағында орындалады деп санайды.

Сол сияқты классикалық механика дегеніміз — бұл уақыт деп денелердің қозғалысына және болуы мүмкін кез-келген физикалық құбылысқа тәуелсіз кеңістіктің кез-келген аймағында бірдей өтетін абсолютті уақыт деп санайды.

Формулалар мен теңдеулер

Жылдамдық

Жылдамдық дегеніміз — бұл бізге өткен кеңістікті және оған кеткен уақытты байланыстыруға мүмкіндік беретін шама. Жылдамдықты уақытқа байланысты позиция шығару арқылы алуға болады.

v = ds / dt

Бұл формулада s дененің орнын, v — дененің жылдамдығын, ал t — уақытты білдіреді.

Үдеу

Акселерация — жылдамдықтың өзгеруін уақытпен байланыстыруға мүмкіндік беретін шама. Үдеуді уақытқа қатысты жылдамдықты шығару арқылы алуға болады.

a = dv / dt

Бұл теңдеуде а қозғалатын дененің үдеуін білдіреді.

Бірқалыпты қозғалыс

Аты айтып тұрғандай, бұл қозғалыс түзу жүретін қозғалыс. Ол бірқалыпты болғандықтан, бұл қозғалыс жылдамдық тұрақты және онда үдеу нөлге тең болады. Бірқалыпты түзу сызықты қозғалыс теңдеуі:

s = s₀ + т / т

Бұл формулада s₀ бастапқы позицияны білдіреді.

Біркелкі үдемелі түзу сызықты қозғалыс

Тағы да, бұл қозғалыс түзу жүретін қозғалыс. Ол біркелкі үдетілгендіктен, бұл қозғалыс, онда жылдамдық тұрақты емес, өйткені ол үдеудің нәтижесінде өзгеріп отырады. Біркелкі үдемелі түзу сызықты қозғалыстың теңдеулері келесідей:

v = v₀ + a ∙ t

s = s₀ + v₀ ∙ t + 0,5 ∙ a t²

Осы v₀ — бастапқы жылдамдық, а — үдеу.

Жаттығу шешілді

Дененің қозғалыс теңдеуі келесі өрнекпен өрнектеледі: s (t) = 10t + t². Анықтаңыз:

а) Қозғалыс түрі.

Бұл бірқалыпты үдемелі қозғалыс, өйткені оның тұрақты үдеуі 2 м / с құрайды².

v = ds / dt = 2t

a = dv / dt = 2 m / s²

б) Қозғалысты бастағаннан кейін 5 секундтан кейінгі қалып.

s (5) = 10 ∙ 5 + 5²= 75 м

в) қозғалыс басталғаннан кейін 10 секунд өткендегі жылдамдық.

v = ds / dt = 2t

v (10) = 20 м / с

г) 40 м / с жылдамдыққа жетуге кететін уақыт.

v = 2t

40 = 2 т

t = 40/2 = 20 с

Әдебиеттер тізімі

1. Resnik, Halliday & Krane (2002).Физика 1-том. Cecsa.
2. Томас Уоллес Райт (1896). Механиканың кинематика, кинетика және статика элементтері. E және FN Spon.
3. П. Теодореску (2007). «Кинематика». Механикалық жүйелер, классикалық модельдер: бөлшектер механикасы. Спрингер.
4. Кинематика. (nd). Википедияда. Es.wikipedia.org сайтынан 2018 жылдың 28 сәуірінде алынды.
5. Кинематика. (nd). Википедияда. En.wikipedia.org сайтынан 2018 жылдың 28 сәуірінде алынды.

Кинематика. Кинематика: анықтамасы, формулалары, міндеттері — Қоғам

Кинематика дегеніміз не? Бұл идеалаланған объектілердің қозғалысын сипаттаудың математикалық және геометриялық әдістерін зерттейтін механиканың бөлімшесі. Олар бірнеше санатқа бөлінеді. Бүгінгі мақала

Мазмұны

Кинематика дегеніміз не? Бұл идеалаланған объектілердің қозғалысын сипаттаудың математикалық және геометриялық әдістерін зерттейтін механиканың бөлімшесі. Олар бірнеше санатқа бөлінеді. Бүгінгі мақаланың тақырыбы қандай да бір түрде «нүктелік кинематика» ұғымымен байланысты аспектілер болады. Біз көптеген сұрақтарды қарастырамыз, бірақ оларды осы салада қолдануға арналған ең іргелі ұғымдар мен түсіндірулерден бастайық.

Қандай нысандар қарастырылуда?

Егер кинематика физиканың әртүрлі өлшемді кеңістіктердегі денелердің қозғалысын сипаттайтын әдістерді зерттейтін бөлім болса, онда сіз денелердің өздерімен жұмыс жасауыңыз керек емес пе? Қандай қауіптің алдында тұрғанын тез түсіну үшін сіз оқушыларға арналған мультимедиялық сабақ таба аласыз. Түсінуге арналған кинематика негізінен қарапайым, егер сіз оның негіздерін түсінсеңіз. Олармен танысқан кезде, теорияның физиканың осы бөлімі материалдық нүктелердің қозғалыс заңдарын зерттейтіні туралы мәліметтер бар екенін байқайсыз. Объектілер анықтамасының қаншалықты жалпылама екендігіне назар аударыңыз. Екінші жағынан, материалдық нүктелер кинематика қарастыратын жалғыз объект емес. Физиканың бұл бөлімі абсолютті қатты денелер мен идеал сұйықтықтардың қозғалу принциптерін зерттейді. Көбінесе, осы үш тұжырымдама бір-біріне біріктіріліп, жай ғана «идеалдандырылған объектілерді» айтады. Бұл жағдайда идеалдау есептеулер мен ықтимал жүйелік қателіктерден бас тарту үшін қажет. Егер сіз маңызды нүктенің анықтамасын қарасаңыз, онда бұл туралы келесідей жазылғанын байқайсыз: бұл дене, оның өлшемдері тиісті жағдайда ескерілмеуі мүмкін. Мұны былайша түсінуге болады: жүріп өткен жолмен салыстырғанда объектінің сызықтық өлшемдері шамалы.

Сипаттау үшін не қолданылады?

Бұрын айтылғандай, кинематика — бұл нүктенің қозғалысын қалай сипаттайтынын зерттейтін механиканың бөлімшесі. Бірақ егер бұл солай болса, онда мұндай операцияларды орындау үшін аксиоматикалық сияқты кейбір іргелі ұғымдар мен принциптер қажет пе? Иә. Біздің жағдайда олар сол жерде. Біріншіден, кинематикада есептерді материалдық нүктеге әсер ететін күштерге қарамай-ақ шешу ережесі. Егер денеге белгілі бір күш әсер етсе, дененің үдеуі немесе тежелуі барлығымызға жақсы таныс. Ал кинематика — бұл жеделдетумен жұмыс істеуге мүмкіндік беретін кіші бөлім. Алайда, бұл жерде пайда болатын күштердің табиғаты қарастырылмайды. Қозғалысты сипаттау үшін математикалық анализ, сызықтық және кеңістіктік геометрия, алгебра әдістері қолданылады. Координаталық торлар мен координаттардың өздері де рөл атқарады. Бірақ біз бұл туралы сәл кейінірек сөйлесеміз.

Жарату тарихы

Кинематика бойынша алғашқы еңбектерді ұлы ғалым Аристотель құрастырған. Бұл саланың кейбір іргелі қағидаларын өзі қалыптастырды. Оның еңбектері мен тұжырымдарында бірқатар қате пікірлер мен ой-толғамдар болғанына қарамастан, оның еңбектері қазіргі заманғы физика үшін әлі күнге дейін өте маңызды. Аристотельдің еңбектерін кейін Галилео Галилей зерттеді. Ол дененің еркін түсуіне қатысты заңдарды зерттеген кезде Пиза мұнарасымен әйгілі тәжірибелер жүргізді. Бәрін жоғары-төмен зерттеген Галилей Аристотельдің ойлары мен тұжырымдарын қатал сынға ұшыратты. Мысалы, егер соңғысы күштің қозғалыстың себебі деп жазған болса, Галилей күштің үдеудің себебі екенін дәлелдеді, бірақ ешқандай жолмен дене көтеріліп, қозғала бастайды және қозғалмайды. Аристотельдің айтуынша, дене белгілі бір күш әсер еткенде ғана жылдамдыққа ие бола алады. Бірақ біз бұл пікірдің дұрыс емес екенін білеміз, өйткені біркелкі аударма қозғалысы бар. Мұны кинематикалық формулалар тағы бір рет дәлелдейді. Ал біз келесі сұраққа көшеміз.

Кинематика. Физика. Негізгі түсініктер

Бұл бөлімде бірқатар негізгі принциптер мен анықтамалар бар. Бастауыштан бастайық.

Механикалық қозғалыс

Мүмкін, олар мектептен бастап механикалық қозғалыс деп санауға болатын идеяны шығаруға тырысады. Біз оны күн сайын, сағат сайын, әр секунд сайын кездестіреміз. Механикалық қозғалысты уақыт бойынша кеңістікте пайда болатын процесті, атап айтқанда дене орналасуының өзгеруін қарастырамыз. Бұл жағдайда салыстырмалылық процесске өте жиі қолданылады, яғни олар, мысалы, бірінші дененің позициясы екіншісінің позициясына қатысты өзгерді дейді. Бастапқы сызықта екі автокөлік бар деп елестетіп көрейік. Оператордың сигналы немесе шамдар жанады — машиналар көтеріліп кетеді. Ең басында позиция өзгерді. Сіз бұл туралы ұзақ және жалықтырмай айта аласыз: бәсекелеске қатысты, бастапқы сызыққа қатысты, тұрақты көрерменге қатысты. Бірақ идея түсінікті шығар. Бір бағытта немесе әртүрлі бағытта жүретін екі адам туралы да осыны айтуға болады. Олардың әрқайсысының екіншісіне қатысты жағдайы уақыттың әр сәтінде өзгереді.

Анықтама шеңбері

Кинематика, физика — барлық осы ғылымдар анықтамалық жүйелер сияқты іргелі ұғымды қолданады. Шын мәнінде, бұл өте маңызды рөлге ие және практикалық мәселелерде барлық жерде қолданылады. Анықтамалық жүйемен байланыстыруға болатын тағы екі маңызды компонент бар.

Координаталық тор және координаттар

Соңғылары сандар мен әріптер жиынтығынан басқа ештеңе емес. Белгілі бір логикалық параметрлерді қолдана отырып, біз белгілі бір уақыт аралығында материалдық нүктенің орнын өзгертудің қарапайым тапсырмаларын шешуге мүмкіндік беретін өзіміздің бір өлшемді немесе екі өлшемді координаттар торын құра аламыз. Әдетте, іс жүзінде X («X») және Y («Y») осьтері бар екі өлшемді тор қолданылады. Үш өлшемді кеңістікте ол Z осін («z») қосады, ал бір өлшемді кеңістікте тек Х ғана болады. Көбінесе артиллеристер мен скауттар координаттармен жұмыс істейді. Алғаш рет біз оларды бастауыш мектепте, белгілі бір ұзындықтағы кесінділерді сала бастаған кезде кездестіреміз. Ақыр соңында, бітіру дегеніміз тек басы мен соңын көрсететін координаттарды қолданудан басқа ештеңе емес.

Кинематика 10 сынып. Шамалар

Материалдық нүктенің кинематикасына есептер шығаруда қолданылатын негізгі шамалар қашықтық, уақыт, жылдамдық және үдеу болып табылады. Енді соңғы екеуіне толығырақ тоқталайық. Бұл шамалардың екеуі де векторлық болып табылады. Басқаша айтқанда, олардың тек сандық көрсеткіші ғана емес, сонымен қатар белгілі бір алдын ала белгіленген бағыты бар. Дене жылдамдық векторы бағытталған бағытта қозғалады. Бұл жағдайда, егер бізде біркелкі емес қозғалыс жағдайы болса, үдеу векторы туралы ұмытпауымыз керек. Үдеуді бір бағытта немесе қарсы бағытта бағыттауға болады. Егер олар тураланған болса, дене тез және жылдам қозғалады. Егер көп бағытты болса, онда ол тоқтағанға дейін баяулайды. 2/2. Көріп отырғанымыздай, сол жақта бізде бірдей арақашықтық бар. Оң жақта сіз бастапқы жылдамдықты, уақытты және үдеуді таба аласыз. Плюс белгісі тек шартты болып табылады, өйткені үдеу үдеткіш теріс скалярлық мәнге ие бола алады, өйткені объект тежеу ​​кезінде.Жалпы, қозғалыс кинематикасы жылдамдықтың бір түрінің болуын көздейді, біз үнемі «бастапқы», «соңғы», «лездік» деп айтамыз. Лездік жылдамдық белгілі бір уақытта пайда болады. Бірақ егер сіз осылай ойласаңыз, онда соңғы немесе бастапқы компоненттер оның белгілі бір көріністерінен басқа нәрсе емес пе? «Кинематика» тақырыбы мектеп оқушылары арасында ең сүйікті тақырып болса керек, өйткені ол қарапайым және қызықты.

Тапсырмалардың мысалдары

Қарапайым кинематикада әр түрлі мәселелердің тұтас категориялары бар. Олардың барлығы қандай да бір жолмен материалдық нүктенің қозғалысымен байланысты. Мысалы, кейбіреулерінде дененің белгілі бір уақытта жүріп өткен қашықтығын анықтау қажет. Бұл жағдайда бастапқы жылдамдық пен үдеу сияқты параметрлер белгілі болуы мүмкін. 2/2 кезінде формула керек. Біз оған қолда бар деректерді жай ғана қосамыз. Бұл үдеу және уақыт. Бастапқы жылдамдық нөлге тең болғандықтан, Vot термині нөлге ауысады. Осылайша, біз 75 метрлік сандық жауап аламыз. Барлығы, мәселе шешілді.

Нәтиже

Осылайша, біз негізгі принциптер мен анықтамаларды анықтадық, формулаға мысал келтірдік және осы кіші бөлімнің құрылу тарихы туралы әңгімелестік. Физика сабақтарында жетінші сыныпта ұғымы енгізілетін кинематика релятивистік (классикалық емес) бөлім аясында үнемі жетілдіріліп отырады.

11-сынып оқушыларын физика пәнінен ҰБТ-ге дайындау

11-сынып оқушыларын физика пәнінен ҰБТ-ге дайындау
Алғы сөз
Қазіргі заманда ғылым мен техниканы бір-бірінен ажыратып бөлуге болмайды, бірін білмейінше екіншісін игеру қиын. Қарапайым техниканың өзін меңгеру үшін физика негіздерін білетін, іс жүзінде сапалы қолдана алатын адам керек.Соңғы жылдары экономикамыздың қарқынды өсіп дамуы техникалық мамандықтарға деген сұранысты арттырып, оқушылардың политехникалық циклдағы пәндерге қызығушылығын оятты. Осыған байланысты бірыңғай ұлттық тестілеуде «Физика» пәнін таңдайтын оқушылардың саны көбейді.
Оқушылар физикадан теориялық бөлігімен қоса эксперименттік және сандық есептерді шығара білу дағдыларын қалыптастыру керек. Сондықтан арнайы курста ҰБТ-де кездесетін есептердің шығарылу жолдарын меңгеруге көп көңіл бөлу керек. Физика есептерін шығару кезінде оқушылар теориялық материалдарды бір емес бірнеше рет қайталайды.
Қайталау үшін әр тарауға жеке-жеке шолу жасай отырып, ондағы формулалар мен негізгі түсініктемелерді кестелерге немесе сызба нұсқаларға енгізген тиімді. Мұны мұғалім оқушылармен бірге жасайды. Әрі олар өз қолымен түсіне отырып сызып алған кестесін тест есептерін шығаруға пайдалану кезінде оңай жаттап алады.
Оқушылар негізгі физика заңдарын және формулаларын есте ұстауы керек. Оларды есеп шығару барысында түрлендіріп пайдалана ала білуі тиіс.
Оқушылардың өздері орындауға арналған жаттығу жұмыстарында тестілеуде көп кездесетін есептермен қоса сол есептердің күрделі деңгейінің жоғары болуында көп көңіл бөлуді ұйғардым. Себебі курсты таңдаған оқушы ҰБТ-ге дайындалумен қатар жан-жақты ізденіп дайындалады.

Тақырыбы: 11-сынып оқушыларын физика пәніненҰБТ-ге дайындау

Мақсаты:
— оқушылардың физика пәніне деген қызығушылығын арттыру;
— физикалық білім-біліктерді және физика ғылымының жетістіктерін күнделікті өмірде пайдалануды насихаттау;
— логикалық ойлау, таным іс-әрекеттерін дамыту;
— қиынға ұмтылу, зерттеушілік қасиеттерін арттыру;
— ғылыми әдебиеттермен жұмыс істеуге машықтандыру.
Міндеттері:
— оқушыларға терең, кеңейтілген білім беру;
— ҰБТ-ден оқушылардың жоғарғы балл алуын қамтамасыз ету;
— қоршаған ортадағы жүріп жатқан құбылыстарды физикалық танымдық түсініктер арқылы ойлай білуге үйрету;
— оқушылардың мамандықты дұрыс таңдай білуіне ықпал ету.
Күтілетін нәтиже:
— оқушылардың таңдаған мамандығына жақын білім алуына мүмкіндік болады;
— қиындық деңгейі жоғары есептерді шығаруға ұмтылады;
— Ұлттық біріңғай тестілеуден жоғары балл жинайтын оқушылар іріктеледі.
Пәнді меңгеру деңгейінің талаптары:
— физика формулалары бойынша заттардың аталуын және сол бойынша жүргізілетін есептерді есептей білуі тиіс;
— алған теориялық білімді іс жүзінде қолданудың жолын білу;
— физикалық шамалар арасындағы байланысты терең зерделей білуі тиіс;
— сызбада берілген шамалардың арасындағы тәуелділікті дұрыс тауып, анықтай білуі тиіс;
— физикалық құбылыстарды ажырата білуі тиіс;
— физикалық ұғымдар мен шамалардың мағынасын түсіне білуі тиіс;
— физика пәнінен меңгерген білім,білік, іскерлік дағдыларын басқа пәндерден алған білімдерімен ұштастыра білуі тиіс.

Оқу тақырыптық жоспары.
Барлығы – 68 сағат.
Аптасына – 2 сағат.

№ Курстың мазмұны Сағат саны мерзімі
1 Кинематика формулалары бойынша жүргізілетін есептеулер
2
2 Түзу сызықты айнымалы қозғалыс жылдамдығына есептер шығару. 2
3 Бірқалыпты қозғалысқа, бірқалыпты үдемелі қозғалысқа есептер шығару. 2
4 Шеңбер бойымен қозғалысқа есептер шығару. 2
5 Ньютон заңдарына есептер шығару (І, ІІ, ІІІ-заңдары). 2
6 Бүкіл әлемдік тартылыс заңына есептер шығару 2
7 Гук заңына, серпімділік күштеріне есептер шығару 2
8 Үйкеліс күштеріне, ортаның кедергі күштеріне есептер шығару 2
9 Мольдік массаға, молекулалар концентрациясына есептер шығару 2
10 МКТ-ның негізгі теңдеуіне есептер шығару 2
11 Идеал газ, Менделеев-Клапейрон теңдеуіне есептер шығару 2
12 Ішкі энергияға, механикадағы және термодинамикадағы тақырыптарға есептер шығару. 2
13 Термодинамика заңдарына, ПӘК-не есептер шығару 2
14 Карно циклына, жылу мөлшеріне есептер шығару 2
15 Тест. 1
16 Қайталау 1
17 Электростатика формулалары бойынша жүргізілетін есептеулер 2
18 Кулон заңына, электр өрісінің кернеулігіне есептер шығару 2
19 Өткізгіштің электр сыйымдылығына есептер шығару. 2
20 Тест. 1
21 Қайталау 1
22 Тұрақты токқа, Ом заңына есептер шығару. 2
23 Токтың жұмысы мен қуатына, Кирхгофф ережелеріне есептер шығару, 3
24 Джоуль-Ленц заңына есептер шығару 2
25 Магнит өрісіне, магнит индукциясына, токтардың әсерлесуіне есеп шығару

3
26 Ампер күшіне есептер шығару. 2
27 Лоренц күшіне есептер шығару 2
28 Өздік индукция мен магнит өрісінің энергиясына есептер шығару. 2
29 Электромагниттік индукция құбылысына есептер шығару.
2
30 Өздік индукция мен Фарадей заңдарына есептер шығару. 2
31 Әр түрлі ортадағы электр тогы тарауын есептеуге арналған формулаларды пайдаланып есептер шығару.
3
32 Фарадей заңдарына есептер шығару.
2
33 Атомдық физика тарауына есептер шығару.
3
34 Тест. Қайталау.
1
35 Қорытынды. 1

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Физика. Б.Арызханов. Алматы «Мектеп». 1986.
2. Физика есептер жинағы. А.Қаймолдина. Алматы «Мектеп». 2006.
3. Физика есептер жинағы. С.Тұяқбаев, Ш.Шынтаева. Алматы «Мектеп». 2006.
4. Физика есептер жинағы. А.Рымкевич. Алматы «Рауан». 1998.
5. Физика. Теория. Есептер мен тест сұрақтары және оны шешу жолдары. Қ.Аққошқарова, Н.Қойшыбаев. Алматы «Атамұра». 2006
6. Физика және астрономия. Ғылыми-әдістемелік педагогикалық журнал.
7. Интернет.
8. Физика есептерін шығару тәсілдері. А.Анарбаева. Алматы «Мектеп». 1987.

Оқушыға арналған әдебиеттер:
1. Физика есептер жинағы. С.Тұяқбаев, Ш.Шынтаева. Алматы «Мектеп». 2006.
2. Шың-кітап.
3. Физикадан тестер жинағы.
4. Интернет.

ID: 1741 | Просмотров: 8332

План подготовки к воуд по физике на казахском языке

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Оңтустік Қазақстан облысы Кентау қаласы

М.Қашғари атындағы жаратылыстану бағытындағы мектеп-лицейі

БЕКІТЕМІН:

Мектеп – лицей директоры:_________ А. В. Асаев

31.08.2017 ж.

2017 – 2018 оқу жылында 9-сынып оқушыларын

физика пәнінен ОЖСБ-ға дайындау

жоспары

Пән мұғалімі: Байметова Шахиста Исматуллаевна

Қарнақ ауылы

2017 – 2018 оқу жылы

«Келісемін» ӘБ отырысында қаралды:

Оқу ісі жөніндегі орынбасары: ӘБ жетекшісі:

____________ Д. Б. Азизова ____________З.М.Хайтметова

«____»____________2017 ж. «____»___________2017 ж.

Түсінік хат

Соңғы жылдары экономикамыздың қарқынды өсіп дамуы техникалық мамандықтарға деген сұранысты арттырып, оқушылардың политехникалық циклдағы пәндерге қызығушылығын оятты.

Оқушылар физикадан теориялық бөлігімен қоса эксперименттік және сандық есептерді шығара білу дағдыларын қалыптастыру керек. Сондықтан арнайы курста ОЖСБ-да кездесетін есептердің шығарылу жолдарын меңгеруге көп көңіл бөлу керек.

Физикада есеп шығару – оқу жұмысының қажетті элементі болып табылады.

Қайталау үшін әр тарауға жеке-жеке шолу жасай отырып, ондағы формулалар мен негізгі түсініктемелерді кестелерге немесе сызба нұсқаларға енгізген тиімді. Мұны мұғалім оқушылармен бірге жасайды. Әрі олар өз қолымен түсіне отырып сызып алған кестесін тест есептерін шығаруға пайдалану кезінде оңай жаттап алады.

Оқушылар негізгі физика заңдарын және формулаларын есте ұстауы керек. Оларды есеп шығару барысында түрлендіріп пайдалана ала білуі тиіс.

Оқушылардың өздері орындауға арналған жаттығу жұмыстарында тестілеуде көп кездесетін есептермен қоса сол есептердің күрделі деңгейінің жоғары болуында көп көңіл бөлуді ұйғардым. Себебі курсты таңдаған оқушы ОЖСБ-ге дайындалумен қатар жан-жақты ізденіп дайындалады.

Мақсаты:

• оқушылардың физика пәніне деген қызығушылығын арттыру;

• физикалық білім-біліктерді және физика ғылымының жетістіктерін күнделікті өмірде пайдалануды насихаттау;

• логикалық ойлау, таным іс-әрекеттерін дамыту;

• қиынға ұмтылу, зерттеушілік қасиеттерін арттыру;

• ғылыми әдебиеттермен жұмыс істеуге машықтандыру.

Міндеттері:

• оқушыларға терең, кеңейтілген білім беру;

• ОЖСБ-дан оқушылардың жоғарғы балл алуын қамтамасыз ету;

• қоршаған ортадағы жүріп жатқан құбылыстарды физикалық танымдық түсініктер арқылы ойлай білуге үйрету;

• оқушылардың мамандықты дұрыс таңдай білуіне ықпал ету.

Күтілетін нәтиже:

• оқушылардың кәсіби бағдар алып, таңдаған мамандығына жақын білім алуына мүмкіндік болады;

• қиындық деңгейі жоғары есептерді шығаруға ұмтылады;

• ОЖСБ-дан жоғары балл жинайтын оқушылар іріктеледі.

Пәнді меңгеру деңгейінің талаптары:

• физика формулалары бойынша заттардың аталуын және сол бойынша жүргізілетін есептерді есептей білуі тиіс;

• алған теориялық білімді іс жүзінде қолданудың жолын білу;

• физикалық шамалар арасындағы байланысты терең зерделей білуі тиіс;

• сызбада берілген шамалардың арасындағы тәуелділікті дұрыс тауып, анықтай білуі тиіс;

• физикалық құбылыстарды ажырата білуі тиіс;

• физикалық ұғымдар мен шамалардың мағынасын түсіне білуі тиіс;

• физика пәнінен меңгерген білім,білік, іскерлік дағдыларын басқа пәндерден алған білімдерімен ұштастыра білуі тиіс.

Оқу тақырыптық жоспары.

Барлығы – 34 сағат.

Аптасына – 1 сағат.

№	Тақырыбы	Сағат саны	Мерзімі
1	Кинематика формулалары бойынша жүргізілетін есептеулер.	1
2	Түзу сызықты айнымалы қозғалыс жылдамдығына есептер шығару.	1
3	Бірқалыпты қозғалысқа, бірқалыпты үдемелі қозғалысқа, шеңбер бойымен қозғалысқа есептер шығару.	1
4	Ньютон заңдарына есептер шығару (І, ІІ, ІІІ-заңдары).	1
5	Бүкілемдік тартылыс заңына есептер шығару.	1
6	Гук заңына, серпімділік күш, үйкеліс күштеріне, ортаның кедергі күштеріне есептер шығару.	2
7	Мольдік массаға, молекулалар концентрациясына есептер шығару.	1
8	МКТ-ның негізгі теңдеуіне есептер шығару.	1
9	Толқындар мен тербелістерге есептер шығару.	2
10	Ішкі энергияға, механикадағы және термодинамикадағы тақырыптарға есептер шығару.	1
11	Термодинамика заңдарына, ПӘК-не есептер шығару.	1
12	Карно циклына, жылу мөлшеріне есептер шығару.	1
13	Тест. Қайталау.	1
14	Электростатика формулалары бойынша жүргізілетін есептеулер.	1
15	Кулон заңына, электр өрісінің кернеулігіне есептер шығару.	1
16	Өткізгіштің электр сыйымдылығына есептер шығару.	1
17	Тест. Қайталау.	1
18	Тұрақты токқа, Ом заңына есептер шығару.	1
19	Токтың жұмысы мен қуатына есептер шығару,	1
20	Джоуль-Ленц заңына есептер шығару.
21	Магнит өрісіне, магнит индукциясына, токтардың әсерлесуіне есеп шығару	1
22	Ампер күшіне, Лоренц күшіне есептер шығару.	1
23	Өздік индукция мен магнит өрісінің энергиясына есептер шығару.	1
24	Электромагниттік индукция құбылысына есептер шығару.	2
25	Өздік индукция мен Фарадей заңдарына есептер шығару.	1
26	Әр түрлі ортадағы электр тогы тарауын есептеуге арналған формулаларды пайдаланып есептер шығару.	2
27	Фарадей заңдарына есептер шығару.	1
28	Атомдық физика тарауына есептер шығару.	1
29	Тест. Қайталау.	1
30	Қорытынды.	1

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Физика. Б.Арызханов. Алматы «Мектеп». 1986.

2. Физика есептер жинағы. А.Қаймолдина. Алматы «Мектеп». 2006.

3. Физика есептер жинағы. С.Тұяқбаев, Ш.Шынтаева. Алматы «Мектеп». 2006.

4. Физика есептер жинағы. А.Рымкевич. Алматы «Рауан». 1992.

5. Физика. Теория. Есептер мен тест сұрақтары және оны шешу жолдары. Қ.Аққошқарова, Н.Қойшыбаев. Алматы «Атамұра». 2006

6. Физика және астрономия. Ғылыми-әдістемелік педагогикалық журнал.

7. Интернет.

Оқушыға арналған әдебиеттер:

1. Физика есептер жинағы. С.Тұяқбаев, Ш.Шынтаева. Алматы «Мектеп». 2006.

2. Шың-кітап.

3. Физикадан тестер жинағы.

4. Интернет.

Джоуль-Ленц заңына арналған зертханалық жұмыс

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ 

 

Ы.АЛТЫНСАРИН АТЫНДАҒЫ ҰЛТТЫҚ БІЛІМ БЕРУ АКАДЕМИЯСЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ФИЗИКА 

 

ОҚУ БАҒДАРЛАМАСЫ

 

10-11 сыныптар

 

жаратылыстану-математикалық  бағыт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аcтана 2010

 

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 

Ы. АЛТЫНСАРИН АТЫНДАҒЫ ҰЛТТЫҚ БІЛІМ БЕРУ АКАДЕМИЯСЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ФИЗИКА

 

;алпы білім беретін мектептің 

жаратылыстану-математикалық  бағытындағы

10-11 сыныптарына  арналған

 

ОҚУ БАҒДАРЛАМАСЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Астана 2010

 

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрінің 09.07.2010 жылғы №367 бұйрығымен бекітілген

 

 

 

 

 

Бағдарлама  авторлары: Тоқбергенова У.Қ, Қазақбаева Д.М,

Кронгарт Б. А.

 

 

 

 

 

 

Жалпы білім беретін  мектептің жаратылыстану-математикалық  бағыттағы 10-11 сыныптарына арналған «Физика» оқу бағдарламасы. – Астана, 2010. – 23 б.

 

 

 

 

 

 

                                                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   © Ы.Алтынсарин  атындағы

Ұлттық білім беру академиясы, 2010 

 

І. ТҮСІНІК ХАТ

 

Материяның жалпылама, іргелі құрылымды түзілістерімен және қасиеттерімен айналысатын, дамыған математикалық және эксперименттік зерттеу құралдары бар физика ғылымы білім беруді ұйымдастырудың неғұрлым жоғары сатысына жетті. Оның түсініктері, зерттеу нәтижелері мен әдістері, ойлау стилі бүкіл жаратылыстанымдық ойлау стиліне елеулі ықпалын тигізеді. Іргелі физикалық теориялардың біртұтас жүйесі ретінде ұсынылған әлемнің физикалық бейнесі оқушылардың дүниетанымын және біртұтас ғылыми-жаратылыстанымдық бейнесі туралы көзқарастарын қалыптастырудағы басым модель болып табылады.

Физика ғылымының дидактикалық принциптер негізінде оқу пәніне трансформациялануы оқу пәнін зерделеудің  объектілерін нақтылау арқылы қоршаған дүниенің сан алуан құбылыстарында орын тебетін табиғат заңдылықтарын қарастыруға мүмкіндік береді.

Мектептегі физикалық білім беру беру мазмұнының даму тенденциясы физикалық ғылымның ғарыштық құбылыстар, Жер қойнауы мен планеталардағы құбылыстар, тіршілік дүниесіндегі және тірі объектілердің қасиеттері (биофизика, молекулалық биология), ақпараттық жүйе (шала өткізгіштік, ЭЕМ-нің негізі ретіндегі лазерлік және криогендік техника) салаларындағы зерттеу объектілерінің кеңеюімен байланысты.

 «Физика»  оқу пәнінің бағдарлы деңгейі  – белгілі бір бағыт пен  оқу бағдарын таңдап алған оқушылардың игеруі міндетті болып табылатын деңгей. Мазмұнның бағдарлы деңгейі жаратылыстану-математикалық бағыттың қайсыбір бағдарлары аясындағы  оқушылардың физикадан жалпы білімдік дайындығын кеңейтуді және тереңдетуді, сондай-ақ таңдап алған оқу бағдары немесе мамандық саласы (орта немесе жоғары кәсіби)  бойынша білім берудің келесі деңгейімен сабақтастықты қамтамасыз етеді.  

«Физика» оқу пәнін  жаратылыстану-математикалық бағытта  оқытудың басты мақсаттары оқушыларда ғылыми дүниетаным негіздерін қалыптастыру, олардың интеллектуалдық қабілеттері мен танымдық қызығушылықтарын дамыту, құндылық бағдарларын тәрбиелеу болып табылады.

Оқу пәнінің міндеттері:

– қазіргі заманғы  әлемнің физикалық бейнесінің негізінде  жатқан іргелі заңдар мен принциптер туралы; табиғаттың ғылыми таным әдістері туралы  білімді игерту;

– бақылаулар жүргізе  алу, экспериментті жоспарлап, оны  жүзеге асыра білу, физикадан игерген  білімдерін әр түрлі табиғат құбылыстары  мен процестерді  түсіндіру үшін пайдала білу, физикадан игерген білімдерін күнделікті өмірдегі және зертханалық мәселелерді шешу, жобаларды орындау, әр түрлі іс-әрекет түрлерінде жаңа міндеттерді қоя алу үшін қолдана алу; ғылыми-жаратылыстану ақпаратының сенімділігін бағалай алу; игерген физикалық білімдерімен жұмыс істей алу үшін әр түрлі ақпарат көздерін және жаңа ақпараттық технологияларды пайдалана алу біліктерімен қарулану.

Мектептің жоғары сыныптарындағы «Физика» курсының мазмұны  іргелі физикалық теориялардың динамикалық  түрде дамитын жүйесі ретіндегі дүниенің физикалық бейнесі туралы шынайы көзқарас қалыптастыруға бағытталған тұжырымдық идеяға сәйкес анықталады. Физиканың мазмұны осы іргелі теориялар төңірегіне топтастырылады.

«Физика» пәні бойынша білім беру мазмұны ғылымилық, жүйелілік, түсініктілік, біртұтастық, сабақтастық сияқты принциптер негізінде таңдалып алынған.

10-11-сыныптарға  арналған «Физика» оқу пәні  мазмұнының ұсынылып отырған  ауқымын меңгеру республикадағы физикалық білімнің халықаралық тәжірибеде қабылданған деңгейге пара-пар болуын қамтамасыз етеді.

Бағдарлы деңгейдегі  физика курсының мазмұнында жалпы мәдениетті қалыптастыру үшін қажет маңызды  білім, біліктермен қатар, оқушылардың  оқуын әрі қарай жалғастыруы  үшін физикадан дайындықтың жоғары болуын талап ететін білімдер мен  біліктерге үлкен көңіл бөлінген.

Қазақстан Республикасы мемлекеттік жалпыға міндетті бастауыш, негізгі, жалпы орта білім беру стандартының негізгі ережелеріне (2010 ж. ) сәйкес типтік оқу жоспарында физиканы бағдарлы деңгейде оқытуға бөлінетін апталық сағат саны:

10-11 сыныптарда аптасына 6 сағатты, оқу жылында 204 сағатты,  оның ішінде:

10 сыныпта – аптасына 3 сағатты, оқу жылында 102 сағатты, 

11 сыныпта – аптасына 3 сағатты, оқу жылында 102 сағатты  құрайды. 

Оқу пәні мазмұнының вариативті бөлігі қолданбалы курстар мен таңдау курстары бойынша оқу бағдарламаларын жасауға және жүзеге асыруға бағытталған. Оқыту бағдарына тәуелсіз, физикаға және оның қолданбалы аспектілеріне қызығушылық білдірген оқушыларға мектеп физикадан қолданбалы курстарды таңдауға мүмкіндік беру арқылы пәнді зерделеуге бөлінетін сағат сандарын ұлғайта алады.

Келесі қосымша оқу  бағдарламалары ұсынылады: «Электротехника негіздері», «Көлік физикасы», «Медициналық техника», «Физика және техника», «Физикалық есептерді компьютер көмегімен шешу», «Ғарыш физикасы», «Физика және экология», «Радиотехника және электроника негіздері», «Биофизика», «Физика және Қазақстан энергетикасы», «Физикалық процестерді компьютерлік модельдеу технологиясы», «Физикадан қиындығы жоғары есептерді шешу әдістері», «Физикадан эксперименттік есептер шешу» және т. б.

 

 

 

ІІ. ОҚУ ПӘНІНІҢ БАЗАЛЫҚ МАЗМҰНЫ

 

10-сынып

 

(барлығы 102 сағат, аптасына 3 сағаттан)

Механика (22 сағат)

Кинематика (8 сағат)

 

Кинематиканың негiзгi түсiнiктерi мен теңдеулерi. Кинематика формулалары. Көкжиекке бұрыш жасай лақтырылған дененiң қозғалысы. Қозғалыстың салыстырмалылығы. Нүктенiң шеңбер бойымен қозғалысы.

 

Динамика (11 сағат)

 

Классикалық динамиканың  заңдары. Бүкіләлемдік тартылыс заңы. Импульстің сақталу заңы. Энергияның сақталу және айналу заңы. Кеплер заңдары.

Қатты дененің айналмалы  қозғалысы. Айналмалы қозғалысты сипаттайтын  кинематикалық және динамикалық  шамалар. Айналмалы қозғалыс үшін Ньютонның  екінші заңы. Гироскоп. 

Сұйықтар мен газдардың  қозғалысы (3сағат)

 

Бернулли теңдеуi. Тұтқыр сұйық. Денелердi сұйықтардың қапталдай ағуы. Қанаттың көтеруші күшi.

Көрсетiлiмдер

1. Санақ жүйесiн модельдеу.
2. Траекторияның таңдап алынған санақ жүйесiне байланыстылығы.
3. Механикалық қозғалыстың түрлерi.
4. Денелердiң инерция бойынша қозғалысы.
5. Денелердiң инерттiлiгi.
6. Өзара әрекеттесу кезiнде денелердiң үдеулерiнiң олардың массаларына тәуелдiлiгi.
7. Салмақсыздық.
8. Реактивтi қозғалыс.
9. Зымыранның моделi.
10. Ньютонның екiншi заңы.
11. Ньютонның үшiншi заңы.
12. Импульстiң сақталу заңы.
13. Энергияның сақталу заңы.
14. Денелер тепе-теңдiгiнiң түрлерi.
15. Маятник. Серiппелi маятник.
16. Ерiксiз тербелiстер. Резонанс.
17. Гироскоп.

Лабораториялық  жұмыстар (Таңдауы бойынша 4 жұмыс 1 сағаттан)

1. Дененің ұшу қашықтығының  лақтыру бұрышына тәуелділігі. 

2. Ауырлық және серпiмдiлiк  күштерiнiң әрекетінен туындайтын денелердiң шеңбер бойымен қозғалысын зерделеу.

3. Еркiн түсу үдеуiн  анықтау.

4. Ньютонның екінші  заңын эксперименттік тексеру.

5. Көлбеу жазықтықтың  ПӘК-ң көлбеулік бұрышына тәуелділігі.

6. Үйкеліс коэффициентін  әр түрлі тәсілдермен анықтау.

7. Денелердің тұрақты күштің әрекетінен қозғалысын зерделеу.

8. Ауырлық  және  серпімділік күштері әрекетінен  туындайтын денелердің шеңбер  бойымен қозғалысын зерделеу.

9. Дененің кинетикалық  энергиясының өзгерісі кезіндегі  серпімділік күштерінің жұмысын  салыстыру.

10. Шарлардың серпімді  соқтығысуы кезіндегі импульстің  сақталу заңын зерделеу.

11. Ауырлық  және  серпімділік күштері әрекетінен  дененің қозғалысы кезіндегі  механикалық энергияның сақталуы.

12. Кинетикалық энергия  өзгерісінен дененің қозғалысы  кезіндегі күш жұмысын салыстыру.

 

Практикалық жұмыстар

1. Эксперименттік есептер шығару
2. Нүктенің қозғалысын компьютерлік модельдеу.

 

Молекулалық физика (28 сағат)

 

Молекулалық-кинетикалық  теория негiздерi (5 сағат)

 

Молекулалық-кинетикалық  теорияның негiзгi қағидалары және оның тәжiрибелiк дәлелдемелерi. Молекулалардың өзара әрекеттесу күшi. Термодинамикалық тепе-теңдік. Температура зат бөлшектерінің жылулық қозғалысының орташа кинетикалық энергиясының өлшемі ретінде.

Идеал газ. Молекулалық-кинетикалық  теорияның негiзгi теңдеуi.

 

 

 

Газ заңдары (7 сағат)

 

Идеал газ күйінің  теңдеуі. Изопроцестер. Бойль-Мариот, Гей-Люссак, Шарль, Дальтон заңдары.  Газдарды техникада қолдану.

 

Термодинамика негiздерi (11 сағат)

 

Iшкi энергия. Iшкi энергияны  өзгерту тәсiлдерi. Термодинамиканың бiрiншi заңы. Термодинамикадағы жұмыс. Термодинамиканың бірінші заңын изопроцестерге қолдану. Адиабаттық процесс.

Циклді процес. Карно  циклі.Термодинамиканың екiншi заңы.

Жылу қозғалтқыштары және қоршаған ортаны қорғау.

 

Сұйық және қатты  денелер  (5 сағат)

 

Булану және қайнау. Қаныққан және қанықпаған бу.Заттың кризистiк  күйi. Сұйықтың беткi қабатының қасиеттерi. Жұғу. Қылтүтіктік құбылыстар.

Кристалл және аморф  денелер. Қатты денелердің механикалық  қасиеттері. Сублимация.

 

Көрсетiлiмдер:

1 Жылулық қозғалыстың моделi.

2 Броундық қозғалыстың  моделi.

3 Штерн тәжiрибесiнiң  моделi.

4 Денелердiң iшкi энергиясының  жұмыс iстеу және жылу берiлу  кезiндегi өзгеруi.

5 Газ заңдары.

6 Сұйықтардың қайнау  температурасының тұрақтылығы.

7 Судың төменгi қысымда  қайнауы.

8 Ауаның ылғалдылығын  өлшеу.

9 Кристалдар.

10 Сұйықтардың беттiк  керiлуі. Сабын көпiршiктерi.

11 Кристалл денелердiң  балқуы және  қатаюы.

 

Лабораториялық  жұмыстар: (таңдауы бойынша 4 жұмыс 1 сағаттан)

        1.Изопроцестердi зерделеу.

1. Заттардың меншiктi сыйымдылығын анықтау.
2. Газдың қысымын әр түрлі тәсілдермен анықтау.
3. Металдардың молярлық жылу сыйымдылығын салыстыру.
4. Беттiк керiлудi әр түрлі тәсілдермен анықтау.
5. Гигрометрдің және психрометрдің көмегімен ауаның салыстырмалы ылғалдылығын анықтау.
6. Созылу деформациясы кезіндегі серпімділік модулін анықтау.

Практикалық жұмыстар:

1.Эксперименттік және  мазмұнды  есептерді шығару

2.Молекулалық физика  заңдарын компьютерлік модельдеу.

Кинематика — что это такое? Что изучает?

Движение по прямой, при котором тело проходит равные участки пути за равные промежутки времени называют прямолинейным равномерным. Это любое движение с постоянной скоростью.

Например, если у вас ограничение скорости на дороге 60 км/ч и у вас нет никаких препятствий на пути, то вы скорее всего будете двигаться прямолинейно равномерно.

Мы можем охарактеризовать это движение следующими величинами.

Проецирование векторов

Векторное описание движения полезно, так как на одном чертеже всегда можно изобразить много разнообразных векторов и получить перед глазами наглядную «картину» движения.

Однако всякий раз использовать линейку и транспортир, чтобы производить действия с векторами, очень трудоёмко. Поэтому эти действия сводят к действиям с положительными и отрицательными числами — проекциями векторов.

Если вектор сонаправлен с осью, то его проекция равна длине вектора. А если вектор противоположно направлен оси — проекция численно равна длине вектора, но отрицательна. Если вектор перпендикулярен — его проекция равна нулю.

Скорость может определяться по вектору перемещения и пути, только это будут две разные характеристики. Скорость — это векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения, а средняя путевая скорость — это отношение длины пути ко времени, за которое путь был пройден.

Скорость → → V = S/t → V — скорость [м/с] → S — перемещение [м] t — время [с]

Средняя путевая скорость V ср. путевая = S/t V ср.путевая — средняя путевая скорость [м/с] S — путь [м] t — время [с]

В чем разница между перемещением и путем? Перемещение — это вектор, проведенный из начальной точки в конечную, а путь — это длина траектории.

Задача

Найдите, с какой средней путевой скоростью должен двигаться автомобиль, если расстояние от Санкт-Петербурга до Великого Новгорода в 210 километров ему нужно пройти за 2,5 часа. Ответ дайте в км/ч.

Решение:

Возьмем формулу средней путевой скорости

V ср. путевая = S/t

Подставим значения:

V ср.путевая = 210/2,5 = 84 км/ч

Ответ: автомобиль будет двигаться со средней путевой скоростью равной 84 км/ч

Уравнение движения

Основной задачей механики является определение положения тела в данный момент времени. Для решения этой задачи помогает уравнение движения, то есть зависимость координаты тела от времени х = х(t).

Уравнение движения x(t) = x0 + vxt x(t) — искомая координата [м] x0 — начальная координата [м] vx — скорость тела в данный момент времени [м/с] t — момент времени [с]

Если положительное направление оси ОХ противоположно направлению движения тела, то проекция скорости тела на ось ОХ отрицательна, скорость меньше нуля (v < 0), и тогда уравнение движения принимает вид:

Уравнение движения при движении против оси x(t) = x0 — vxt x(t) — искомая координата [м] x0 — начальная координата [м] vx — скорость тела в данный момент времени [м/с] t — момент времени [с]

Графики

Изменение любой величины можно описать графически. Вместо того, чтобы писать множество значений, можно просто начертить график — это проще.

В видео ниже я рассказываю, как строить графики кинематических величин и зачем они нужны.

Прямолинейное равноускоренное движение

Чтобы разобраться с тем, что за тип движения в этом заголовке, нужно ввести новое понятие — ускорение.

Ускорение — векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости. В международной системе единиц СИ измеряется в метрах, деленных на секунду в квадрате.

СИ — международная система единиц.

«Перевести в СИ» означает перевод всех величин в метры, килограммы, секунды и другие единицы измерения без приставок. 2.

Частным случаем движения по вертикали (частным случаем частного случая, получается) считается свободное падение — это равноускоренное движение под действием силы тяжести, когда другие силы, действующие на тело, отсутствуют или пренебрежимо малы.

Помните о том, что свободное падение — это не всегда движение по вертикали. Если мы бросаем тело вверх, то начальная скорость, конечно же, будет.

Движение по окружности

Движение по окружности — простейший случай криволинейного движения тела, когда тело движется вокруг некоторой точки. Очень важно разделить движение по окружности и вращение тела.

При вращательном движении тела все его точки описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях. Центры всех окружностей лежат при этом на одной прямой, перпендикулярной к плоскостям окружностей и называемой осью вращения. Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами.

Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью — это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени описывает одинаковые дуги. Это очень похоже на равномерное движение, только в данном случае мы имеем дело с дугами.

При движении по окружности тело двигается вокруг одной точки, а при вращении — все точки тела движутся вокруг оси вращения.

В видеролике ниже рассказано про ускорение при криволинейном движении. Оно складывается из двух составляющих — нормальной и тангенциальной. При равномерном движении по окружности тангенциальная составляющая отсутствует, остается нормальная, которую мы в данном случае называем центростремительной.

Центростремительное ускорение

При движении по окружности модуль скорости постоянен, а вот направление скорости постоянно меняется. 2

Эту и другие темы мы разбираем на курсе физики за 9 класс.

Что такое кинематические формулы? — Получить образование

Учитывая, что полноэкранный редактор не поддерживает нижние и верхние индексы, мы указываем мое обозначение для их представления: (1) Все кинематические переменные обозначаются заглавными буквами. Например, скорость обозначается буквой V, а ускорение — буквой А. (2) обозначаются строчными буквами. Например, начальная скорость «V ноль» равна Vo. (3) Полномочия обозначены **. Например, «время в квадрате» равно T**2.

Основная тема, которую большинство авторов освещают в своих вводных книгах по физике, — это кинематика.Они делают этот выбор, потому что ученики должны иметь четкое представление о положении, скорости и скорости, прежде чем исследовать различные предметы в ньютоновских техниках. К сожалению, кинематика побуждает обучаемых к поиску формул и подключению. Когда ученики учатся решать проблемы кинематики, у них в голове обычно крутится слишком много уравнений. Их услуги по выпуску включают такие уравнения, как V = Vo + AT, X = VT, формула разнообразия, формула максимальной высоты и т. д. Но физика — это не изучение уравнений — это исследование фундаментальных принципов, большинство из которых имеет место. быть раскрыты в виде уравнений.

Читайте также:Что такое принцип Премака? Пример

Даже обучая кинематике, мы говорим учащимся, что они никогда не узнают физику, если будут приближаться к ней, чтобы запомнить столько формул. мы подчеркиваем, что им нужно научиться мыслить с точки зрения принципов. К сожалению, это сообщение трудно донести, когда ученики видят уравнение за формулой в своих учебниках. Это явно сложно, поскольку в старших классах средней школы большинство учеников открыли для себя древний аналитический метод «идентифицировать известные, а затем подставить их в идеальные формулы для обнаружения неизвестных».

Что такое кинематика?

Кинематика — это исследование деятельности без ссылки на силы, создающие эту активность. Другими словами, кинематика фокусируется на положении, скорости, скорости и не управляет давлением. В кинематике есть пять важнейших величин: перемещение (готовность к изменению), начальная скорость, конечная скорость, ускорение и время.

Предварительная скорость — это именно то, как быстро объект движется при t = 0. Конечная скорость — это то, насколько быстро перемещается объект, когда время (t) превышает .Смещение — это то, насколько сильно изменилось окружение за это время (t). Скорость – это цена, при которой скорость изменилась в течение времени (t). Как и время — это просто… ну, это момент — момент, который вы хотите, время, в течение которого объект двигался, ускорялся или что-то в этом роде.

Слишком многие ученики не видят в физике ничего более значимого, чем упражнение в поиске наилучшей формулы. Мы успешно справились с этой прискорбной проблемой, создав набор стандартных уравнений для кинематики с постоянным ускорением, как если бы они были фундаментальными принципами. Мы признаем, что они не являются фундаментальными понятиями; тем не менее, мы просим обучаемых относиться к этим формулам так, как если бы они были абсолютными. Мы показываем учащимся начинать все задачи кинематики (как одномерные, так и двумерные) в терминах одних и тех же основных уравнений.

Логический ум, который они используют для решения проблем в кинематике, подобен тому, который они будут использовать позже, когда они испытают основные принципы. Все книги содержат интегральные уравнения движения с постоянным ускорением.Все проблемы можно решить с помощью всего лишь трех из них. При рассмотрении возможных проблем мы никогда не отклоняемся от этих трех уравнений.

При размещении Xo, а также Vo, а также ставке при T = 0 три формулы очевидны:

Позиция ко времени X = Xo + VoT + (AT ** 2)/ 2.

Скорость к времени V = Vo + AT.

Отношение к настройке V ** 2 = Vo ** 2 + 2A( X – Xo).

Третье из этих уравнений может быть получено из двух других. Но это уравнение настолько ценно, что мы предпочитаем ставить его на один уровень с двумя другими. Обратите внимание на утверждения перед уравнениями. Мы призываем стажеров принять их вместо сопутствующих им уравнений. Решение задачи на соблюдение достаточно ясно показывает, как мы обучаем кинематике.

Задача: Как показано на рисунке, ребенок также подбрасывает сферу прямо вверх, поскольку она возвращается к нему через 4,0 с. а) Какова первая скорость снаряда? б) Какой максимальной высоты Н достигает снаряд?

Сервис Мы используем систему координат (x, y) с началом в точке выпуска пули, ось y направлена ​​вверх.Тогда Yo = 0, а также A = – g= -9,8 м/с ** 2. Начальная скорость шара есть неизвестная Vo. (а) Мы знаем, что изменение положения является абсолютным «нет» в два раза с интервалом в 4,0 с, поэтому мы связываем размещение со временем. (b) Нам нужно размещение (оптимальная высота H), когда скорость абсолютно равна нулю, поэтому мы связываем скорость с размещением.

(а) Размещение по времени

Х=Хо+ВоТ+(В**2)/ 2.

0 = 0 + Vo( 4,0 с) + ((- 9,8 м/с ** 2)( 4,0 с) ** 2)/ 2 0.

, значит Vo=19.6 м/с.

( b) Отношение к настройке.

В ** 2 = Vo ** 2 + 2A( X – Xo).

В ** 2 = Vo ** 2 + 2(- 9,8 м/с ** 2) H.

Заменив здесь Vo из (а), мы находим H = 19,6 м.

Заключительные слова

Эта неисправность сопровождается изображением (не показано). Обратите внимание, как учащегося поощряют подходить к решению задачи, полагаясь на ключевые положения кинематики с постоянным ускорением – в данном случае, положение во времени и скорость во времени.Каждый вариант задачи для непрерывного ускорения решается одинаково. Обстоятельство определяет отношения, упоминается это партнерство, а затем уравнение, представляющее эту связь, используется для решения проблемы. Когда ученики начинают свое обучение физике с этой стратегией, многие избегают формулы охоты за добычей, которая также обычна в начальной физике. В дальнейшем, когда они исследуют жизненные принципы автомеханики, некоторые из них устраняют неполадки, систематически используя основные понятия.Они начинают проблемы со 2-м правилом Ньютона, сохранением механической энергии и так далее.

Наше сообщение относительно простое. Начальная физика начинается с темы, основанной на уравнениях, кинематики. Поэтому многие школьники начинают свое обучение физике с поиска формул. Мы рекомендуем препятствовать этой склонности, предлагая кинематику в качестве предмета, контролируемого парой основных понятий. Затем многочисленные стажеры быстро приобретают отличные аналитические навыки, которые направляют их на оставшуюся часть их научных исследований и инженерных работ.

Формула вращательной кинематики

Движение вращающегося объекта можно описать с помощью формул, связывающих угловое смещение, угловую скорость и угловое ускорение. Угловое смещение — это мера изменения угловой координаты, угловая скорость — это скорость изменения угловой координаты по отношению ко времени, а угловое ускорение — это скорость изменения угловой скорости по отношению ко времени. В этих формулах угловое ускорение предполагается постоянным.Угловая координата и угловое смещение измеряются в радианах. Единицей угловой скорости является секунда, которая может быть записана как радианы/с, 1/с или как с ^-1 . Единицей углового ускорения является квадрат секунды, который можно записать как радианы/с ² , 1/с ² или как с ^-2 .

Угловая скорость

Угловое смещение

Угловая скорость, угловое ускорение, угловое смещение

Угловое смещение и угловая скорость

= начальное угловое смещение вокруг оси z (радианы)

= конечное угловое смещение вокруг оси z (радианы)

= начальная угловая скорость вокруг оси z ( радианы/с, 1/с или с ^-1 )

= конечная угловая скорость вокруг оси z (радиан/с, 1/с или с ^-1 )

= угловое ускорение вокруг оси z (радиан/с ² , 1/с ² или с ^-2 )

t = время (с)

Формулы вращательной кинематики Вопросы:

1) Диск жесткого диска компьютера крутится на 750. 0 радиан/с в момент выключения компьютера. Жесткий диск раскручивается с постоянным отрицательным ускорением. Чтобы остановить вращение, требуется 20,00 с. Каково было угловое смещение диска при его вращении и скольким оборотам диска это соответствует?

Ответ: Первые шаги в задаче кинематики вращения заключаются в том, чтобы определить, какие значения известны, а затем определить, какая формула будет наиболее полезной. В этой задаче известны начальная и конечная угловые скорости.Начальная угловая скорость равна , а конечная угловая скорость равна (поскольку диск останавливается). Дано время, необходимое диску для изменения угловой скорости: t = 20,00 с. Начальное угловое смещение может быть задано равным нулю: . Значение, указанное в вопросе, является окончательным угловым смещением: . Угловое ускорение диска не дано, поэтому лучшая формула та, которая его не включает:

Окончательное угловое смещение можно найти, переформулировав эту формулу:

Пока диск вращается вниз, его угловое смещение составляет 7500 радиан. Есть , значит число оборотов диска при его вращении равно:

За 20.00 с, необходимых для остановки диска, он совершает почти 1194 оборота.

2) Гончар щелкает выключателем на своем электрическом гончарном круге, переключая его скорость с «низкой» на «высокую». Это заставляет колесо ускоряться с постоянным угловым ускорением 4,00 радиан/с ² . Колесу требуется 80,5 радиана, чтобы достичь своей «высокой» скорости.Если «высокая» скорость колеса составляет 30,0 радиан/с, какова «низкая» скорость колеса?

Ответ: Первые шаги в задаче кинематики вращения заключаются в том, чтобы определить, какие значения известны, а затем определить, какая формула будет наиболее полезной. В этой задаче начальное угловое смещение можно положить равным нулю: . Окончательное угловое смещение равно . Угловое ускорение равно . Конечная угловая скорость равна . Начальная угловая скорость неизвестна и задана в задаче.Количество требуемого времени неизвестно, поэтому лучшая формула та, которая не включает время t:

Начальную угловую скорость колеса можно найти, переформулировав эту формулу:

Угловая скорость «низкой» скорости гончарного круга составляет 16,0 радиан/с.

Кинематика и исчисление – Гиперучебник по физике

Обсуждение

постоянное ускорение

Исчисление — сложная математическая тема, но оно значительно упрощает вывод двух из трех уравнений движения.По определению ускорение есть первая производная скорости по времени. Возьмите операцию в этом определении и отмените ее. Вместо того, чтобы дифференцировать скорость, чтобы найти ускорение, интегрируйте ускорение, чтобы найти скорость. Это дает нам уравнение скорость-время. Если предположить, что ускорение постоянно, мы получим так называемое первое уравнение движения  [1].

и	=
дв	=	а дт
	=
v  −  v 0	=	по
против	=	v 0  +  в  [1]

Опять же, по определению, скорость есть первая производная положения по времени. Отменить эту операцию. Вместо того, чтобы дифференцировать положение, чтобы найти скорость, интегрируйте скорость, чтобы найти положение. Это дает нам уравнение положение-время для постоянного ускорения, также известное как секундное уравнение движения  [2].

против		=
	дс	=	v   dt
	дс	=	( v 0  +  в )  dt
		=	т ⌠ ⌡ ( v 0  +  в )  dt 0
с  —  с 0		=	v 0 t  + ½ в 2
с		=	s 0  +  v 0 t  + ½ в 2  [2]

В отличие от первого и второго уравнений движения, нет очевидного способа вывести третье уравнение движения (которое связывает скорость с положением) с помощью вычислений. Мы не можем просто реконструировать это из определения. Нам нужно сыграть довольно изощренный трюк.

Первое уравнение движения связывает скорость со временем. По сути, мы вывели его из этой производной…

Второе уравнение движения связывает положение со временем. Оно произошло от этой производной…

Третье уравнение движения связывает скорость с положением. По логике это должно происходить от производной, которая выглядит так…

Но чему это равно? Ну ничего по определению, но, как и все величины, оно равно самому себе.Это также равно самому себе, умноженному на 1. Мы будем использовать специальную версию 1 ( ^dt _dt ) и специальную версию алгебры (алгебра с бесконечно малыми). Посмотрите, что происходит, когда мы это делаем. Получаем одну производную, равную ускорению ( ^dv _dt ) и другую производную, равную обратной скорости ( ^dt _ds )

дв	=	дв		1
дс		дс
дв	=	дв		дт
дс		дс		дт
дв	=	дв		дт
дс		дт		дс
дв	=	и		1
дс				против

Следующий шаг, разделение переменных. Соберите похожие вещи и интегрируйте их. Вот что мы получаем при постоянном ускорении…

		=
в дв		=	и
		=
½( v 2  —  v 0 2 )		=	a ( с  —  с 0 )
	v 2	=	v 0 2  + 2 a ( s  −  s 0 ) [3]

Определенно умное решение, и оно было не намного сложнее, чем первые два вывода. Однако на самом деле это работало только потому, что ускорение было постоянным — постоянным во времени и постоянным в пространстве. Если бы ускорение каким-либо образом менялось, этот метод был бы неудобно сложным. Мы бы вернулись к использованию алгебры только для того, чтобы сохранить рассудок. Не то чтобы в этом что-то не так. Алгебра работает, а здравомыслие стоит сохранить.

v  =	v 0  +  в	[1]
		+
с  =	s 0  +  v 0 t  + ½ в 2	[2]
		=
v 2  =	v 0 2 + 2 a ( с  −  с 0 )	[3]

постоянный рывок

Показанный выше метод работает, даже если ускорение непостоянно. Применим его к ситуации с необычным названием — постоянный рывок. Нет лжи, так это называется. Рывок скорость изменения ускорения во времени.

Это делает рывком первую производную ускорения, вторую производную скорости и третью производную положения.

j  =	от	=	д 2 в	=	д 3 с
	дт		дт 2		дт 3

Единицей рывка в системе СИ является метров в секунду в кубе .

⎡ ⎢ ⎣	м/с 3	=	м/с 2	⎤ ⎥ ⎦
			с

Альтернативной единицей измерения является г в секунду .

Jerk — это не просто ответ какого-то умника-физика на вопрос: «О да, а как вы называете третью производную положения?» Рывок – это значимая величина.

Человеческое тело оснащено датчиками для определения ускорения и рывка.Глубоко внутри уха, встроенного в наш череп, находится ряд камер, называемых лабиринтом . Часть этого лабиринта посвящена нашему слуху ( улитка ), а часть — нашему чувству равновесия ( вестибулярная система ). Вестибулярная система оснащена датчиками, определяющими угловое ускорение (полукружные каналы ), и датчиками, определяющими линейное ускорение (отолиты ). У нас есть два отолита в каждом ухе — один для обнаружения ускорения в горизонтальной плоскости ( маточка ) и один для обнаружения ускорения в вертикальном месте ( мешочек ).Отолиты — это наши собственные встроенные акселерометры.

Слово отолит происходит от греческого οτο ( oto ) для уха и λιθος ( lithos ) для камня. Каждый из наших четырех отолитов состоит из твердой костяной пластины, прикрепленной к мату сенсорных волокон. При ускорении головы пластинка смещается в одну сторону, изгибая чувствительные волокна. Это посылает сигнал в мозг: «Мы ускоряемся». Поскольку гравитация также притягивает пластины, сигнал может также означать «эта дорога вниз».«Мозг довольно хорошо определяет разницу между двумя интерпретациями. Настолько хорошо, что мы склонны его игнорировать. Зрение, звук, обоняние, вкус, осязание — где баланс в этом списке? необычным, неожиданным или экстремальным способом

Я никогда не был на орбите и не жил на другой планете. Гравитация всегда тянет меня вниз одинаково. Стоять, ходить, сидеть, лежать — все достаточно спокойно. А теперь давайте покатаемся на американских горках или поучаствуем в таком же захватывающем занятии, как катание на горных лыжах, гонки Формулы-1 или езда на велосипеде по манхэттенскому трафику.Ускорение направлено то в одну сторону, то в другую. Вы даже можете испытывать короткие периоды невесомости или инверсии. Такого рода ощущения вызывают интенсивную умственную деятельность, поэтому нам нравится их делать. Они также обостряют нас и держат нас сосредоточенными в моменты возможного конца жизни, поэтому мы развили это чувство в первую очередь. Ваша способность ощущать рывки жизненно важна для вашего здоровья и благополучия. Рывок одновременно захватывающий и необходимый.

С постоянным рывком легко разобраться математически.В качестве обучающего упражнения выведем уравнения движения для постоянного рывка. Вы можете попробовать более сложные проблемы с рывком, если хотите.

Рывок — производная от ускорения. Отмените этот процесс. Интегрируйте рывок, чтобы получить ускорение как функцию времени. Я предлагаю назвать это нулевым уравнением движения для постоянного рывка . Причина почему станет очевидной после того, как мы закончим следующий вывод.

j  =	от
	дт
от  =	дт

а		т
⌠ ⌡	от  =	⌠ ⌡	дт
а 0		0

а  —  а 0  =	джт
и  =	а 0  +  jt	[0]

Ускорение является производной скорости. Интегрируйте ускорение, чтобы получить скорость как функцию времени. Мы делали этот процесс раньше. Мы назвали результат соотношением скорости и времени или первым уравнением движения, когда ускорение было постоянным. Мы должны дать ему похожее имя. Это первое уравнение движения для постоянного рывка .

и  =
дв  =	а   дт
дв  =	( a 0  +  jt )  dt

в		т
⌠ ⌡	дв  =	⌠ ⌡	( a 0  +  jt )  dt
v 0		0

v  −  v 0  =	а 0 т + ½ джт 2
v  =	v 0  +  a 0 t  + ½ jt 2	[1]

Скорость является производной смещения. Интегрируйте скорость, чтобы получить перемещение как функцию времени. Мы уже делали это раньше. Результирующее отношение перемещение-время будет нашим уравнением движения секунд для постоянного рывка .

v  =
дс  =	v   dt
дс  =	( v 0  +  a 0 t  + ½ jt 2 )  5 4 dt

с		т
⌠ ⌡	дс  =	⌠ ⌡	( v 0  +  a 0 t  + ½ jt 2 )  5 4 dt
с 0		0

с  −  с 0  =	V 0 T + ½ A 0 T 2 + ⅙ JT 3
с  =	S 0 + V 0 T + ½ A + ½ A 0 T 2 + ⅙ JT 3	[2]

Пожалуйста, обратите внимание на эти уравнения. Когда рывок равен нулю, все они возвращаются к уравнениям движения для постоянного ускорения. Нулевой рывок означает постоянное ускорение, так что с созданным нами миром все в порядке. (Я никогда не говорил, что постоянное ускорение реалистично. Постоянные рывки также мифичны. Однако в мире гипертекстов все возможно.)

Куда мы пойдем дальше? Должны ли мы работать над соотношением скорости и перемещения (третье уравнение движения для постоянного рывка)?

v  =	v 0  +  a 0 t  + ½ jt 2	[1]
		+
с  =	S 0 + V 0 T + ½ A + ½ A 0 T 2 + ⅙ JT 3	[2]
		=
v  =	ф ( с )	[3]

Как насчет соотношения ускорение-перемещение (четвертое уравнение движения для постоянного рывка)?

и  =	а 0  +  jt	[1]
		+
с  =	S 0 + V 0 T + ½ A + ½ A 0 T 2 + ⅙ JT 3	[2]
		=
и  =	ф ( с )	[4]

Я даже не знаю, можно ли их вычислить алгебраически. Я сомневаюсь. Посмотрите на это страшное кубическое уравнение для перемещения. Это не может быть нашим другом. На данный момент меня нельзя беспокоить. Не знаю, скажет ли мне это что-нибудь интересное. Я делаю знаю, что я никогда не нуждался в третьем или четвертом уравнении движения для постоянного рывка — пока нет. Я оставляю эту проблему математикам всего мира.

Это задача, которая отличает физиков от математиков. Математик не обязательно заботился бы о физической значимости и мог бы просто поблагодарить физика за интересную задачу.Физик не обязательно будет интересоваться ответом, если только он не окажется полезным, и в этом случае физик непременно поблагодарит математика за его любопытство.

постоянное ничего

Эта страница в этой книге не о движении с постоянным ускорением, или постоянным рывком, или постоянным щелчком, потрескиванием или треском. Речь идет об общем методе определения величин движения (положения, скорости и ускорения) по отношению ко времени и друг другу для любого вида движения. Процедура для этого — либо дифференцирование (нахождение производной)…

• Производной положения по времени является скорость ( v  =  ^ds _dt ).
• Производная скорости по времени есть ускорение ( a  =  ^dv _dt ).

или интегрирование (нахождение интеграла)…

• Интеграл ускорения во времени представляет собой изменение скорости (∆ v  = ∫ a   dt ).
• Интеграл скорости во времени представляет собой изменение положения (∆ с  = ∫ v   dt ).

Вот как это работает. Некоторая характеристика движения объекта описывается функцией. Сможете ли вы найти производную этой функции? Это дает вам еще одну характеристику движения. Можно ли найти его интеграл? Это дает вам другую характеристику. Повторите любую операцию столько раз, сколько необходимо. Затем примените методы и понятия, которые вы изучили в исчислении и смежных разделах математики, чтобы извлечь больше смысла — диапазон, область, предел, асимптота, минимум, максимум, экстремум, вогнутость, перегиб, аналитический, числовой, точный, приблизительный и так далее. Я добавил несколько важных замечаний по этому поводу в резюме по этой теме.

Равноускоренное движение и уравнения большой пятерки кинематики — видео и расшифровка урока

Равномерно ускоренное движение

Чтобы удобнее работать с кинематикой, мы также будем использовать эту тактику. К этому моменту вы уже должны уметь самостоятельно решать задачи, связанные с положением, смещением, скоростью и ускорением.Поэтому мы собираемся сделать еще один шаг и объединить их. Но нам нужно упростить пару вещей.

Во-первых, мы будем рассматривать только объекты, которые ускоряются с постоянной скоростью, что называется «равномерно ускоренным движением». Это редко достигается в реальном мире из-за дополнительных внешних сил, создающих вариативность того, насколько быстро или медленно объект ускоряется во время всего своего движения. Чтобы упростить задачу, мы пока не будем заморачиваться ни с одним из них.

Во-вторых, мы будем рассматривать только объекты, движущиеся по прямой линии. Это устраняет любые запутанные проблемы с компонентом направления, необходимым для векторных величин и вычислений. Поскольку мы застряли на одной прямой линии, нам нужно беспокоиться только о направлениях вперед и назад, которые мы назовем положительными и отрицательными. Для этих задач знака достаточно. Никаких дополнительных дескрипторов, таких как север, вверх или влево, не требуется.

Эти ограничения могут показаться нереалистичными в реальном мире, но равномерно ускоренное движение по прямой — отличный способ узнать, как концепции кинематики укладываются в пять основных уравнений.

Уравнения Большой Пятерки

Это Уравнения Большой Пятерки:

Чтобы быстро напомнить, сначала я определю каждую из переменных.

Символ дельта (Δ) означает «изменение».

x = Заключительная позиция

0 = начальная позиция

V = конечная скорость

V 0 = начальная скорость

V с баром над ним = Средняя скорость

a = ускорение

t = время

Вопросы о равномерно ускоренном движении предоставят вам некоторые из этих фрагментов информации и попросят вас найти неизвестную величину. Суть в том, чтобы вытащить значения и определить, какие из них у вас есть, какие вам нужно определить, а какие вообще не включены в вопрос. Затем просто подставьте их в соответствующее уравнение. Это может звучать как простое «заполни пробелы и посчитай», но это может быть немного сложнее. Извините, но вы должны запомнить эти пять уравнений. Ни один из вопросов с несколькими вариантами ответов, с которыми вы столкнетесь, не даст их вам.

Здесь нужно сделать еще одно замечание.В некоторых вопросах может показаться, что вы упускаете ключевую информацию, особенно начальную позицию. Если вы ищете изменение положения в течение определенного периода времени, и вопрос не дает вам начальное положение, вы можете предположить, что оно равно 0 метров. Не забывайте всегда перепроверять свои переменные и уравнения и будьте очень осторожны, делая какие-либо предположения.

Работа с уравнениями

Давайте рассмотрим типичную задачу, чтобы вы поняли, как ее решать.

Гоночный автомобиль, стоящий на стартовой линии прямой трассы, равномерно ускоряется в течение 3. 6 секунд при скорости 4,5 м/с2. Какой путь проедет автомобиль за это время, если начальная скорость равна 0 м/с?

Во-первых, давайте запишем переменные, данные нам в уравнении.

t = 3,6 с
a = 4,5 м/с2
v 0 = 0 м/с
x 0 = 0 м. Это не дано, но вы можете предположить, что это 0 м, чтобы рассчитать изменение положения.
x = то, что проблема просит вас решить.

Теперь взгляните на уравнения большой пятерки. Только у одного будут ровно эти пять переменных. В этом случае нам нужно Уравнение 3: x = x 0 + v 0 * t + ½ at 2. Теперь начните заполнять пропуски и вычислять ответ.

Итак, в этой задаче гонщик проезжает около 29 метров за 3,6 секунды. Вы должны включить единицы измерения, то есть метры.

Если в какой-то момент во время таких вопросов вы не уверены, что у вас правильное уравнение, попробуйте подставить числа в несколько уравнений. Вы быстро обнаружите, что у вас есть неиспользуемые значения или что уравнению нужно значение, которого у вас нет.

Резюме урока

Кратко повторим.

Чтобы упростить решение задач с различными комбинациями переменных положения, смещения, скорости и ускорения, мы упростим пару аспектов этих задач. Во-первых, мы предполагаем, что все ускорения равномерны, то есть они происходят с одинаковой скоростью от начала до конца. Во-вторых, мы рассматриваем движение только по прямой линии, поэтому направление, связанное с векторными величинами, может быть только положительным или отрицательным.

Есть пять уравнений, которые вам нужно запомнить для решения задач равномерно ускоренного движения. Лучший способ начать — определить все переменные, включая ту, которую нужно рассчитать, и найти уравнение, в котором они все есть. Затем просто подключите их и посчитайте. Помните, чтобы правильно ответить на вопрос, вам нужно включить правильные единицы измерения.

Результаты обучения

После завершения этого урока вы должны быть в состоянии:

• Вспомнить уравнения большой пятерки для равноускоренного движения
• Определите переменные в уравнении равномерно ускоренного движения
• Решить задачу равномерно ускоренного движения

Уравнения кинематики — SAT II Физика

Если вы считаете, что контент, доступный с помощью Веб-сайта (как это определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно или более ваших авторских прав, пожалуйста, сообщите нам, предоставив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному агенту, указанному ниже. Если университетские наставники примут меры в ответ на ан Уведомление о нарушении, он предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, предоставившей такой контент средства самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении может быть направлено стороне, предоставившей контент, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или деятельность нарушают ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что содержимое находится на Веб-сайте или на который ссылается Веб-сайт, нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к адвокату.

Чтобы подать уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись владельца авторских прав или лица, уполномоченного действовать от его имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробно, чтобы преподаватели университета могли найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем а ссылку на конкретный вопрос (а не только название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и Заявление от вас: (а) что вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права не разрешены законом или владельцем авторских прав или его агентом; б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство вы либо владельцем авторских прав, либо лицом, уполномоченным действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему назначенному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
Сент-Луис, Миссури 63105

Или заполните форму ниже:

 

средняя скорость и средняя скорость

Уравнения движения с учетом ускорения

Ускорение является мерой скорости увеличения скорости тела, и ускорение на этом участке будет считаться равномерным i. е. постоянным для данного набора обстоятельств.

ускорение = увеличение скорости
                                      затраченное время

Пример 5: Скорость тела увеличивается с 2 м/с до 18 м/с за 8 с. Определить ускорение тела.

Увеличение скорости = 18 — 2
                                       = 16 м/с

ускорение = 16 м/с
                       8 с

ускорение = 2 м/с²

Обратите внимание, что единицы измерения ускорения м/с² получаются путем деления м/с на с.

Замедление

Тела также замедляются, и это называется замедлением или запаздыванием. Отставание — это термин, который обычно используется. Запаздывание является обратным ускорению и поэтому может быть записано как отрицательное ускорение.

Пример 1: Скорость тела уменьшается с 25 м/с до 5 м/с за 4 с. Определить задержку тела.

Изменение скорости = 5 — 25

                            = -20 м/с

Следовательно, ускорение = -20 м/с
                                       4 с

    ускорение = -5 м/с²
или   замедление = 5 м/с²

Различные уравнения движения могут быть получены следующим образом:

ускорение = увеличение скорости/времени
i.е. а = (v — u)/t
или at = v — u
или     v = u + at (i)

средняя скорость = (u + v)/2, потому что ускорение равномерное.
Также средняя скорость = s/t

Следовательно,                   s/t = (u + v)/2
или s = (u+v)t/2 (ii)

Замена V = U + AT в (II) дает:

S = (U + U + AT AT) T / 2
или S = ​​UT + ½at ² (III)

Замена t = (v — u)/a в (ii) дает:
                            s = (u + v)/2 x (v — u)/a
или                        2as = (u + v)(v — u)
или                2as = v² — u²
или                 v² = u² + 2as (iv)

Приведенные выше четыре уравнения используются для решения задач, связанных с равномерным ускорением в кинематике.

Строго говоря, s представляет смещение в приведенных выше формулах. На практике s часто может использоваться для обозначения 90 848 расстояния 90 849, потому что, если направление движения не меняется, то перемещение и пройденное расстояние равны.

При решении задач по кинематике часто полезно записывать данную информацию через a, u, v, t и s. Это затем помогает в выборе того, какое уравнение (я) использовать для решения.

Пример 7. Автомобиль движется с ускорением 3 м/с². Если начальная скорость автомобиля 5 м/с, определите:
а) Какой путь проезжает автомобиль за 6 с;
(b) Какое расстояние проехал автомобиль, когда он достиг скорости 30 м/с.

(a) Известные значения
     u = 5 м/с; а = 3 м/с²; т = 6 с; s = неизвестно

используйте   s = ut + ½ at²
, поэтому     s = 5 x 6 + ½ x 3 x 6²
или     s = 84 м

(b) Известные значения
     u = 5 м/с; а = 3 м/с²; v = 30 м/с; с = неизвестно

используйте   v² = u² + 2 как
, поэтому    30² = 5² + 2 x 3 x s
или    s = 145. 8 м

Уравнения кинематики в двух измерениях

Уравнения кинематики в двух измерениях

3.2. Уравнения кинематики в двух измерениях

Рисунок 3.3 Космический корабль движется с постоянным ускорением a х параллельно оси x. Движения в направлении y нет, и двигатель y выключен.

Чтобы понять, как перемещение, скорость и ускорение применяются к двумерному движению, рассмотрим космический корабль, оснащенный двумя двигателями, установленными перпендикулярно друг другу.Эти двигатели создают единственные силы, которые испытывает корабль, и предполагается, что космический корабль находится в начале координат, когда t ₀ = 0 с, так что r ₀ = 0 м. В более поздний момент времени t водоизмещение КА равно Dr=r–r ₀ =r. Относительно осей x и y смещение r имеет векторные компоненты x и y соответственно.

На рис. 3.3 работает только двигатель, ориентированный по оси x, и транспортное средство ускоряется в этом направлении. Предполагается, что скорость в направлении у равна нулю, и она остается равной нулю, так как двигатель у выключен.Движение космического корабля вдоль направления x описывается пятью кинематическими переменными x, a _x , v _x , v _0x и t. Здесь символ «x» напоминает нам, что мы имеем дело с компонентами x векторов смещения, скорости и ускорения. (Обзор компонент вектора см. в разделах 1.7 и 1.8.) Переменные x, a _x , v _x и v _0x являются скалярными компонентами (или, для краткости, «компонентами»). Как обсуждается в Разделе 1.7, эти компоненты являются положительными или отрицательными числами (с единицами), в зависимости от того, указывают ли связанные компоненты вектора вдоль оси +x или -x.Если космический корабль имеет постоянное ускорение в направлении х, движение точно такое же, как описано в главе 2, и можно использовать уравнения кинематики. Для удобства эти уравнения вынесены в левый столбец таблицы 3.1.

Interactive LearningWare 3.1 Лиса пробежала 85 м строго на юг за 18 с. Он начинает с отдыха и останавливается на незначительное время в конце бега.Затем он снова взлетает и пробегает 62 м прямо на восток за 21 с. Во время этого второго прогона его ускорение постоянно. Для всего 39-секундного интервала найти величину и направление средней скорости лисы (а) и среднего ускорения (б). Выразите направления относительно точного юга. Связанное домашнее задание: Задачи 10

9022 Уравнения кинематики для двумерного движения с постоянным ускорением

Рис. 3.4 аналогичен рис. 3.3, за исключением того, что теперь работает только двигатель у, и космический корабль ускоряется в направлении у. Такое движение можно описать с помощью кинематических переменных y, a _y , v _y , v _0y и t. А если ускорение вдоль направления у постоянно, то эти переменные связаны уравнениями кинематики, как написано в правом столбце таблицы 3.1. Как и их аналоги в направлении x, скалярные компоненты y, a _y , v _y и v _0y могут быть положительными (+) или отрицательными (–) числами (с единицами).

Рисунок 3.4 Космический корабль движется с постоянным ускорением a г. параллельно оси Y. Движения в направлении x нет, и двигатель x выключен.

Если оба двигателя космического корабля запускаются одновременно, результирующее движение происходит частично по оси x и частично по оси y, как показано на рис. 3.5. Тяга каждого двигателя придает автомобилю соответствующую составляющую ускорения.Двигатель x ускоряет корабль в направлении x и вызывает изменение x-компонента скорости. Точно так же y-двигатель вызывает изменение y-компонента скорости. Важно понимать, что часть x движения происходит точно так же, как если бы часть y вообще не происходила. Точно так же часть y движения происходит точно так же, как если бы часть x движения не существовала. Другими словами, движения по осям x и y не зависят друг от друга.

Рисунок 3.5 Двумерное движение космического корабля можно рассматривать как комбинацию отдельных движений x и y.

КРАТКИЕ ПОНЯТИЯ Независимость движений по осям x и y лежит в основе двумерной кинематики. Это позволяет нам рассматривать двумерное движение как два отдельных одномерных движения, одно для направления x, а другое для направления y. Как показано на диаграмме «Краткий обзор понятий» на рис. 3.6, все, что мы узнали в главе 2 о кинематике в одном измерении, теперь применимо отдельно к каждому из двух направлений. При этом мы сможем описывать переменные x и y по отдельности, а затем объединять эти описания для понимания двухмерной картины. Пример 4 использует этот подход при работе с движущимся космическим кораблем.

6 КРАТКИЙ ОБЗОР ПОНЯТИЙ В двух измерениях движение вдоль направления x и движение вдоль направления y не зависят друг от друга. В результате каждый из них может быть проанализирован отдельно в соответствии с процедурами одномерной кинематики, описанными в главе 2. На космическом корабле «Челленджер» движение в перпендикулярных направлениях контролируется двигателями. На фотографиях показан «Челленджер» на орбите с активированными различными двигателями. (Предоставлено НАСА).

Пример 1 перемещение космического корабля

Проверьте свое понимание 2

Моторная лодка, стартуя из состояния покоя, сохраняет постоянное ускорение.Через некоторое время t его перемещение и скорость равны r и v. Какими будут его перемещение и скорость в момент времени 2t, если предположить, что ускорение остается прежним? (а) 2р и 2м (б) 2р и 4м (в) 4р и 2м (г) 4р и 4м Фон: Когда объект ускоряется, его перемещение и скорость зависят от времени. Если ускорение постоянное, применяются уравнения кинематики в таблице 3.1. По аналогичным вопросам (в том числе расчетным аналогам) обращайтесь к тесту для самооценки 3. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт