movimento meccanico. Movimento uniforme e irregolare

Argomento: Interazione dei corpi

Lezione:Uniforme e movimento irregolare. Velocità

Consideriamo due esempi del moto di due corpi. Il primo corpo è un'auto che si muove lungo una strada dritta e deserta. La seconda è una slitta che, accelerando, rotola giù da una collina innevata. La traiettoria di entrambi i corpi è una linea retta. Dall'ultima lezione, sai che un tale movimento è chiamato rettilineo. Ma c'è una differenza nei movimenti dell'auto e della slitta. Un'auto percorre distanze uguali in intervalli di tempo uguali. E la slitta per periodi di tempo uguali passa sempre di più, cioè diversi segmenti del percorso. Il primo tipo di movimento (nel nostro esempio il movimento di un'auto) è chiamato movimento uniforme. Il secondo tipo di movimento (il movimento della slitta nel nostro esempio) è chiamato movimento non uniforme.

Il movimento uniforme è un tale movimento in cui per intervalli di tempo uguali il corpo attraversa gli stessi segmenti del percorso.

Il movimento irregolare è un tale movimento in cui il corpo attraversa diversi segmenti del percorso in intervalli di tempo uguali.

Nota le parole "qualsiasi intervallo di tempo uguale" nella prima definizione. Il fatto è che a volte puoi selezionare in modo specifico tali intervalli di tempo per i quali il corpo percorre percorsi uguali, ma il movimento non sarà uniforme. Ad esempio, la fine della lancetta dei secondi di un orologio elettronico percorre lo stesso percorso ogni secondo. Ma questo non sarà un movimento uniforme, poiché la freccia si muove a passi da gigante.

Riso. 1. Un esempio di moto uniforme. Questa macchina percorre 50 metri al secondo.

Riso. 2. Un esempio di movimento irregolare. Accelerando, ogni secondo la slitta supera sempre più segmenti del percorso

Nei nostri esempi, i corpi si muovevano in linea retta. Ma i concetti di moto uniforme e non uniforme sono ugualmente applicabili al moto dei corpi lungo traiettorie curvilinee.

Ci imbattiamo abbastanza spesso nel concetto di velocità. Dal corso di matematica, conosci perfettamente questo concetto ed è facile per te calcolare la velocità di un pedone che ha camminato 5 chilometri in 1,5 ore. Per fare ciò è sufficiente dividere il percorso percorso dal pedone per il tempo dedicato al passaggio di tale percorso. Naturalmente, questo presuppone che il pedone si muovesse in modo uniforme.

La velocità del moto uniforme è chiamata quantità fisica, numericamente uguale al rapporto tra il percorso percorso dal corpo e il tempo impiegato per percorrerlo.

La velocità è indicata dalla lettera . Pertanto, la formula per calcolare la velocità è:

IN sistema internazionale unità, il percorso, come qualsiasi lunghezza, è misurato in metri e il tempo è in secondi. Di conseguenza, la velocità è misurata in metri al secondo.

In fisica, molto spesso vengono utilizzate anche unità fuori sistema per misurare la velocità. Ad esempio, un'auto si muove a 72 chilometri orari (km/h), la velocità della luce nel vuoto è di 300.000 chilometri al secondo (km/s), un pedone si muove a 80 metri al minuto (m/min) , ma la velocità di una lumaca è di soli 0,006 centimetri al secondo (cm/s).

Riso. 3. La velocità può essere misurata in varie unità fuori sistema

È consuetudine convertire le unità di misura non sistemiche nel sistema SI. Vediamo come è fatto. Ad esempio, per convertire i chilometri orari in metri al secondo, è necessario ricordare che 1 km = 1000 m, 1 ora = 3600 s. Quindi

Una traduzione simile può essere eseguita con qualsiasi altra unità di misura fuori sistema.

È possibile dire dove sarà l'auto se si è mossa a una velocità di 72 km/h per, diciamo, due ore? Si scopre di no. Infatti, per determinare la posizione del corpo nello spazio, è necessario conoscere non solo il percorso percorso dal corpo, ma anche la direzione del suo movimento. L'auto nel nostro esempio potrebbe muoversi a una velocità di 72 km/h in qualsiasi direzione.

Una via d'uscita dalla situazione può essere trovata se alla velocità viene assegnato non solo un valore numerico (72 km / h), ma anche una direzione (nord, sud-ovest, lungo asse specificato X, ecc.).

Le grandezze per le quali non solo il valore numerico è importante, ma anche la direzione sono dette vettori.

Di conseguenza, la velocità è una quantità vettoriale (vettore).

Considera un esempio. Due corpi si stanno avvicinando, uno con una velocità di 10 m/s, l'altro con una velocità di 30 m/s. Per rappresentare questo movimento nella figura, dobbiamo scegliere la direzione dell'asse delle coordinate lungo il quale si muovono questi corpi (l'asse X). Puoi rappresentare i corpi in modo condizionale, ad esempio sotto forma di quadrati. Le direzioni della velocità dei corpi sono indicate dalle frecce. Le frecce ti permettono di indicare che i corpi si stanno muovendo in direzioni opposte. Inoltre in figura si osserva la scala: la freccia raffigurante la velocità del secondo corpo è tre volte più lunga della freccia raffigurante la velocità del primo corpo, poiché il valore numerico della velocità del secondo corpo è tre volte maggiore dalla condizione.

Riso. 4. Immagine dei vettori di velocità di due corpi

Tieni presente che quando rappresentiamo il simbolo della velocità accanto alla freccia che ne indica la direzione, sopra la lettera viene posizionata una piccola freccia: . Questa freccia indica che stiamo parlando del vettore velocità (cioè sono indicati sia il valore numerico che la direzione della velocità). Accanto ai numeri 10 m/s e 30 m/s, le frecce non sono visualizzate sopra i simboli di velocità. Un simbolo senza freccia indica il valore numerico del vettore.

Quindi, il movimento meccanico può essere uniforme e irregolare. La caratteristica del movimento è la velocità. Nel caso di moto uniforme, per trovare il valore numerico della velocità, è sufficiente dividere la traiettoria percorsa dal corpo per il tempo impiegato per percorrere tale traiettoria. Nel sistema SI, la velocità è misurata in metri al secondo, ma ci sono molte unità di velocità non SI. Oltre al valore numerico, la velocità è caratterizzata anche dalla direzione. Cioè, la velocità è una quantità vettoriale. Per indicare il vettore di velocità, una piccola freccia è posizionata sopra il simbolo di velocità. Per indicare il valore numerico della velocità, tale freccia non è posizionata.

Bibliografia

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3. Lukashik VI, Ivanova E.V. Raccolta di compiti in fisica per i gradi 7 - 9 istituzioni educative. – 17a ed. - M.: Istruzione, 2004.

1. Un'unica raccolta di risorse educative digitali ().

2. Un'unica raccolta di risorse educative digitali ().

Compiti a casa

Lukashik VI, Ivanova EV Raccolta di compiti in fisica per i gradi 7 - 9

95. Fornisci esempi di moto uniforme.
È molto raro, ad esempio, il movimento della Terra attorno al Sole.

96. Fornisci esempi di movimento irregolare.
Il movimento dell'auto, aereo.

97. Un ragazzo scivola giù da una montagna su una slitta. Questo movimento può essere considerato uniforme?
No.

98. Seduti nella carrozza di un treno passeggeri in movimento e osservando il movimento di un treno merci in arrivo, ci sembra che il treno merci stia andando molto più veloce di quanto andava il nostro treno passeggeri prima della riunione. Perché sta succedendo?
Rispetto al treno passeggeri, il treno merci si muove con la velocità totale dei treni passeggeri e merci.

99. Il conducente di un'auto in movimento è in movimento o fermo in relazione a:
a) strade
b) seggiolini auto;
c) distributori di benzina;
d) il sole;
e) alberi lungo la strada?
In movimento: a, c, d, e
A riposo: b

100. Seduti nel vagone di un treno in movimento, osserviamo dal finestrino un vagone che avanza, poi sembra fermo e infine torna indietro. Come possiamo spiegare ciò che vediamo?
Inizialmente, la velocità dell'auto è superiore a quella del treno. Quindi la velocità dell'auto diventa uguale alla velocità del treno. Successivamente, la velocità dell'auto diminuisce rispetto alla velocità del treno.

101. L'aereo esegue un "ciclo morto". Qual è la traiettoria di movimento vista dagli osservatori da terra?
traiettoria dell'anello.

102. Fornisci esempi del movimento dei corpi lungo percorsi curvi rispetto alla terra.
Il movimento dei pianeti intorno al sole; il movimento della barca sul fiume; Volo dell'uccello.

103. Fornisci esempi del movimento di corpi che hanno una traiettoria rettilinea rispetto alla terra.
treno in movimento; persona che cammina dritto.

104. Quali tipi di movimento osserviamo quando scriviamo con una penna a sfera? Gesso?
Uguale e irregolare.

105. Quali parti della bici con esso moto rettilineo descrivere traiettorie rettilinee rispetto al suolo e quali sono curvilinee?
Rettilineo: manubrio, sella, telaio.
Curvilineo: pedali, ruote.

106. Perché si dice che il Sole sorge e tramonta? Qual è l'organismo di riferimento in questo caso?
L'organismo di riferimento è la Terra.

107. Due auto si muovono lungo l'autostrada in modo che una certa distanza tra loro non cambi. Indicare rispetto a quali corpi ciascuno di essi è a riposo e rispetto a quali corpi si muove durante questo periodo di tempo.
Relativamente l'una all'altra, le auto sono ferme. I veicoli si muovono rispetto agli oggetti circostanti.

108. Le slitte rotolano giù per la montagna; la palla rotola lungo lo scivolo inclinato; cade la pietra liberata dalla mano. Quale di questi corpi avanza?
La slitta avanza dalla montagna e il sasso si libera dalle mani.

109. Un libro appoggiato su un tavolo in posizione verticale (Fig. 11, posizione I) cade dallo shock e prende la posizione II. Due punti A e B sulla copertina del libro descrivevano le traiettorie AA1 e BB1. Possiamo dire che il libro è andato avanti? Come mai?

Movimento uniforme - movimento lungo una linea retta con velocità costante (sia in grandezza che in direzione). Con moto uniforme, anche i percorsi che il corpo percorre in intervalli di tempo uguali sono uguali.

Per una descrizione cinematica del movimento, posizioniamo l'asse OX lungo la direzione del movimento. Per determinare lo spostamento di un corpo durante un moto rettilineo uniforme è sufficiente una coordinata X. Le proiezioni di spostamento e velocità su asse delle coordinate possono essere considerate come grandezze algebriche.

Sia all'istante t 1 il corpo in un punto di coordinata x 1 , e all'istante t 2 - in un punto di coordinata x 2 . Quindi la proiezione dello spostamento del punto sull'asse OX sarà scritta come:

∆ s \u003d x 2 - x 1.

A seconda della direzione dell'asse e della direzione di movimento del corpo, questo valore può essere positivo o negativo. Con moto rettilineo e uniforme, il modulo di spostamento del corpo coincide con la distanza percorsa. La velocità del moto rettilineo uniforme è determinata dalla formula:

v = ∆ s ∆ t = x 2 - x 1 t 2 - t 1

Se v > 0 , il corpo si muove lungo l'asse OX in direzione positiva. Altrimenti - in negativo.

La legge del moto di un corpo in moto rettilineo uniforme è descritta da un'equazione algebrica lineare.

Equazione del moto di un corpo con moto rettilineo uniforme

x (t) \u003d x 0 + v t

v = c o n s t ; x 0 - coordinata del corpo (punto) al tempo t = 0.

Un esempio di grafico di moto uniforme è nella figura seguente.

Ecco due grafici che descrivono il movimento dei corpi 1 e 2. Come puoi vedere, il corpo 1 al tempo t = 0 era nel punto x = - 3 .

Dal punto x 1 al punto x 2 il corpo si è mosso in due secondi. Il movimento del corpo era di tre metri.

∆ t \u003d t 2 - t 1 \u003d 6 - 4 \u003d 2 s

∆s = 6 - 3 = 3 m.

Sapendo questo, puoi trovare la velocità del corpo.

v = ∆ s ∆ t = 1,5 m s 2

C'è un altro modo per determinare la velocità: dal grafico si può ricavare come rapporto tra i lati BC e AC del triangolo ABC.

v = ∆ s ∆ t = B C UN C .

Inoltre, maggiore è l'angolo che il grafico forma con l'asse del tempo, maggiore è la velocità. Dicono anche che la velocità è uguale alla tangente dell'angolo α.

Allo stesso modo, i calcoli vengono eseguiti per il secondo caso di movimento. Consideriamo ora un nuovo grafico che rappresenta il movimento utilizzando segmenti di linea. Questo è il cosiddetto grafico a linee a tratti.

Il movimento raffigurato su di esso è irregolare. La velocità del corpo cambia istantaneamente nei punti di interruzione del grafico e in ogni segmento del percorso verso nuovo punto Alla pausa, il corpo si muove uniformemente con una nuova velocità.

Dal grafico, vediamo che la velocità cambia agli istanti t = 4 s, t = 7 s, t = 9 s. I valori di velocità si trovano facilmente anche dal grafico.

Si noti che il percorso e lo spostamento non coincidono per il movimento descritto dal grafico lineare a tratti. Ad esempio, nell'intervallo di tempo da zero a sette secondi, il corpo ha percorso una distanza pari a 8 metri. Lo spostamento del corpo è quindi zero.

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Pensi di muoverti o no quando leggi questo testo? Quasi ognuno di voi risponderà subito: no, non mi muovo. E sarà sbagliato. Qualcuno potrebbe dire che mi sto muovendo. E anche loro hanno torto. Perché in fisica, alcune cose non sono proprio come sembrano a prima vista.

Ad esempio, il concetto di movimento meccanico in fisica dipende sempre dal punto di riferimento (o corpo). Quindi una persona che vola in aereo si muove rispetto ai parenti rimasti a casa, ma è a riposo rispetto a un amico seduto accanto a lui. Quindi, i parenti annoiati o un amico che dorme sulla sua spalla sono, in questo caso, corpi di riferimento per determinare se la nostra suddetta persona si sta muovendo o meno.

Definizione di movimento meccanico

In fisica, la definizione di moto meccanico studiata in seconda media è la seguente: un cambiamento nella posizione di un corpo rispetto ad altri corpi nel tempo è chiamato movimento meccanico. Esempi di movimento meccanico nella vita di tutti i giorni sarebbero il movimento di automobili, persone e navi. Comete e gatti. Bolle d'aria in un bollitore bollente e libri di testo nello zaino pesante di uno scolaro. E ogni volta un'affermazione sul movimento o sul riposo di uno di questi oggetti (corpi) sarà priva di significato senza indicare il corpo di riferimento. Pertanto, nella vita molto spesso, quando parliamo di movimento, intendiamo movimento relativo alla Terra o oggetti statici: case, strade e così via.

Traiettoria del movimento meccanico

È anche impossibile non menzionare una tale caratteristica del movimento meccanico come una traiettoria. Una traiettoria è una linea lungo la quale si muove un corpo. Ad esempio, le impronte sulla neve, l'impronta di un aeroplano nel cielo e l'impronta di una lacrima su una guancia sono tutte traiettorie. Possono essere dritti, curvi o spezzati. Ma la lunghezza della traiettoria, o la somma delle lunghezze, è il percorso percorso dal corpo. Il percorso è segnato con la lettera s. E si misura in metri, centimetri e chilometri, o in pollici, iarde e piedi, a seconda delle unità di misura accettate in questo paese.

Tipi di movimento meccanico: movimento uniforme e irregolare

Quali sono i tipi di movimento meccanico? Ad esempio, durante un viaggio in auto, l'autista si muove a velocità diverse quando guida in città e quasi alla stessa velocità quando entra in autostrada fuori città. Cioè, si muove in modo non uniforme o uniforme. Quindi il movimento, a seconda della distanza percorsa per eguali periodi di tempo, è detto uniforme o irregolare.

Esempi di moto uniforme e non uniforme

Ci sono pochissimi esempi di moto uniforme in natura. La Terra si muove quasi uniformemente intorno al Sole, le gocce di pioggia gocciolano, le bolle spuntano nella soda. Anche un proiettile sparato da una pistola si muove in linea retta e uniforme solo a prima vista. Dall'attrito contro l'aria e dall'attrazione della Terra, il suo volo diventa gradualmente più lento e la traiettoria diminuisce. Qui nello spazio, un proiettile può muoversi molto dritto e uniformemente fino a quando non si scontra con un altro corpo. E con movimenti irregolari, le cose vanno molto meglio: ci sono molti esempi. Il volo di un pallone da calcio durante una partita di football, il movimento di un leone che caccia la sua preda, il viaggio di una gomma da masticare nella bocca di un bambino di seconda media e una farfalla che svolazza su un fiore sono tutti esempi di movimento meccanico irregolare dei corpi.