Lëvizja e trupit nën veprimin e gravitetit: a përcaktimi i formulës

Lëvizja e trupit nën gravitetit është një temë qendrore në fizikë dinamike. Ky seksion është i bazuar në dinamikën e tre ligjeve të Njutonit, ai e di nxënës edhe të zakonshëm. Le të përpiqemi të kuptojmë subjektin në tërësi, dhe një artikull që përshkruan në detaje çdo shembull do të na ndihmojë për të bërë studimin e lëvizjes së trupit nën forcën e gravitetit si të dobishme.

Një histori pak

Nga kohra të lashta, njerëzit interesant shikuar ngjarjet e ndryshme që ndodhin në jetën tonë. Njerëzimi për një kohë të gjatë nuk mund të kuptojnë parimet dhe rregullimin e shumë sisteme, megjithatë, një rrugë e gjatë për të eksploruar botën rreth çuar paraardhësit tanë të revolucionit shkencor. Në këto ditë, kur teknologjia është zhvilluar me shpejtësi të pabesueshme, njerëz pothuajse nuk mendojnë rreth asaj se si të veprojë këto apo të tjera mekanizma.

Ndërkohë, paraardhësit tanë kanë qenë gjithmonë të interesuar në riddles proceseve natyrore dhe struktura e botës, duke kërkuar për përgjigje për pyetjet më të vështira, dhe nuk pushon për të mësuar, ende nuk ka gjetur përgjigje. Për shembull, shkencëtari i famshëm Galileo Galilei në shekullin e 16-të të bëj një pyetje: "Pse trupi gjithmonë të bien poshtë, çfarë është forca tërheq ato në tokë" Në 1589 ai bëri një seri eksperimentesh, rezultatet e të cilat kanë provuar të jetë shumë e vlefshme. Ai ka studiuar në detaje ligjet e rënies së lirë të organeve të ndryshme, duke hedhur objekte nga kulla e famshme në Pisa. Ligjet, që ai udhëhoqi, janë përmirësuar dhe formulat përshkruar në detaje më shumë një tjetër shkencëtar i njohur britanik - Sir Isaakom Nyutonom. Se ai zotëron tre të ligjit, i cili është i bazuar në pothuajse të gjithë të fizikës moderne.

Fakti që ligjet e lëvizjes së trupave, e përshkroi më shumë se 500 vjet më parë, janë të rëndësishme në ditët e sotme, është se planeti ynë është subjekt i të njëjtave ligje. njeriu modern duhet të jetë të paktën sipërfaqësisht shqyrtojnë parimet bazë të marrëveshjes së botës.

Konceptet themelore të dinamikës dhe mbështetje

Për të kuptuar plotësisht parimet e kësaj lëvizjeje, ju duhet së pari të njoh nga afër veten me disa nga konceptet. Pra, termat më të nevojshme teorike:

• Ndërveprimi - është ndikimi i trupave kundër njëri-tjetrit, në të cilën ndryshimi ndodh ose në fillim të lëvizjes relative të tyre me njëri-tjetrin. Ekzistojnë katër lloje të ndërveprimit: elektromagnetike, të dobëta, të forta dhe gravitacionale.
• Speed - një sasi fizike që tregon shpejtësinë me të cilën trupi lëviz. Speed është një vektor, pra, e ka jo vetëm vlera, por edhe drejtimin.
• Acceleration - sasia e cila na tregon shkallën e ndryshimit të shpejtësisë së trupit në një periudhe kohore. Kjo gjithashtu është një sasi vektor.
• Trajektorja e rrugës - një kurbë, dhe nganjëherë - një vijë të drejtë që përcakton trupin në lëvizje. Me një rrugë të njëjtë lëvizje drejtvizor mund të përputhet me vlerën e zhvendosjes.
• Path - një gjatësi rrugë, që është, aq sa trupi është mbajtur për një sasi të caktuar kohe.
• Inerciale sistem reference - një mjedis në të cilën ju jeni ligji i parë i Njutonit, që është, trupi mban vrullin e saj, me kusht që plotësisht mungon ndonjë forcat e jashtme.

Konceptet e mësipërme është e mjaftueshme për kompetencë të nxjerrë ose të dorëzojë kreut të simulimit lëvizje trupi nën ndikimin e gravitetit.

Çfarë do të thotë forcë?

Le të lëvizin për në konceptin bazë të temës sonë. Kështu, fuqia - kjo është vlera, kuptimi i së cilës është ndikimin ose ndikimin e një trup në tjetrin sasiore. A gravitetit - është forca që vepron në absolutisht çdo organ të vendosura në ose në afërsi të sipërfaqes së planetit tonë. Pyetja është: ku e bën këtë pushtet të njëjtë? Përgjigja qëndron në ligjin e gravitacionit universal.

Çfarë është gravitetit?

Në çdo organ është i prekur nga forca gravitacionale e Tokës, e cila i jep një përshpejtim të caktuar. Gravity gjithmonë drejtimi vertikal deri në qendër të planetit. Me fjalë të tjera, forca e gravitetit tërheq objektet drejt Tokës, kjo është arsyeja pse gjërat gjithmonë bien poshtë. Ajo rezulton se forca e gravitetit - ky është një rast i veçantë i forcës gravitacionale. Newton solli një nga formulat kryesore për gjetjen e një forcë tërheqëse në mes të dy trupave. Ajo duket kështu: F = G * (M ₁ x m ₂₎ / ^R2.

Çfarë është nxitimi për shkak të gravitetit?

Trupi, i cili u lirua nga një lartësi të caktuar, gjithmonë duke fluturuar poshtë nën forcën e gravitetit. Lëvizja e trupit nën ndikimin e gravitetit vertikalisht lart dhe poshtë mund të përshkruhet nga ekuacionet ku konstante themelore do të jetë vlera e "g", përshpejtimin. Kjo vlerë përcaktohet ekskluzivisht nga forca e gravitetit, dhe vlera e saj është përafërsisht e barabartë me 9.8 m / ^s2. Ajo rezulton se trupi është hedhur nga një lartësi prej zero shpejtesise fillestare, do të shkojë deri në vlerën e "g", përshpejtimin.

Lëvizje të trupit të nën veprimin e gravitetit: formula per zgjidhjen

Formula themelore e gravitetit gjetje është si vijon: F _gravitetit = m x g, ku m - është masa e trupit në të cilën aktet forcë, dhe "g" - nxitimi lirë bien (për të lehtësuar detyrat Ajo është konsideruar të jetë e barabartë me 10 m / s ²⁾ .

Ka disa formula që përdoren për të gjetur një të panjohur të veçantë me lëvizje të lirë të trupit. Për shembull, për të llogaritur rrugën e përshkuar nga trupi, është e nevojshme për të zëvendësuar vlerat e njohura në këtë formulë: S = V ₀ x t + a x t ^2/2 (rruga e barabartë me shumen e produkteve te shpejtesise fillestare shumëzuar me kohën dhe shpejtimin në kohën në katror, të ndarë nga 2).

Ekuacionet për të përshkruar lëvizjen vertikale të trupit

Lëvizja e trupit nën ndikimin e gravitetit vertikalisht në ekuacion, i cili është si vijon: x = x ₀ + v ₀ x t + a x t ^2/2 Duke përdorur këtë shprehje, është e mundur për të gjetur koordinatat e trupit në një kohë të njohur. Është e nevojshme vetëm për të zëvendësuar një vlerat e njohur problemit: duke filluar nga vendndodhjen, norma fillestare (në qoftë se trupi nuk është lëshuar thjesht, dhe e shtyu me një forcë të caktuar) dhe përshpejtimin, në këtë rast është e barabartë me nxitim g.

Në të njëjtën mënyrë mund të gjenden dhe shpejtësia e trupit i cili lëviz nën veprimin e gravitetit. Shprehja për gjetjen e sasive të panjohura në çdo kohë: v = v ₀ + g x t (vlera fillestare e shpejtësisë mund të jetë e barabartë me zero, atëherë shpejtësia do të jetë e barabartë me produktin e përshpejtimit gravitacionale nga vlera e kohës për të cilën trupi e bën një lëvizje).

Lëvizja e trupave nën veprimin e gravitetit: sfidat dhe zgjidhjet

Në zgjidhjen e shumë probleme të lidhura me gravitetit, ne sugjerojmë planin e mëposhtme:

1. Përcaktojë për veten e tyre një kornizë të përshtatshme inerciale referimi është bërë zakonisht për të zgjedhur Tokën, sepse ajo plotëson shumë nga kërkesat e ISO.
2. Vizatoni një vizatim të vogël ose një foto, e cila përshkruan forcat kryesore që veprojnë në trup. Lëvizja e trupit nën ndikimin e gravitetit merr një skicë ose diagram që tregon drejtimin në të cilën trupi lëviz, nëse vepron përshpejtim të barabartë me g.
3. Pastaj zgjidhni drejtimin për të projektuar forcat dhe të përshpejtimit të marra.
4. Sasi rekord të panjohur dhe të përcaktuar drejtimin e tyre.
5. Së fundi, duke përdorur formulën e mësipërme për të zgjidhur problemet, për të llogaritur të gjitha panjohura duke zëvendësuar të dhënat në ekuacion për gjetjen përshpejtimin dhe distancën udhëtuar.

Gardian zgjidhje detyrë e lehtë

Kur është fjala për një fenomen të tillë që lëvizja e trupit nën veprimin e gravitetit, për të përcaktuar se si praktike mënyrë për të zgjidhur detyrën mund të jetë e vështirë. Megjithatë, ka disa truket duke përdorur të cilat ju lehtë mund të zgjidhin edhe detyra më e vështirë. Pra, ne të shpjegojë për shembujt e jetesës së si për të zgjidhur këtë apo atë problem. Le të fillojmë me një të lehtë për të kuptuar problemin.

Një trup i lëshuar nga një lartësi prej 20 m pa shpejtesi fillestare. Përcaktoni për sa kohë ai arrin sipërfaqen e tokës.

Zgjidhja: ne e dimë rrugën e përshkuar nga trupi, ajo është e njohur se shpejtësia fillestare është e barabartë me 0. Ne gjithashtu mund të përcaktojë se trupi është vetëm forca e gravitetit vepron, rezulton se kjo lëvizje e trupit nën veprimin e gravitetit, dhe kështu që ju duhet të përdorni këtë formulë: S = V ₀ x t + a t ^{2/2 x.} Që në rastin tonë = G, atëherë pas disa transformimesh ne marrim ekuacionin e mëposhtëm: S = G x t ² / 2. Ajo tani mbetet vetëm kohën shprehur përmes kësaj formule, ne gjejmë se t ² = 2S / g. Zëvendësuar vlerën njohur (në këtë rast supozojmë se g = 10 m / s ²⁾ t ² = 2 x 20/10 = 4. Si pasojë, t = 2 s.

Pra, përgjigja jonë: body bien në tokë për 2 sekonda.

Mashtrim për të zgjidhur problemin shpejt, është si vijon: ai mund të shihet se lëvizja e trupit përshkruar në problemin e mëposhtme ndodh në një drejtim (vertikalisht poshtë). Kjo është shumë e ngjashme me lëvizje të njëtrajtshme të përshpejtuar, pasi trupi ka forcë përveç forcës së gravitetit (forcës së rezistencës së ajrit është lënë pas dore). Për shkak të kësaj ne mund të përdorim formulën për gjetjen e një rrugë të lehtë në lëvizje të përshpejtuar të njëtrajtshme, duke kaluar marrëveshjen imazhe vizatime vepron mbi forcat e trupit.

Një shembull nga detyrat më të vështira

Tani le të shohim se si e mirë për zgjidhjen e problemit në lëvizjen e trupit nga graviteti, në qoftë se trupi nuk lëviz vertikalisht, por ka një lëvizje më komplekse.

Për shembull, në detyrë tjetër. Disa objekt lëviz në masë m me një përshpejtim të panjohur poshtë aeroplan prirur, koeficienti i fërkimit është e barabartë me k. Përcaktoni vlerën e nxitimit, e cila është në dispozicion gjatë lëvizjes së trupit, kur α këndi prirje është i njohur.

Zgjidhja: Është e nevojshme për të përfituar e planit, e cila është përshkruar më lart. Shorti i parë duke tërhequr një avion të prirur me imazhin e trupit dhe të gjitha forcave që veprojnë mbi të. Ajo rezulton se ajo ka tre komponentë: forcën e gravitetit, fërkime dhe reagimit forcës kat. Ajo duket ekuacionit të përgjithshëm si forca rezultante: F _Fërkimi + N + mg = ma.

Pah kryesor i problemit është gjendja e këndit të pjerrësisë A. Kur projektimin e forcave në boshtin e kaut dhe boshtit Oy ky kusht duhet të merret parasysh, atëherë ne të merrni shprehjen e mëposhtme: mg α x Sin - F _fërkime = ma (boshti dem) dhe N - mg x cos α = F _fërkime (për oy aks) .

F _fërkimi llogaritet lehtësi nga gjetjen forcën formula fërkimi, ajo është e barabartë me k x mg (koeficienti i fërkimit shumëzuar me produktin e peshës dhe nxitimit gravitetit). Pas të gjitha përllogaritjet mbeten vetëm zëvendësuar vlerat e fituara në formulën, ne marrim një ekuacion të thjeshtuar për llogaritjen e përshpejtimin të cilën trupi lëviz përgjatë avion të prirë.