Back to the topics list

прискорення, рух, швидкість

У фізичному світі одним із найпоширеніших явищ є рух. Розділ науки, який вивчає поведінку рухомих об'єктів, відомий як «механіка».

Механіка також поділяється на дві частини – кінематику та динаміку.

Кінематика займається вивченням руху без урахування причини руху.

Динаміка пов’язана з причиною руху, а саме силою.

Рух означає рух. Кажуть, що об’єкт рухається, якщо він змінює своє положення щодо навколишнього середовища за певний час. Кажуть, що об’єкт перебуває в стані спокою, якщо він не змінює свого положення щодо навколишнього середовища. Система відліку - це інший об'єкт або сцена, відносно якої ми порівнюємо положення даного об'єкта.

Кожен тип руху контролюється різним типом сили.

Коли об’єкт долає однакові відстані за однакові проміжки часу, кажуть, що він перебуває в рівномірному русі. Рівномірний рух — це прямолінійний рух із постійною швидкістю. Приклад: м'яч, що котиться.

Коли об’єкт долає неоднакові відстані за однакові проміжки часу, кажуть, що він перебуває в нерівномірному русі.

Нерівномірний рух - це рух, який не має очевидної моделі руху. Приклад: летюча бджола.

Розрізняють два типи основного руху: поступальний і обертальний.

Переклад означає рух по шляху.

Обертання означає рух навколо нерухомої осі. Вісь - це центр, навколо якого щось обертається.

Поступальний рух визначається сумарною силою (сумою різних сил), що діє на об’єкт.

Обертання визначається крутним моментом. Крутний момент - це сила, яка викликає обертання об'єкта.

Види руху

1. Лінійний рух є найосновнішим з усіх рухів. Це тип руху, при якому всі частини об’єкта рухаються в одному напрямку, і кожна частина рухається на однакову відстань. Це також відоме як рух транслятора, оскільки рух об’єкта відбувається по прямій лінії. Лінійний рух вимірюється швидкістю та напрямком. Відстань, яку проходить об'єкт за одиницю часу, називається швидкістю. Приклад: автомобіль, що рухається, або об’єкт, що падає під дією гравітації землі.

• Рух по прямій називається прямолінійним
• Рух по криволінійній траєкторії називається криволінійним

2. Обертальний рух - це рух об'єкта по круговій траєкторії вздовж фіксованої точки як визначеного центру, а рух відбувається вздовж окружності траєкторії на однаковій відстані від центру. Цей тип руху є початковою точкою багатьох механізмів. Приклад: прядка.

3. Зворотно-поступальний рух — це рух вперед і назад. Приклад: рух йо-йо вгору та вниз.

4. Коливальний рух — це зворотно-поступальний рух з елементами обертального руху, як-от розгойдування. Коливання можуть бути періодичними рухами, які повторюються в регулярному циклі або рівних інтервалах часу, як коливання крісла-гойдалки або коливання маятника в годиннику. Класичним прикладом коливального руху є маятник, який коливається від фіксованої точки прикріплення та прокладає дугу. Спринклер або коливальний вентилятор роблять те саме, за винятком того, що вони коливаються в горизонтальній площині, а не у вертикальній площині, і приводяться в дію двигунами, а не силою тяжіння. Коливальний рух відбувається навколо точки рівноваги або середнього значення.

Є три змінні коливань:

• Амплітуда - це максимальне зміщення від точки рівноваги. Якщо перед початком зворотного шляху маятник коливається на один сантиметр від точки рівноваги, то амплітуда коливань становить один сантиметр.
• Період - це час, необхідний для повного обходу об'єкта назад і повернення в початкове положення. Якщо маятник починається праворуч і займає секунду, щоб пройти весь шлях ліворуч, і ще секунду, щоб повернутися праворуч, його період дорівнює двом секундам. Період зазвичай вимірюється в секундах.
• Частота - це кількість циклів в одиницю часу. Частота дорівнює одиниці, поділеній на період. Частота вимірюється в герцах або циклах в секунду.

Дуже часто об'єкти рухаються шляхом складного руху. Складні рухи можна розбити на простіші типи рухів. Прикладом складного руху є літаючий фрісбі. Рух фрісбі складається з лінійного руху та обертального руху.

Сили тертя і тяжіння впливають на рух об’єктів – уповільнюють рух.

Сила тертя, яка уповільнює рух тіла і зрештою зупиняє рухомий об’єкт, називається кінетичним тертям. Наприклад, коли ви штовхаєте коробку по підлозі, частина енергії вашого штовхання переміщує коробку, а частина енергії втрачається через кінетичне тертя. Чим менш текстурована поверхня, тим далі рухатиметься предмет. Це відбувається тому, що гладкі поверхні мають меншу силу тертя. На тертя впливає текстура як поверхні, так і рухомого об’єкта.

Відстань і переміщення

Відстань між кінцевою станцією А і кінцевою станцією Б становить 150 км. Автобус їде від кінцевої зупинки А до кінцевої зупинки В. Відстань, яку подолав автобус, дорівнює 150 км. Рухаючись тим самим маршрутом, автобус повертається з кінцевої станції B до кінцевої зупинки A. Таким чином, загальна відстань, яку автобус подолав під час поїздки від A до B, а потім від B до A, становить 150 км + 150 км = 300 км.

Автобус рухається з А в В і знову з В в А

• Відстань, яку проходить рухомий об’єкт, є фактичною довжиною шляху, по якому йде об’єкт.
• Відстань є скалярною величиною. Одиницею відстані в СІ є метр.
• Положення автобуса змінилося, коли він рухався від кінцевої зупинки А до кінцевої станції В. Зміщення від А до В становить 150 км. Переміщення в зворотному напрямку також становить 150 км.
• Переміщення — найкоротша відстань, яку проходить рухомий об’єкт від точки відліку (початкового положення тіла) у заданому напрямку.
• Але переміщення, коли автобус рухається від А до В, а потім від В до А, дорівнює нулю. Одиниця переміщення в СІ — метр.
• Переміщення є вектором, тобто переміщення задається числом із відповідними одиницями й напрямком.

Що таке інерція?

Інерція означає опір будь-якій зміні руху. Всі предмети мають інерцію. Чим більша маса об’єкта, тим більша у нього інерція. Перший закон руху Ньютона стверджує, що рухомі об’єкти продовжуватимуть рухатися в тому ж напрямку та з тією ж швидкістю. У ньому також зазначено, що об’єкти перебувають у спокої, якщо на них не діє зовнішня сила. Коли водій автомобіля натискає на гальма, автомобіль сповільнюється. Однак люди в машині продовжуватимуть рух із тією ж швидкістю, з якою їхав автомобіль, через свою інерцію. Ремінь безпеки діє як сила, яка утримує людей на місці. Ремені безпеки допомагають людям не постраждати, коли автомобіль раптово зупиняється.

Простий гармонічний рух

Простий гармонійний рух (ППГ) — різновид коливального руху. Простий гармонічний рух має три речі: рух завжди повертається до рівноваги, йде тим самим шляхом і коливається навколо рівноваги. SHM виникає, коли сила або крутний момент, які прагнуть відновити рівновагу, прямо пропорційні зміщенню від рівноваги, прямо пропорційні зміщенню від рівноваги.

Швидкість - це відстань, пройдена за певний час. Швидкість = відстань/час. Одиниця швидкості в СІ — м/с. Швидкість є скалярною величиною.

Тіло рухається з рівномірною швидкістю, якщо воно долає однакові відстані за однакові проміжки часу.

Якщо пройдена відстань змінюється з часом, кажуть, що об’єкт рухається зі змінною швидкістю.

Середня швидкість і миттєва швидкість

Коли ми подорожуємо в транспортному засобі, швидкість транспортного засобу час від часу змінюється в залежності від умов на дорозі. У такій ситуації швидкість розраховується як відношення загальної відстані, пройденої транспортним засобом, до загального часу, витраченого на подорож. Це називається середньою швидкістю.

Миттєвою швидкістю буде швидкість у будь-який момент протягом цього проміжку часу, виміряна спідометром у реальному часі.

швидкість

Швидкість визначається як відстань, яку проходить рухомий об’єкт у певному напрямку за одиницю часу або швидкість у певному напрямку.

Швидкість = (відстань, пройдена у визначеному напрямку)/затрачений час

Швидкість також можна визначити як швидкість зміни переміщення.

Швидкість є векторною величиною.

Тіло називається рівношвидкісним, якщо воно долає однакові відстані за однакові проміжки часу в певному напрямку.

Тіло називається рухомим зі змінною швидкістю, якщо воно за однакові проміжки часу долає неоднакові відстані і навпаки в заданому напрямку або змінює напрямок руху.

Прискорення

Прискорення визначається як швидкість зміни швидкості тіла, що рухається, з часом. Ця зміна може бути зміною швидкості об’єкта або напрямку його руху, або обох.

Прискорення = Швидкість зміни швидкості з часом

Одиниця прискорення в СІ — м/с ²

Прискорення є векторною величиною.

Існують різні види прискорення:

• Позитивне прискорення – якщо швидкість об’єкта збільшується, то кажуть, що об’єкт рухається з позитивним прискоренням. Наприклад, м'яч котиться по похилій площині.
• Від’ємне прискорення – якщо швидкість об’єкта зменшується, то кажуть, що об’єкт рухається з від’ємним прискоренням. Негативне прискорення також відоме як уповільнення або уповільнення. Приклад: м'яч рухається вгору по похилій площині.