Bevegelsen av kroppen under tyngdekraftenes virkemåte: definisjonen, formler

dannelse

Kropp bevegelse under tyngdekraften eret av de sentrale temaene i dynamisk fysikk. Det faktum at delingen av dynamikken er basert på Newtons tre lover, selv en vanlig skolepike vet. La oss prøve å sortere ut dette emnet grundig, og en artikkel som beskriver hvert eksempel i detalj, vil hjelpe oss med å gjøre studien av kroppsbevegelse under tyngdekraften så nyttig som mulig.

Litt historie

Fra tidens tider så folk nysgjerrig påulike fenomener som oppstår i våre liv. I lang tid kunne menneskeheten ikke forstå prinsippene og strukturen i mange systemer, men den lange måten å studere omverdenen førte våre forfedre til en vitenskapelig revolusjon. I dag, når teknologier utvikler seg med utrolig fart, tenker folk nesten ikke på hvordan disse eller andre mekanismer fungerer.

kroppsbevegelse av tyngdekraften

I mellomtiden var våre forfedre alltid interessertmed gåter av naturlige prosesser og verdens struktur, søkte de svar på de vanskeligste spørsmålene og stoppet ikke med å studere før de fant svar på dem. For eksempel spurte den berømte forskeren Galileo Galilei spørsmål i det 16. århundre: "Hvorfor faller kroppene alltid ned, hvilken slags kraft tiltrekker dem til bakken?" I 1589 opprettet han en rekke eksperimenter, og resultatet viste seg å være svært verdifullt. Han studerte i detalj lovene om frie fall av ulike organer, tapt gjenstander fra det berømte tårnet i byen Pisa. Loven som han utledet ble forbedret og beskrevet mer detaljert ved formler av en annen kjent engelsk forsker, Sir Isaac Newton. Tre lover tilhører ham, som praktisk talt alt moderne fysikk er basert på.

studerer kroppens bevegelse under tyngdekraftenes virkemåte

Det faktum at kroppens bevegelsesmønstre,beskrevet over 500 år siden, er fortsatt relevant i dag, noe som betyr at planeten vår adlyder de samme lover. Den moderne mannen trenger i det minste en overfladisk studie av verdens grunnleggende prinsipper.

Grunnleggende og hjelpekonsepter av dynamikk

For å fullt ut forstå prinsippene for en slik bevegelse, må du først gjøre deg kjent med noen begreper. Så, de mest nødvendige teoretiske termer:

  • Interaksjon er effekten av kroppene til en venn påandre, der det er en endring eller begynnelsen av deres bevegelse i forhold til hverandre. Det er fire typer samspill: elektromagnetiske, svake, sterke og tyngdekraftige.
  • Hastighet er en fysisk mengde som angir hastigheten som kroppen beveger seg på. Hastighet er en vektor, det vil si, den har ikke bare en verdi, men også en retning.
  • Accelerasjon er verdien som viser oss hastigheten på endring i kroppens hastighet i løpet av en tidsperiode. Det er også en vektormengde.
  • Banens bane er en kurve, og noen ganger en rett linje som kroppen skisserer når den beveger seg. Med en jevn rettlinjende bevegelse kan banen falle sammen med verdien av forskyvningen.
  • Banen er lengden på banen, det vil si, akkurat så lenge kroppen har gått over en viss tid.
  • Den inertielle referanserammen er mediet der Newtons første lov er oppfylt, det vil si at kroppen beholder sin treghet, forutsatt at alle ytre krefter er helt fraværende.

Ovennevnte konsepter er nok til å tegne eller presentere i hodet mitt en simulering av kroppsbevegelse under tyngdekraftenes virkemåte.

bevegelsen av kropper under påvirkning av tyngdekraften oppgave

Hva betyr makt?

La oss gå videre til det grunnleggende konseptet av vårt emne. Så, kraft er en mengde, hvis betydning ligger i påvirkning eller påvirkning av en kropp på en annen kvantitativt. Og tyngdekraft er den kraften som virker på absolutt hver kropp på eller nær overflaten av planeten vår. Spørsmålet oppstår: Hvor kommer denne kraften fra? Svaret ligger i verdensloven.

kroppsbevegelse under tyngdekraftsformelen

Og hva er tyngdekraften?

Enhver kropp fra jorden er påvirketgravitasjonskraft, som forteller ham noe akselerasjon. Gravity har alltid en vertikal retning ned til sentrum av planeten. Med andre ord tiltrekker tyngdekraften gjenstander mot jorden, og derfor kommer objekter alltid ned. Det viser seg at tyngdekraften er et spesielt tilfelle av kraften fra hele verden. Newton avledet en av hovedformlene for å finne tiltrengningskraften mellom to legemer. Det ser slik ut: F = G * (m1 x m2) / R2.

modellering av kroppsbevegelse under tyngdekraften

Hva er akselerasjonen av fritt fall?

En kropp som ble løslatt fra en viss høyde,flyr alltid ned av tyngdekraften. Bevegelsen av kroppen under tyngdekraftenes virkninger vertikalt opp og ned kan beskrives ved ligninger, hvor hovedkonstanten vil være akselerasjonsverdien "g". Denne verdien skyldes utelukkende virkningen av tiltrekningskraften, og verdien er omtrent lik 9,8 m / s.2. Det viser seg at en kropp falt fra en høyde uten at innledende hastighet vil bevege seg nedover med akselerasjon lik verdien "g".

Kroppsbevegelse under tyngdekraften: Formler for å løse problemer

Den grunnleggende formelen for å finne tyngdekraften er som følger: Falvorlighetsgrad = m x g, hvor m er massen av kroppen som kraften virker på, og "g" er akselerasjonen av tyngdekraften (for å forenkle oppgavene, anses det å være 10 m / s2).

Det er noen flere formler brukt tilå finne en eller annen ukjent i kroppens frie bevegelse. Så for eksempel for å beregne stien som reist av kroppen, er det nødvendig å erstatte de kjente verdiene i denne formelen: S = V0 x t + a x t2 / 2 (banen er lik summen av produktene av innledende hastighet multiplisert med tiden og akselerasjonen av tidsfeltet dividert med 2).

Likninger for å beskrive vertikal kroppsbevegelse

Bevegelsen av kroppen under tyngdekraftenes virkninger vertikalt kan beskrives ved en ligning som ser slik ut: x = x0 + v0 x t + a x t2 / 2. Ved å bruke dette uttrykket kan du finne koordinatene til kroppen på et bestemt tidspunkt. Du trenger bare å erstatte verdiene som er kjent i problemet: Den opprinnelige plasseringen, starthastigheten (hvis kroppen ikke bare er utgitt, men presset med litt kraft) og akselerasjon, i vårt tilfelle vil det være lik akselerasjonen g.

På samme måte kan du finne kroppens hastighet, som beveger seg under tyngdekraften. Uttrykket for å finne den ukjente verdien når som helst: v = v0 + g x t (verdien av starthastigheten kan være lik null, så vil hastigheten være lik produktet av akselerasjonen på grunn av tyngdekraften og verdien av tiden som kroppen beveger seg på).

kroppsbevegelse etter tyngdekraftsdefinisjon

Bevegelsen av kropper under tyngdekraften: Oppgaver og metoder for deres løsning

Når du løser mange problemer knyttet til tyngdekraften, anbefaler vi at du bruker følgende plan:

  1. For å bestemme seg for et praktisk treghetsreferansesystem, er det vanligvis akseptert å velge Jorden, fordi det oppfyller mange krav til ISO.
  2. Tegn en liten tegning eller tegningsom skildrer de viktigste kreftene som virker på kroppen. Bevegelsen av kroppen under tyngdekrafts handling innebærer en skisse eller et diagram, som indikerer hvilken retning kroppen beveger seg om den opptrer ved en akselerasjon lik g.
  3. Deretter velger du retningen for å projisere kreftene og de resulterende akselerasjonene.
  4. Ta opp ukjente mengder og bestem deres retning.
  5. Til slutt beregner du alle ukjente mengder ved å bruke de ovennevnte formlene for å løse problemer, og erstatte dataene i ligningene for å finne akselerasjonen eller avstanden som er reist.

Klar løsning av en enkel oppgave

Når det gjelder fenomenet bevegelsekropp under påvirkning av tyngdekraften, kan definisjonen av hvordan praktisk å løse problemet være vanskelig. Imidlertid er det flere triks, med hvilken du lett kan løse selv den vanskeligste oppgaven. Så, la oss analysere levende eksempler på hvordan du løser dette eller det aktuelle problemet. La oss starte med en lett forståelig oppgave.

En del kropp ble løslatt fra en høyde på 20 m uten innledende fart. Bestem hvor mye tid det kommer til jordens overflate.

løsning: Vi kjenner banen som reiste av kroppen, det er kjent at initialhastigheten var lik 0. Vi kan også bestemme at bare tyngdekraften virker på kroppen, det viser seg at denne kroppens bevegelse under tyngdekraften, og derfor bør vi bruke denne formelen: S = V0 x t + a x t2/ 2. Siden i vårt tilfelle a = g, så etter noen transformasjoner får vi følgende ligning: S = g x t2 / 2. Nå er det bare å uttrykke tid gjennom denne formelen, vi får det t2 = 2S / g. Erstatt de kjente verdiene (i dette tilfelle antar vi at g = 10 m / s2) t2 = 2 x 20/10 = 4. Derfor er t = 2 s.

Så, vårt svar: kroppen vil falle til bakken om 2 sekunder.

Trikset for å raskt løse et problem er åFølgende: Du kan se at den beskrevne bevegelsen av kroppen i det ovennevnte problemet oppstår i en retning (vertikalt ned). Det ligner på en jevn akselerert bevegelse, siden ingen kraft virker på kroppen unntatt tyngdekraften (vi forsømmer luftmotstandskraften). På grunn av dette er det mulig å bruke en enkel formel for å finne en bane med jevn akselerert bevegelse, omgå tegningene av tegningene med ordningen av krefter som virker på kroppen.

vertikal bevegelse av kroppen

Et eksempel på å løse et mer komplekst problem

Og nå skal vi se hvor best å løse problemer på kroppens bevegelse under tyngdekraften, hvis kroppen ikke beveger seg vertikalt, men har en mer komplisert bevegelse.

For eksempel, neste oppgave. Noen gjenstand for masse m beveger seg med ukjent akselerasjon nedover det skrånende planet, friksjonskoeffisienten er lik k. Bestem verdien av akselerasjonen som er tilgjengelig når kroppen beveger seg, hvis hellingsvinkelen a er kjent.

løsning: Du bør bruke planen beskrevet ovenfor. Først og fremst tegne et bilde av et skråplan med et bilde av kroppen og alle kreftene som virker på den. Det viser seg at tre komponenter virker på den: tyngdekraften, friksjonen og styrken av støtten. Den generelle likningen til de resulterende kreftene ser slik ut: Ffriksjon + N + mg = ma.

Hovedpunktet av problemet er hellingstilstanden i en vinkel α. Når du projiserer krefter på okseaksen og øyenaksen, er det nødvendig å ta hensyn til denne tilstanden, så får vi følgende uttrykk: mg x sin a - Ffriksjon = ma (for okseaksen) og N - mg x cos α = Ffriksjon (for øyenaksen).

Ffriksjon Lett å beregne ved å bruke formelen for å finne kraftenfriksjon, det er lik k x mg (friksjonskoeffisient multiplisert med produktet av kroppsmasse og tyngdekraft akselerasjon). Etter alle beregningene gjenstår det bare å erstatte verdiene som er funnet i formelen, vi får en forenklet ligning for å beregne akselerasjonen som kroppen beveger seg langs et skrånende plan.

Kommentarer (0)
Legg til en kommentar