Cəsədin çəkisi ilə hərəkət edilməsi: tərifi, formulları

Gravitasiya hərəkətində bədənin hərəkətləri dinamik fizikanın əsas mövzularından biridir. Düzgün bir məktəbli bilir ki dinamika bölməsi Newtonun üç qanununa əsaslanır. Bu mövzunu hərtərəfli bir şəkildə silmək üçün çalışaq və hər bir nümunə izah edən bir məqalə yer çəkilməsinin təsiri altında bədənin hərəkətini mümkün qədər faydalı hala gətirməyə kömək edəcəkdir.

Bir az tarixi

Əvvəllər erməni xalqı həyatımızda baş verən müxtəlif hadisələri maraqla izləyirdi. Uzun müddət bəşəriyyət bir çox sistemin prinsiplərini və strukturunu başa düşə bilmirdi, ancaq ətrafımızdakı dünyanın uzun bir yolunu öyrənmək üçün atalarımızı elmi bir inqilaba gətirdik. İndiki zaman, texnologiya inanılmaz bir sürətlə inkişaf edərkən, insanlar bu və ya digər mexanizmlərin necə işlədiyi barədə düşünmürlər.

Eyni zamanda, atalarımız həmişə təbii proseslərin dünyaya və dünyanın təşkili ilə maraqlanırdı, ən çətin suallara cavab axtarırdı və onlar cavab almayana qədər öyrənməyi dayandırmadılar. Beləliklə, məsələn, 16-cı əsrdə tanınmış alim Galileo Galilei suallar soruşdu: "Niyə cəsədlər həmişə yerə düşürlər, hansı cür güc onları yer üzünə çəkir?" 1589-cu ildə o, nəticələrini çox qiymətli bir sıra eksperimentlər qoydu. Pisa şəhərindəki məşhur qüllənin əşyalarını düşdüyü, müxtəlif orqanların azad düşməsi nümunələrini ətraflı öyrəndi. Başqa bir məşhur ingilis alimi Sir Isaac Newtonun formulları ilə daha da təriflənmişdir. O, demək olar ki, bütün müasir fizikaya əsaslanan üç qanunlara malikdir.

500 il bundan əvvəl təsvir olunan cəsədlərin hərəkətini tənzimləyən qanunlar bu günə aiddir, yəni planetimiz dəyişdirilməyən qanunlara tabe olur. Müasir insan ən azı səthi olaraq dünyanın tənzimlənməsinin əsas prinsiplərini öyrənməlidir.

Dinamiklərin əsas və köməkçi konsepsiyaları

Belə hərəkatın prinsiplərini tam başa düşmək üçün əvvəlcə müəyyən anlayışlarla tanış olmalısınız. Beləliklə, ən zəruri nəzəri şərtlər:

• Etkileşim - orqanların bir-birinə nisbətən bir dəyişiklik və ya bir-birinə nisbətən hərəkətlərinin başlanğıcının təsiridir. Elektromaqnit, zəif, güclü və qravitasiya edən dörd növ qarşılıqlı var.
• Sürət bədən hərəkət edən sürəti göstərən fiziki bir miqdardır. Sürət bir vektordur, yəni bir dəyər deyil, həm də bir istiqamətdir.
• Sürətləndirilməsi - bizə bir müddət bədən sürətində dəyişiklik sürətini göstərən dəyər. Bu da bir vektor miqdarıdır.
• Yolun yolu bir əyri və bəzən hərəkət edərkən bədəni müəyyən edən bir düz xəttdir. Birbaşa düzbucaqlı hərəkətlə, traektoriya yerdəyişmə dəyərinə bərabər ola bilər.
• Yol, traektoriyanın uzunluğu, bədən müəyyən bir müddətə keçdiyi qədərdir.
• İnteryal bir istinad çərçivəsi Newtonun ilk qanunu, yəni bütün qüvvələrin tamamilə yox olması şərtilə, vücudun ataletini saxladığı mühitdir.

Yuxarıda göstərilən anlayışlar, çəkisinin təsiri altında bədən hərəkətinin modelləşdirilməsini düzgün şəkildə çəkmək və ya təmsil etmək üçün kifayətdir.

Güc nədir?

Bizim mövzumuzun əsas konsepsiyasına keçək. Beləliklə, qüvvə bir mənanın bir cismin təsirinə və təsirinə kəmiyyətlə yatırdığı bir miqdardır. Ağırlıq qüvvəsi planetimizdə və ya yaxınlığında olan hər bir bədən üzərində tamamilə hərəkət edən qüvvədir. Sual yaranır: bu gücün qanı nədən ibarətdir? Cavab universal qravitasiya qanununa əsaslanır.

Gravity qüvvəsi nədir?

Yerdən istənilən cəsədə çəkilmə qüvvəsindən təsirlənir və ona bir az sürət verər. Gravity həmişə planetin mərkəzinə qədər şaquli istiqamətə malikdir. Başqa sözlə, çəkisi Yerə obyektləri cəlb edir, buna görə də obyektlər həmişə düşür. Çəkisi universal qravitasiya gücünün xüsusi bir növüdür. Newton iki orqan arasında cəlb gücünü tapmaq üçün əsas formullardan birini əldə etdi. Belə görünür: F = G * (m ₁ x M2) / R ² .

Ağırlığın sürətləndirilməsi nədir?

Müəyyən bir yüksəklikdən sərbəst buraxılan cisim həmişə cazibə qüvvəsi altında uçur. Vücudun vertikal yuxarı və aşağı hərəkəti altında cismin hərəkətləri əsas sabitin "g" sürətlənmə xətti olduğu tənliklər ilə təsvir edilə bilər. Bu dəyər yalnız cəlbedici qüvvənin hərəkətinə bağlıdır və dəyəri təxminən 9,8 m / s ^2- ə bərabərdir. Belə çıxır ki, başlanğıc sürət olmadan yüksəklikdən atılan bədən "g" ə bərabər bir sürətlə hərəkət edir.

Ağırlıq hərəkətində bədənin hərəkətləri: problemlərin həlli üçün formullar

Gravitasiya qüvvəsini tapmaq üçün əsas formula aşağıdakı kimidir: F _{ağırlığı} = m x g, burada m qüvvənin fəaliyyət göstərdiyi cismin kütləsi və "g" ağırlıq sürətinin artmasıdır (sadəlik üçün adətən 10 m / s ² olduğu ehtimal olunur) .

Cəsəd sərbəst hərəkət edərkən bir-birlərini tanımaq üçün istifadə olunan bir neçə formul var. Beləliklə, məsələn, vücudun keçdiyi yolu hesablamaq üçün bu formada bilinən dəyərləri əvəz etmək lazımdır: S = V ₀ x T + a x t 2/2 (yol, zamanla vurulan ilkin sürətin məhsullarının cəminə bərabərdir və zamanın kvadratına görə 2-ə bölünür).

Bədənin şaquli hərəkətini təsvir edən tənliklər

Vücudun şaquli hərəkətlə hərəkət etməsi ilə cismin hərəkəti aşağıdakı kimi görünən bir tənlik ilə təsvir edilə bilər: x = x ₀ + v ₀ x t + a x t 2/2. Bu ifadəni istifadə edərək, bədənin koordinatlarını müəyyən bir nöqtədə vaxtında tapa bilərsiniz. Yalnız vəzifədə tanınan dəyərləri əvəz etməlisiniz: başlanğıc yeri, ilkin sürəti (əgər cəsəd yalnız sərbəst buraxılmırsa, bəzi güclə itələsə və sürətlənməsə) bizim vəziyyətimizdə g tezliyinə bərabər olacaq.

Eyni şəkildə cazibə qüvvəsi altında hərəkət edən bədən sürətini də tapa bilərsiniz. Hər zaman bilinməyən bir miqdarı tapmaq üçün ifadə: v = v ₀ + g x t (başlanğıc sürət dəyəri sıfır ola bilər, daha sonra sürət çəkisinin sürətlənməsinin məhsulu vücudun hərəkət etdiyi vaxt dəyərinə bərabər olacaq).

Ağırlıq hərəkəti orqanlarının hərəkətləri: problemlərin həlli üsulları

Gravity ilə bağlı bir çox problemi həll edərkən aşağıdakı planı istifadə etməyi məsləhət görürük:

1. Özünüz üçün əlverişli inertial istinad çərçivəsini müəyyənləşdirin, əksinə, ISO-nın bir çox tələblərinə cavab verdiyi üçün Yer seçmək adətən qəbul edilir.
2. Bədənin üzərində fəaliyyət göstərən əsas qüvvələri əks etdirən kiçik bir rəsm və ya rəsm çəkin. Cəsədin çəkisi hərəkətində hərəkət etməsi bədənin hansı istiqamətdə hərəkət etdiyini göstərən bir sketch və ya diaqramı nəzərdə tutur.
3. Sonra qüvvələrin proyeksiya istiqaməti və əldə edilən sürətləndirməni seçin.
4. Bilinməyən miqdarları qeyd edin və istiqamətlərini təyin edin.
5. Nəhayət, problemləri həll etmək üçün yuxarıda göstərilən formulları istifadə edərək, sürətləndirməni və ya keçən yolun tapılması üçün məlumatları bərabərliklərə çevirərək bütün qeyri-müəyyən miqdarları hesablayın.

Asan bir problem üçün hazır bir həll

Gravitasiya təsiri altındakı bir cismin hərəkət kimi bir fenomenə gəldikdə, vəzifəni daha praktik olaraq necə həll etmək çətin ola bilər. Bununla belə, ən çətin tapşırıqları asanlıqla həll edə biləcək bir neçə fənd var. Yəni, həyat nümunələrinə, bu və ya digər problemi necə həll edəcəyik. Vəzifəni anlamaq üçün asan bir işlə başlayaq.

Bəzi bədən ilk sürət olmadan 20 m yüksəklikdən sərbəst buraxıldı. Yerin səthinə nə qədər vaxt verəcəyini müəyyənləşdirin.

Həll yolu: Bədənin gediş yolunu bilirik, başlanğıc sürətin 0 olduğu bilinir. Həmçinin, cismin yalnız çəkisi əmələ gəldiyini müəyyən edə bilərik, bu cismin çəkisi hərəkətində hərəkət etdiyini və buna görə də bu formula istifadə etməyimiz lazımdır: S = V ₀ x T + a x t 2/2. Bizim halda a = g olduğundan, bəzi dəyişikliklərdən sonra aşağıdakı tənliyi əldə edirik: S = g × t 2/2. İndi yalnız bu formula ilə vaxtını ifadə etmək üçün qalırıq ki, t ² = 2S / g olsun. Biz müəyyən miqdarları əvəz edəcəyik (burada g = 10 m / s ² ) t ² = 2 x 20/10 = 4. Buna görə, t = 2 s.

Beləliklə, cavabımız: cəsəd 2 saniyə içində yerə düşəcək.

Problemi tez bir zamanda həll etməyə imkan verən hiylə belədir: yuxarıdakı problemdə cəsədin təsvir olunan hərəkətinin bir istiqamətdə (dikey aşağı aşağı) olduğunu görürsünüz. Ağırlıq qüvvəsi istisna olmaqla, bədənə heç bir güc tətbiq edilmədiyi üçün (biz hava müqavimətinin qüvvəsini laqeyd edirik) birbaşa sürətlənmiş hərəkətə çox oxşardır. Buna görə də, bədənin üzərində hərəkət edən qüvvələrin yerləşdirilməsi ilə təsvirlərin görünüşlərini atlayaraq bərabər sürətlə hərəkət edən yolu tapmaq üçün işıq formulundan istifadə edə bilərsiniz.

Daha mürəkkəb bir problemə həll nümunəsi

İndi baxaq, cismin vertikal hərəkət etmədiyi, lakin yerdəyişmənin daha mürəkkəb bir xarakterinə malik olduqda, ağırlığın təsiriylə bədənin hərəkətində problemləri həll etmək daha yaxşıdır.

Məsələn, aşağıdakı problem. Kütlə minin bəzi məqsədi sürətləndirici katsayı k kəmiyyətinə bərabər olan eğimli düzəldən aşağıya doğru bilinməyən sürətlə hərəkət edir. Yamaç açısı α olduğu halda müəyyən bir cismin hərəkət etdiyi zaman mövcud olan sürətləndirici dəyəri müəyyənləşdirin .

Həll: Siz yuxarıda təsvir olunmuş planı istifadə etməlisiniz. İlk növbədə bədənin təsviri və onun üzərində fəaliyyət göstərən bütün qüvvələr ilə meylli təyyarənin bir şəkil çəkmək. Görünür ki, onun üç komponenti var: çəkisi, sürtünmə və dəstəyin reaksiyası. Nəticə edən qüvvələrin ümumi tənliyi aşağıdakı kimi görünür: F _sürtünmə + N + mg = ma.

Problemin başlıca xüsusiyyəti, bir açıda α məkanının vəziyyəti. Axın oxunda və ayın oxunda qüvvələri proqnozlaşdırarkən bu vəziyyəti nəzərə almaq lazımdır: sonra mg x sin α-F _sürtünmə = ma (ax axın üçün) və N-mg x cos α = F _sürtünmə (ay oxunda) .

F _sürtünmə sürtünmə qüvvəsini tapmaq üçün formula ilə asanlıqla hesablanır, k x mq (bədən kütləsinin məhsulu ilə çarpan sürtünmə əmsalı və ağırlığın sürətlənməsi) bərabərdir. Bütün hesablamalardan sonra, yalnız formulda olan dəyərləri əvəz etmək üçün qalır, cismin əyilmiş düzlem boyunca hərəkət etdiyi sürətin hesablanması üçün sadələşdirilmiş bir tənlik əldə edirik.