Ускорение
Ускорение – это векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости.
В проекциях на ось ОХ:
где an — нормальное ускорение, at — тангенциальное ускорение.
Тангенциальное ускорение сонаправлено с вектором линейной скорости, a значит, направлено вдоль касательной к кривой:
Нормальное ускорение перпендикулярно направлению вектора линейной скорости, а значит, и касательной к кривой:
Ускорение характеризует быстроту изменения скорости, а скорость — векторная величина, которая имеет модуль (числовое значение) и направление.
Важно!
Тангенциальное ускорение характеризует быстроту изменения модуля скорости. Нормальное ускорение характеризует быстроту изменения направления скорости.
Уровень C
1. Скорость движения теплохода относительно берега вниз по реке 20 км/ч, а вверх – 18 км/ч. Определите скорость течения относительно берега и скорость теплохода относительно воды.
2. Автоколонна длиной 1,2 км движется со скоростью 36 км/ч. Мотоциклист выезжает из головы колонны, доезжает до ее хвоста и возвращается обратно. Определите время, за которое мотоциклист преодолеет данное расстояние, если его скорость равна 72 км/ч.
3. Пловец, двигаясь относительно воды перпендикулярно течению со скоростью 5 км/ч, переплывает реку шириной 120 м. Скорость течения 3,24 км/ч. Определите:
а) скорость пловца относительно берега;
б) время, которое требуется пловцу, чтобы переплыть реку;
в) перемещение пловца относительно берега;
г) под каким углом к берегу плывет пловец?
4. Вертолет летел в безветренную погоду на север со скоростью 20 м/с. С какой скоростью и под каким углом к первоначальному направлению будет лететь вертолет, если подует западный ветер со скоростью 10 м/с?
5. На катере необходимо переплыть реку перпендикулярно берега. Какую скорость должен сообщить мотор катеру, чтобы при скорости течения реки, равной 1,2 м/с, катер двигался относительно берега со скоростью 3,2 м/с?
6. Пловец желает переплыть реку перпендикулярно берега. Под каким углом к течению он должен плыть, если скорость пловца относительно воды 1 м/с, скорость течения 0,8 м/с?
7. Скорость течения реки 4 км/ч, ширина ее 240 м. С какой скоростью относительно берега должен плыть пловец, чтобы переплыть реку за 15 мин, если его скорость относительно воды перпендикулярна берегу?
8. По двум взаимно перпендикулярным дорогам движутся равномерно грузовая и легковая машины со скоростями 36 км/ч и 72 км/ч соответственно. На каком расстоянии окажутся друг от друга машины через 10 мин после встречи у перекрестка?
9. В безветренную погоду вертолет двигался со скоростью 90 км/ч точно на север. Найдите скорость вертолета, если подул северо-западный ветер под углом 45° к направлению движения. Скорость ветра 10 м/с.
10. Наблюдатель на берегу определил значение скорости пловца, переплывающего реку, 2,0 м/с. Скорость была направлена под углом 60° к линии берега. Какова скорость пловца относительно воды, если скорость течения реки 1,0 м/с?
11. По двум пересекающимся под углом 60° дорогам движутся два автомобиля с одинаковыми скоростями, равными 72 км/ч. Через какое время после встречи у перекрестка расстояние между ними станет равным 3 км?
Относительность механического движения
Относительность движения — это зависимость характеристик механического движения от выбора системы отсчета.
Правило сложения перемещений
Перемещение тела относительно неподвижной системы отсчета равно векторной сумме перемещения тела относительно подвижной системы отсчета и перемещения подвижной системы отсчета относительно неподвижной системы отсчета:
где S перемещение тела относительно неподвижной системы отсчета;S1 перемещение тела относительно подвижной системы отсчета;S2 перемещение подвижной системы отсчета относительно неподвижной системы отсчета.
Правило сложения скоростей
Скорость тела относительно неподвижной системы отсчета равна векторной сумме скорости тела относительно подвижной системы отсчета и скорости подвижной системы отсчета относительно неподвижной системы отсчета:
где V скорость тела относительно неподвижной системы отсчета;V1 скорость тела относительно подвижной системы отсчета;V2 скорость подвижной системы отсчета относительно неподвижной системы отсчета.
Слайд 18Задача № 4 Катер, двигаясь против течения реки, проплывает около стоящего на
якоре буя и встречает там плот. Через 12 минут после встречи катер повернул обратно и догнал плот на расстоянии 800м ниже буя. Найти скорость течения реки.
Задача № 5Автоколонна длиной 2 км движется со скоростью 40 км/ч. Мотоциклист выехал из хвоста колонны со скоростью 60 км/ч. За какое время он достигнет головной машины ? Какой путь за это время пройдет мотоциклист относительно Земли ?
Задача № 6Эскалатор метро поднимает неподвижно стоящего на нем пассажира в течение 1 мин. По неподвижному эскалатору пассажир поднимается за 3 мин. Сколько времени будет подниматься идущий вверх пассажир по движущемуся эскалатору ?
Слайд 19Задача 7. Теплоход длиной м движется прямолинейно по озеру со скоростью . Катер, имеющий скорость км/ч,
проходит расстояние от кормы до носа движущегося теплохода и обратно за время с. Найти скорость теплохода.
Задача 8. Пролетая над пунктом А, пилот вертолета догнал воздушный шар, который сносило ветром по курсу вертолета. Через полчаса пилот повернул обратно и встретил воздушный шар в 30 км от пункта А. Чему равна скорость ветра, если мощность двигателя вертолета оставалась постоянной?
Задача не требует решения: шар снесло за час на 30 км, следовательно, скорость ветра 30 км/ч. Хотя, конечно, можно было бы определить скорость удаления шара и вертолета на пути туда, затем скорость сближения на пути обратно… Записать разность расстояний, которые пролетел пилот туда и обратно и приравнять эту разность к 30 км… Но ответ будет тот же самый, тогда зачем усложнять?
Уровень B
1. Приведите примеры относительно каких тел покоится плот, плывущий по течению? Относительно каких тел движется?
2. Может ли человек, находясь на движущемся эскалаторе метро, быть в покое в системе отсчета, связанной с землей?
3. Почему нельзя применять паруса для управления полетом воздушного шара?
4. Туристы плывут на плоту по реке, и один из них плавает вокруг плота. Изобразите траекторию движения пловца относительно:
а) наблюдателя на плоту,
б) наблюдателя, который находится на высоком обрыве около реки.
5. Изобразите траекторию движения точки обода велосипедного колеса при прямолинейном движении велосипеда по дороге в системах отсчета, жестко связанных:
а) с велосипедистом;
б) с наблюдателем, стоящим сбоку.
6. На рисунке 1 даны направления движения трех тел. Модули их скоростей относительно неподвижного наблюдателя соответственно равны: υ1 = 5 м/с, υ2 = 4 м/с, υ3 = 2 м/с. Применяя закон сложения скоростей, определите скорости движения тел относительно:
а) первого тела;
б) третьего тела.
Соответствует ли полученный ответ вашей интуиции?
Рис. 1
7. На рисунке 2 даны направления движения трех тел. Модули скоростей первого и второго тела относительно неподвижного наблюдателя соответственно равны: υ1 = 5 м/с, υ2 = 4 м/с. Скорость третьего тела относительно второго по модулю равна υ3 = 3 м/с. Определите скорость третьего тела относительно:
а) неподвижного наблюдателя;
б) первого тела.
Рис. 2
8. Скорость пловца относительно воды 1,2 м/с. Скорость течения 0,8 м/с. Определите скорость пловца относительно берега, если пловец плывет по течению реки.
9. Скорость велосипедиста 36 км/ч, а скорость встречного ветра 4 м/с. Какова скорость ветра в системе отсчета, связанной с велосипедистом?
10. Определите скорость ветра, если двигатель самолета сообщает ему в безветренную погоду скорость равную 900 км/ч, а при встречном ветре 850 км/ч.
11. По дороге движутся автомобиль со скоростью 15 м/с и велосипедист со скоростью 5 м/с. Определите скорость их сближения, если:
а) автомобиль догоняет велосипедиста;
б) они движутся навстречу друг другу.
12. Эскалатор метро движется со скоростью 0,75 м/с. Найдите время, за которое пассажир переместится на 20 м относительно земли, если он сам идет в направлении движения эскалатора со скоростью 0,25 м/с в системе отсчета, связанной с эскалатором.
13. Два автомобиля движутся навстречу друг другу с равными скоростями по 80 км/ч каждая. За какое время расстояние между ними уменьшится на 10 км?
14. По двум параллельным железнодорожным линиям равномерно движутся два поезда: грузовой длиной 630 м со скоростью 48 км/ч и пассажирский длиной 120 м со скоростью 102 км/ч. В течение какого времени пассажирский поезд проходит мимо машиниста грузового, если поезда движутся:
а) в одном направлении;
б) навстречу друг другу?
15. Пассажир, сидящий у окна поезда, идущего со скоростью 72 км/ч, видит в течение 10 с встречный поезд. Длина встречного поезда 290 м. Определите его скорость.
16. Скорость течения 3 м/с, а рыбак может грести со скоростью 5 м/с при неподвижной воде. Определите время, необходимое рыбаку, чтобы спуститься на 40 м вниз по течению и на столько же подняться вверх.
«Механическое движение. Траектория и путь»
Механическое движение — это изменение положения тела или его частей относительно других тел с течением времени. Механическое движение — это изменение положения тела или его частей относительно других тел с течением времени. Изучение механики традиционно начинают с кинематики.
Кинематика — раздел механики, в котором рассматривают способы описания механического движения тел без выяснения причин изменения характера их движения. Сами причины рассматриваются в других разделах механики.
Траектория движения — это линия, вдоль которой движется тело.
Перемещением точки за промежуток времени называют направленный отрезок прямой, начало которого совпадает с начальным положением точки, а конец — с конечным положением точки. Перемещение точечного тела определяется только конечной и начальной координатами тела и не зависит от того, как двигалось тело в течение рассматриваемого промежутка времени.
Путь — это длина траектории, пройденной телом. Путь — всё расстояние, пройденное точечным телом за рассматриваемый промежуток времени.
Если тело в процессе движения не меняло направления движения, то пройденный этим телом путь равен модулю его перемещения. Если тело в течение рассматриваемого промежутка времени меняло направление своего движения, путь больше и модуля перемещения тела, и модуля изменения координаты тела.
Путь всегда величина неотрицательная. Он равен нулю только в том случае, если в течение всего рассматриваемого промежутка времени тело покоилось (стояло на месте).
Виды траекторий. Если тело движется вдоль прямой, движение называют прямолинейным. Траектория в этом случае — отрезок прямой. Если же траектория — кривая линия, движение называют криволинейным.
Относительность движения
Для того чтобы описать положение данного тела в пространстве, необходимо:
- выбрать тело отсчёта и начало отсчёта на нём;
- связать с ним координатную ось, проходящую через начало отсчёта в нужном направлении, и указать единицу длины.
При этом расстояние от начала отсчёта до данного тела, выраженное в выбранных единицах длины и взятое с соответствующим знаком, называют координатой этого тела.
https://youtube.com/watch?v=Vz3tdk7zT1s
Система отсчета
Поступив так, мы будем говорить, что описали положение данного тела относительно выбранного тела отсчёта. Если мы выберем в качестве тела отсчёта другое тело или другую ось координат, то и координата данного тела может стать другой. Совокупность тела отсчёта, с которым связана ось координат, и часов называют системой отсчёта.
Если координата тела не изменяется с течением времени в выбранной системе отсчёта, то говорят, что это тело в данной системе отсчёта неподвижно, или покоится.
Если координата тела выбранной системы отсчёта увеличивается со временем, то говорят, что тело движется в положительном направлении координатной оси. Напротив, если координата тела в выбранной системе отсчёта со временем уменьшается, то говорят, что тело движется в отрицательном направлении координатной оси.
Нельзя сказать, как движется тело, если не сказать, в какой системе отсчёта рассматривается это тело. Иначе говоря, одно и то же тело в разных системах отсчёта может двигаться по-разному (в том числе и покоиться).
Конспект по физике в 7 классе по теме «Механическое движение. Траектория».
Следующая тема: Прямолинейное равномерное движение
Расположение органов управления мотоциклом
Управляют мотоциклом посредством руля, рычагов и педалей, а так же электрических кнопок и переключателей. Расположение органов управления на руле у всех мотоциклов идентично: справа — поворотная рукоятка управления дросселем (ручка «газа») и рычаг переднего тормоза, слева — рычаг сцепления (рис. 2.1).
С помощью ручки «газа» управляют частотой вращения (в просторечии — оборотами) коленчатого пала двигателя. Для их увеличения поворачивают ручку «газа» на себя; при отпускании ручки пружина возвращает ее в положение, соответствующее холостому ходу. Притягивая пальцами рычаг сцепления к рулю, разобщают двигатель с трансмиссией, а рычагом переднего тормоза — затормаживают переднее колесо. Для приведения в действие заднего тормоза следует нажать правой ногой на педаль, расположенную возле правой подножки.
У некоторых мотоциклов на руле также устанавливают рычаг привода декомпрессора, поворотный рычаг (манетку) обогатителя. Декомпрессор облегчает пуск за счет сообщения камеры сгорания цилиндра с атмосферой. Приводится он тросом, соединенным с рычажком на руле. Некоторые зарубежные мотоциклы имеют механизм автоматического включения декомпрессора при пуске кик-стартером.
Рычаг обогатителя (его еще называют топливным корректором, на зарубежных мотоциклах он обозначается Choke) связывает тросом рычажок на руле с системой обогащения смеси в карбюраторе. Этой системой пользуются при пуске холодного двигателя, когда требуется более богатая смесь. У многих мотоциклов пусковой обогатитель включается рычажком, установленным непосредственно на карбюраторе.
Рис 2.1. Расположение органов управления: 1 — кик-стартер; 2 — рычаг переключения передач; 3 — рычаг сцепления; 4 — рычаг декомпрессора; 5 — переключатель указателей поворота; 6 — кнопка звукового сигнала; 7 — переключатель света фары; 8 – манетка пускового обогатителя; 9 — выключатель света; 10 — аварийный выключатель двигателя; 11 рычаг переднего тормоза; 12 — ручка «газа»; 13 — педаль заднего тормоза; 14 — подножки
Топливный кран, управляющий подачей бензина в двигатель, располагается под топливным баком. Он имеет три положения, при которых: включен основной запас топлива (On); включен резерв (Reserve); выключена подача топлива (Off).
Замок зажигания находится чаще всего на приборной панели или в корпусе фары. Разным положениям ключа соответствуют включение различных цепей в системе электрооборудования (On, Off, Park) или блокировка руля (Lock). На рукоятках руля имеются кнопки и переключатели системы электрооборудования: справа — выключатель света, кнопка электростартера (если он предусмотрен) и аварийный выключатель двигателя (Stop); слева -переключатель указателей поворотов и света фары (дальний — ближний) с кнопкой звукового сигнала.
Рычаг ножного пуска двигателя (кик-стартер) может располагаться как справа (все зарубежные мотоциклы), так и слева. При пуске двигателя на него энергично нажимают ногой вниз.
Рычаг переключения передач находится с левой стороны двигателя или коробки передач (если та выполнена в отдельном от двигателя корпусе). Порядок включения передач на всех мотоциклах одинаков: 1-я передача — рычаг вниз, все остальные — вверх. Для включения каждой передачи водитель нажимает на рычаг переключения до упора. Только включение нейтральной передачи («нейтрали»), при которой двигатель разобщен с трансмиссией, требует «половинного» перемещениярычага. Современные зарубежные мотоциклы имеют 5 передач (реже 6) и одну «нейтраль» (между 1-й и 2-й передачами); большинство российских (а также чешских, украинских и белорусских) — 4 передачи.
Контрольные приборы размещены на приборной панели в поле зрения водителя. К ним относятся: спидометр, тахометр, указатели температуры охлаждающей жидкости (масла), количества топлива, заряда аккумулятора. Кроме того, лампы на панели приборов сигнализируют о разряде аккумулятора, о низком давлении масла или недостаточном его количестве; о включении: дальнего света фары, «нейтрали» в коробке передач, указателей поворотов. Спидометр показывает скорость движения мотоцикла, тахометр — частоту вращения коленчатого вала двигателя.
Равномерное движение
Равномерное движение – это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает равные перемещения.
Скорость при равномерном движении – величина, равная отношению перемещения к промежутку времени, за которое это перемещение произошло:
Проекция вектора скорости на ось ОХ:
Проекция вектора скорости на координатную ось равна быстроте изменения данной координаты:
График скорости (проекции скорости)
График скорости (проекции скорости) представляет собой зависимость скорости от времени:
График скорости при равномерном движении – прямая, параллельная оси времени.График 1 лежит над осью t, тело движется по направлению оси ОХ.Графики 2 и 3 лежат под осью t, тело движется против оси ОХ.
Перемещение при равномерном движении – это величина, равная произведению скорости на время:
Проекция вектора перемещения на ось ОХ:
График перемещения (проекции перемещения)
График перемещения (проекции перемещения) представляет собой зависимость перемещения от времени:
График перемещения при равномерном движении – прямая, выходящая из начала координат.График 1 лежит над осью t, тело движется по направлению оси ОХ.Графики 2 и 3 лежат под осью t, тело движется против оси ОХ.
По графику зависимости скорости от времени можно определить перемещение, пройденное телом за время t. Для этого необходимо определить площадь фигуры под графиком (заштрихованной фигуры).
Координата тела при равномерном движении рассчитывается по формуле:
График координаты представляет собой зависимость координаты от времени: x=x(t).
График координаты при равномерном движении – прямая.График 1 направлен вверх, тело движется по направлению оси ОХ:
График 2 параллелен оси ОХ, тело покоится.График 3 направлен вниз, тело движется против оси ОХ: