Что такое равнопеременное движение в физике

Равнопеременное движение

В общем случае равноускоренным движением называется движение, при котором вектор ускорения . Напомним, что это означает постоянство как по модулю, так и по направлению.

Примером такого движения является движение тела, брошенного под углом α к горизонту в однородном поле силы тяжести — тело движется с постоянным ускорением , направленным вертикально вниз.

При равноускоренном движении скорость тела определяется формулой:

Примечание. Равнозамедленным можно назвать движение, при котором модуль скорости равномерно уменьшается со временем (если вектора и противонаправлены). Равнозамедленное движение также является равноускоренным.

Перемещение в случае одномерного равноускоренного движения

В случае одномерного равноускоренного движения вдоль координаты x имеет место формула:

,

Криволинейное равноускоренное движение также можно рассматривать как одномерное. В этом случае используется обобщённая координата S, часто называемая путём. Эта координата соответствует длине пройденной траектории (длине дуги кривой). Таким образом, формула приобретает вид:

,

где a_τ — тангенциальное ускорение, которое «отвечает» за изменение модуля скорости тела.

Из вышеприведенных формул можно получить выражения для определения конечной скорости тела, при известных начальной скорости, ускорении и перемещении:

В случае криволинейного равноускоренного движения имеем:

Аналогичные соотношения можно записать для выражений:

; .

И найти конечную скорость по теореме Пифагора

.

Теорема о кинетической энергии

Формула перемещения при равноускоренном движении используется при доказательстве теоремы о кинетической энергии. Для этого необходимо перенести ускорение в левую часть и домножить обе части на массу тела:

.

Записав аналогичные соотношения для координат y и z и просуммировав все три равенства получим соотношение:

.

Слева стоит работа постоянной равнодействующей силы , а справа — разность кинетических энергий в конечный и начальный момент движения.

Полезное

Смотреть что такое «Равнопеременное движение» в других словарях:

РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ — движение точки, при к ром её касательное ускорение wt (в случае прямолинейного Р. д. всё ускорение w) постоянно. Скорость v, к рую имеет точка через время t после начала движения, и её расстояние s от нач. положения, измеренное вдоль дуги… … Физическая энциклопедия

РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ — движение точки, при котором ее касательное ускорение (в случае прямолинейного равнопеременного движения все ускорение) постоянно … Большой Энциклопедический словарь

равнопеременное движение — движение точки, при котором её касательное ускорение (в случае прямолинейного движения полное ускорение) постоянно. * * * РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ, движение точки, при котором ее касательное ускорение (в случае… … Энциклопедический словарь

Равнопеременное движение — движение точки, при котором её касательное ускорение wτ (в случае прямолинейного Р. д. всё ускорение w) постоянно. Скорость v, которую имеет точка через t сек после начала движения, и её расстояние s от начального положения, измеренное… … Большая советская энциклопедия

РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ — движение точки или тела, при к ром тангенциальное ускорение ат постоянно. При Р. д. за равные промежутки времени Дедьта t значение скорости точки (тела) изменяется на одну и ту же величину Дедьта v = ат Дедьта t … Большой энциклопедический политехнический словарь

РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ — движение точки, при к ром её касательное ускорение (в случае прямолинейного движения полное ускорение) постоянно … Естествознание. Энциклопедический словарь

Равноускоренное движение — в поле тяжести Земли. На рисунке видно, что перемещение складывается из прямолинейного равномерного движения и свободного падения Равноускоренное движение движение, при котором ненулевой вектор ускорения ос … Википедия

Кинематика (физика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Кинематика. Кинематика (греч. κινειν двигаться) в физике раздел механики, изучающий математическое описание (средствами геометрии, алгебры, математического анализа…) движения… … Википедия

Источник

Равнопеременное прямолинейное движение

Равномерное прямолинейное движение – это частный случай неравномерного движения.

Неравномерное движение – это движение, при котором тело (материальная точка) за равные промежутки времени совершает неодинаковые перемещения. Например, городской автобус движется неравномерно, так как его движение состоит в основном из разгонов и торможений.

Равнопеременное движение – это движение, при котором скорость тела (материальной точки) за любые равные промежутки времени изменяется одинаково.

Ускорение тела при равнопеременном движении остаётся постоянным по модулю и по направлению (a = const).

Равнопеременное движение может быть равноускоренным или равнозамедленным.

Равноускоренное движение – это движение тела (материальной точки) с положительным ускорением, то есть при таком движении тело разгоняется с неизменным ускорением. В случае равноускоренного движения модуль скорости тела с течением времени возрастает, направление ускорения совпадает с направлением скорости движения.

Равнозамедленное движение – это движение тела (материальной точки) с отрицательным ускорением, то есть при таком движении тело равномерно замедляется. При равнозамедленном движении векторы скорости и ускорения противоположны, а модуль скорости с течением времени уменьшается.

В механике любое прямолинейное движение является ускоренным, поэтому замедленное движение отличается от ускоренного лишь знаком проекции вектора ускорения на выбранную ось системы координат.

Средняя скорость переменного движения определяется путём деления перемещения тела на время, в течение которого это перемещение было совершено. Единица измерения средней скорости – м/с.

Мгновенная скорость – это скорость тела (материальной точки) в данный момент времени или в данной точке траектории, то есть предел, к которому стремится средняя скорость при бесконечном уменьшении промежутка времени Δt:

Вектор мгновенной скорости равнопеременного движения можно найти как первую производную от вектора перемещения по времени:

Проекция вектора скорости на ось ОХ:

это производная от координаты по времени (аналогично получают проекции вектора скорости на другие координатные оси).

Ускорение – это величина, которая определяет быстроту изменения скорости тела, то есть предел, к которому стремится изменение скорости при бесконечном уменьшении промежутка времени Δt:

Вектор ускорения равнопеременного движения можно найти как первую производную от вектора скорости по времени или как вторую производную от вектора перемещения по времени:

Если тело движется прямолинейно вдоль оси ОХ прямолинейной декартовой системы координат, совпадающей по направлению с траекторией тела, то проекция вектора скорости на эту ось определяется формулой:

Знак «-» (минус) перед проекцией вектора ускорения относится к равнозамедленному движению. Аналогично записываются уравнения проекций вектора скорости на другие оси координат.

Так как при равнопеременном движении ускорение является постоянным (a = const), то график ускорения – это прямая, параллельная оси 0t (оси времени, рис. 1.15).

Рис. 1.15. Зависимость ускорения тела от времени.

Зависимость скорости от времени – это линейная функция, графиком которой является прямая линия (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Зависимость скорости тела от времени.

График зависимости скорости от времени (рис. 1.16) показывает, что

При этом перемещение численно равно площади фигуры 0abc (рис. 1.16).

Площадь трапеции равна произведению полусуммы длин её оснований на высоту. Основания трапеции 0abc численно равны:

Высота трапеции равна t. Таким образом, площадь трапеции, а значит, и проекция перемещения на ось ОХ равна:

В случае равнозамедленного движения проекция ускорения отрицательна и в формуле для проекции перемещения перед ускорением ставится знак «–» (минус).

Общая формула для определения проекции перемещения:

График зависимости скорости тела от времени при различных ускорениях показан на рис. 1.17. График зависимости перемещения от времени при v0 = 0 показан на рис. 1.18.

Рис. 1.17. Зависимость скорости тела от времени для различных значений ускорения.

Рис. 1.18. Зависимость перемещения тела от времени.

Скорость тела в данный момент времени t₁ равна тангенсу угла наклона между касательной к графику и осью времени v = tg α, а перемещение определяют по формуле:

Если время движения тела неизвестно, можно использовать другую формулу перемещения, решая систему из двух уравнений:

Формула сокращённого умножения разности квадратов поможет нам вывести формулу для проекции перемещения:

Так как координата тела в любой момент времени определяется суммой начальной координаты и проекции перемещения, то уравнение движения тела будет выглядеть следующим образом:

Графиком координаты x(t) также является парабола (как и график перемещения), но вершина параболы в общем случае не совпадает с началом координат. При а_x

Источник

Равнопеременное движение. Ускорение.

Движение, при котором скорость тела изменяется одинаково за любые равные промежутки времени, называется равнопеременным движением.

Пусть Δt₁= Δt₂=Δt₃=. тогда по определению

Следовательно,

Т.о., это характеристика движения.

Если t₀=0, то

В случае не равнопеременного движения:

тогда мгновенное ускорение

Графики равнопеременного движения.

или – через модули.

Движения, совпадающие с направлением координатной оси:

Источник

Прямолинейное равнопеременное движение

Прямолинейное равнопеременное движение — движение тела вдоль прямой, характеризующееся постоянным по модулю и направлению линейным ускорением.

Траектория такого движения — прямая, поэтому в задачах равнозначными являются понятия пути и модуля перемещения. Такое движение может быть описано несколькими соотношениями:

Однако это векторные уравнения, с которыми работать достаточно сложно, а иногда, просто не хочется. Попробуем, анализируя условия задачи, составить уравнения скалярного вида, спроецировав вектора на некую ось.

Рис. 1. Равноускоренное движение 1

Пример 1. Тело движется прямо с начальной скоростью и ускоряется. По задаче выставляем вектора на ось OX (движение прямолинейное) (рис. 1). Сказано, что тело движется вдоль оси (вектор направлен по оси) и ускоряется (вектор также направлен вдоль оси). Осталось зафиксированные вектора спроецировать:

Рис. 2. Равноускоренное движение-2

Пример 2. Тело движется в положительном направлении оси и затормаживает. По задаче тело движется вдоль оси (вектор направлен по оси), а торможение говорит о том, что вектор ускорения ( ) направлен против оси OX (рис. 2). Проецируем:

Рис. 3. Равноускоренное движение-3

Пример 3. Тело движется в отрицательном направлении оси и затормаживает. По задаче тело движется в обратную сторону оси OX (вектор направлен против оси), а торможение говорит о том, что вектор ускорения ( ) направлен против движения, а значит, по оси OX (рис. 3). Проецируем:

Рис. 4. Равноускоренное движение-4

Пример 4. Тело движется в отрицательном направлении оси и ускоряется. По задаче тело движется в обратную сторону оси OX (вектор направлен против оси), а ускорение говорит о том, что вектор ускорения ( ) направлен в сторону движения, а значит, против оси OX (рис. 4). Проецируем:

Вывод: только что мы получили восемь различных формул, применимых для решения задач. Очень не хотелось бы их помнить. К счастью, есть выход: запомнить и понять векторный вид этих уравнений (1) и (2), а далее, применительно к данной вам задаче, просто адаптировать их, используя проекции.

Кроме формул (1) и (2), имеется ещё одна расчётная формула, которая чаще всего используется, когда в задаче на нужно найти время или его не дано. Воспользуемся уже имеющимися (1) и (2), считая движение тела равноускоренным. Выделим из (1) время:

Подставим (3) в (2) при условии :

Таким образом, мы получили формулу, в которой нет параметра времени.

Источник

Равнопеременное движение

Смотреть что такое «Равнопеременное движение» в других словарях:

РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ — движение точки, при к ром её касательное ускорение wt (в случае прямолинейного Р. д. всё ускорение w) постоянно. Скорость v, к рую имеет точка через время t после начала движения, и её расстояние s от нач. положения, измеренное вдоль дуги… … Физическая энциклопедия

РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ — движение точки, при котором ее касательное ускорение (в случае прямолинейного равнопеременного движения все ускорение) постоянно … Большой Энциклопедический словарь

равнопеременное движение — движение точки, при котором её касательное ускорение (в случае прямолинейного движения полное ускорение) постоянно. * * * РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ, движение точки, при котором ее касательное ускорение (в случае… … Энциклопедический словарь

РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ — движение точки или тела, при к ром тангенциальное ускорение ат постоянно. При Р. д. за равные промежутки времени Дедьта t значение скорости точки (тела) изменяется на одну и ту же величину Дедьта v = ат Дедьта t … Большой энциклопедический политехнический словарь

РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ — движение точки, при к ром её касательное ускорение (в случае прямолинейного движения полное ускорение) постоянно … Естествознание. Энциклопедический словарь

Равнопеременное движение — Равноускоренное движение в поле тяжести Земли. На рисунке видно, что перемещение складывается из прямолинейного равномерного движения и свободного падения В общем случае равноускоренным движением называется движение, при котором вектор ускорения … Википедия

Равноускоренное движение — в поле тяжести Земли. На рисунке видно, что перемещение складывается из прямолинейного равномерного движения и свободного падения Равноускоренное движение движение, при котором ненулевой вектор ускорения ос … Википедия

Кинематика (физика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Кинематика. Кинематика (греч. κινειν двигаться) в физике раздел механики, изучающий математическое описание (средствами геометрии, алгебры, математического анализа…) движения… … Википедия

Источник