I. Механика

Александрова Зинаида Василиевна, учител по физика и информатика

Образователна институция: MBOU средно училище № 5 село Печенга, Мурманска област.

Вещ: физика

Клас : 9 клас

Тема на урока : Движение на тяло по окръжност с постоянна абсолютна скорост

Целта на урока:

дават представа за криволинейно движение, въвеждат понятията честота, период, ъглова скорост, центростремително ускорение и центростремителна сила.

Цели на урока:

Образователни:

Преглед на видовете механично движение, въвеждане на нови понятия: кръгово движение, центростремително ускорение, период, честота;

Разкрийте на практика връзката между период, честота и центростремително ускорение с радиуса на циркулация;

Използвайте образователно лабораторно оборудване за решаване на практически задачи.

Развитие :

Развийте способността за прилагане на теоретични знания за решаване на конкретни проблеми;

Развийте култура на логическо мислене;

Развийте интерес към темата; познавателна дейност при постановка и провеждане на експеримент.

Образователни :

Формирайте мироглед в процеса на изучаване на физиката и обосновете своите заключения, култивирайте независимост и точност;

Възпитаване на комуникативната и информационна култура на учениците

Оборудване на урока:

компютър, проектор, екран, презентация за урок "Движение на тяло в кръг", разпечатване на карти със задачи;

топка за тенис, совалка за бадминтон, кола играчка, топка на връв, статив;

комплекти за експеримента: хронометър, статив със съединител и крак, топка на връв, линийка.

Форма на организация на обучението: фронтален, индивидуален, групов.

Тип урок: изучаване и първично затвърждаване на знанията.

Учебно-методическа помощ: Физика. 9 клас. Учебник. Перишкин А.В., Гутник Е.М. 14-то изд., изтрито. - М.: Дропла, 2012.

Време за изпълнение на урока : 45 минути

1. Редактор, в който е създаден мултимедийният ресурс:Г-ЦАPowerPoint

2. Вид мултимедиен ресурс: визуално представяне на учебен материал с помощта на тригери, вградено видео и интерактивен тест.

План на урока

Организиране на времето. Мотивация за учебна дейност.

Актуализиране на основни знания.

Учене на нов материал.

Разговор по въпроси;

Разрешаване на проблем;

Провеждане на практическа изследователска работа.

Обобщаване на урока.

По време на часовете

Стъпки на урока

Временно изпълнение

Организиране на времето. Мотивация за учебна дейност.

Слайд 1. ( Проверка на готовността за урока, обявяване на темата и целите на урока.)

Учител. Днес в урока ще научите какво е ускорение при равномерно движение на тяло по окръжност и как да го определите.

2 минути

Актуализиране на основни знания.

Слайд 2.

Ефизическа диктовка:

Промени в положението на тялото в пространството във времето.(движение)

Физическа величина, измерена в метри.(Ход)

Физическа векторна величина, характеризираща скоростта на движение.(Скорост)

Основната единица за дължина във физиката.(метър)

Физическа величина, чиито мерни единици са година, ден, час.(време)

Физическа векторна величина, която може да бъде измерена с помощта на акселерометър.(ускорение)

Дължина на пътя. (път)

Ускорителни единици(Госпожица 2 ).

(Провеждане на диктовка, последвана от тестване, самооценка на работата на учениците)

5 минути

Учене на нов материал.

Слайд 3.

Учител. Доста често наблюдаваме движение на тяло, при което траекторията му е окръжност. Например, точка върху ръба на колело се движи по кръг, докато се върти, точки върху въртящи се части на машинни инструменти или края на стрелката на часовника.

Демонстрации на експерименти 1. Падане на топка за тенис, полет на волан за бадминтон, движение на кола играчка, вибрации на топка върху връв, закрепена на статив. Какво е общото между тези движения и как се различават на външен вид?(Отговорите на учениците)

Учител. Праволинейното движение е движение, чиято траектория е права линия, криволинейното движение е крива. Дайте примери за праволинейно и криволинейно движение, които сте срещали в живота.(Отговорите на учениците)

Движението на тялото в кръг ечастен случай на криволинейно движение.

Всяка крива може да бъде представена като сбор от кръгови дъгиразличен (или еднакъв) радиус.

Криволинейното движение е движение, което се извършва по кръгови дъги.

Нека въведем някои характеристики на криволинейното движение.

Слайд 4. (гледам видео " скорост.avi" (връзка на слайда)

Криволинейно движение с постоянна модулна скорост. Движение с ускорение, т.к скоростта променя посоката.

Слайд 5 . (гледам видео „Зависимост на центростремителното ускорение от радиуса и скоростта. avi » чрез връзката на слайда)

Слайд 6. Посока на векторите на скоростта и ускорението.

(работа със слайд материали и анализиране на чертежи, рационално използване на анимационни ефекти, вградени в елементите на чертежи, фиг. 1.)

Фиг. 1.

Слайд 7.

Когато тялото се движи равномерно в окръжност, векторът на ускорението винаги е перпендикулярен на вектора на скоростта, който е насочен тангенциално към окръжността.

Тялото се движи в кръг при условие, че че векторът на линейната скорост е перпендикулярен на вектора на центростремителното ускорение.

Слайд 8. (работа с илюстрации и слайд материали)

Центростремително ускорение - ускорението, с което тялото се движи в окръжност с постоянна абсолютна скорост, винаги е насочено по радиуса на окръжността към центъра.

а ц =

Слайд 9.

Когато се движи в кръг, тялото ще се върне в първоначалната си точка след определен период от време. Кръговото движение е периодично.

Период на обръщение - това е период от времеT , при което тялото (точката) прави едно завъртане около кръга.

Периодична единица -второ

Скорост на въртене  – брой пълни обороти за единица време.

[  ] = s -1 = Hz

Единица за честота

Съобщение на ученика 1. Периодът е величина, която често се среща в природата, науката и технологиите. Земята се върти около оста си, средният период на това въртене е 24 часа; пълната революция на Земята около Слънцето се случва за приблизително 365,26 дни; витлото на хеликоптер има среден период на въртене от 0,15 до 0,3 s; Периодът на кръвообращението при човека е приблизително 21-22 s.

Съобщение на ученика 2. Честотата се измерва със специални уреди - тахометри.

Скорост на въртене на технически устройства: роторът на газовата турбина се върти с честота от 200 до 300 1/s; куршум, изстрелян от автомат Калашников, се върти с честота 3000 1/s.

Слайд 10. Връзка между период и честота:

Ако за време t тялото е направило N пълни оборота, то периодът на въртене е равен на:

Периодът и честотата са реципрочни величини: честотата е обратно пропорционална на периода, а периодът е обратно пропорционален на честотата

Слайд 11. Скоростта на въртене на тялото се характеризира с ъглова скорост.

Ъглова скорост(циклична честота) - броят на оборотите за единица време, изразен в радиани.

Ъгловата скорост е ъгълът на въртене, през който една точка се върти във времетоT.

Ъгловата скорост се измерва в rad/s.

Слайд 12. (гледам видео „Път и преместване при извито движение.avi“ (връзка на слайда)

Слайд 13 . Кинематика на движението в кръг.

Учител. При равномерно движение в кръг големината на неговата скорост не се променя. Но скоростта е векторна величина и се характеризира не само с числовата си стойност, но и с посоката си. При равномерно движение в кръг посоката на вектора на скоростта се променя през цялото време. Следователно такова равномерно движение се ускорява.

Линейна скорост: ;

Линейните и ъгловите скорости са свързани по отношение:

Центростремително ускорение: ;

Ъглова скорост: ;

Слайд 14. (работа с илюстрации на слайда)

Посока на вектора на скоростта.Линейната (моментната скорост) винаги е насочена тангенциално към траекторията, начертана до точката, където в момента се намира въпросното физическо тяло.

Векторът на скоростта е насочен тангенциално към описаната окръжност.

Равномерното движение на тялото в окръжност е движение с ускорение. При равномерно движение на тялото в кръг величините υ и ω остават непроменени. В този случай при движение се променя само посоката на вектора.

Слайд 15. Центробежна сила.

Силата, която държи въртящо се тяло върху окръжност и е насочена към центъра на въртене, се нарича центростремителна сила.

За да получите формула за изчисляване на големината на центростремителната сила, трябва да използвате втория закон на Нютон, който се прилага за всяко криволинейно движение.

Заместване във формулата стойност на центростремителното ускорениеа ц = , получаваме формулата за центростремителна сила:

F=

От първата формула става ясно, че при еднаква скорост, колкото по-малък е радиусът на окръжността, толкова по-голяма е центростремителната сила. Така че, при завои на пътя, движещо се тяло (влак, кола, велосипед) трябва да действа към центъра на кривата, колкото по-голяма е силата, толкова по-остър е завоят, т.е. по-малък е радиусът на кривата.

Центростремителната сила зависи от линейната скорост: с увеличаването на скоростта тя се увеличава. Това е добре известно на всички скейтъри, скиори и колоездачи: колкото по-бързо се движите, толкова по-трудно е да направите завой. Шофьорите много добре знаят колко опасно е рязкото завиване на кола с висока скорост.

Слайд 16.

Обобщена таблица на физичните величини, характеризиращи криволинейното движение(анализ на зависимостите между величини и формули)

Слайдове 17, 18, 19. Примери за движение в кръг.

Кръгово движение по пътищата. Движението на спътниците около Земята.

Слайд 20. Атракциони, въртележки.

Съобщение на ученик 3. През Средновековието рицарските турнири се наричали въртележки (тогава думата имала мъжки род). По-късно, през 18 век, за да се подготвят за турнири, вместо битки с реални противници, те започнаха да използват въртяща се платформа, прототипът на съвременната развлекателна въртележка, която тогава се появи на градските панаири.

В Русия първата въртележка е построена на 16 юни 1766 г. пред Зимния дворец. Въртележката се състоеше от четири кадрила: славянски, римски, индийски, турски. Вторият път въртележката е построена на същото място на 11 юли същата година. Подробно описание на тези въртележки е дадено във вестник "Санкт-Петербургски вестник" от 1766 г.

Въртележка, често срещана в дворовете през съветските времена. Въртележката може да се задвижва или от двигател (обикновено електрически), или от силите на самите въртящи се, които я въртят, преди да седнат на въртележката. Такива въртележки, които трябва да се въртят от самите ездачи, често се инсталират на детски площадки.

В допълнение към атракциите, въртележките често се наричат ​​и други механизми, които имат подобно поведение - например в автоматизирани линии за бутилиране на напитки, опаковане на насипни вещества или производство на печатни материали.

В преносен смисъл въртележката е поредица от бързо променящи се обекти или събития.

18 мин

Консолидиране на нов материал. Приложение на знанията и уменията в нова ситуация.

Учител. Днес в този урок научихме за описанието на криволинейното движение, нови понятия и нови физични величини.

Разговор по въпроси:

Какво е период? Какво е честота? Как тези количества са свързани едно с друго? В какви единици се измерват? Как могат да бъдат идентифицирани?

Какво е ъглова скорост? В какви единици се измерва? Как можете да го изчислите?

Какво се нарича ъглова скорост? Каква е единицата за ъглова скорост?

Как са свързани ъгловата и линейната скорост на тялото?

Каква е посоката на центростремителното ускорение? По каква формула се изчислява?

Слайд 21.

Упражнение 1. Попълнете таблицата, като решите задачи, като използвате изходните данни (фиг. 2), след което ще сравним отговорите. (Учениците работят самостоятелно с таблицата; необходимо е предварително да се подготви разпечатка на таблицата за всеки ученик)

Фиг.2

Слайд 22. Задача 2.(устно)

Обърнете внимание на анимационните ефекти на рисунката. Сравнете характеристиките на равномерното движение на синя и червена топка. (Работа с илюстрацията на слайда).

Слайд 23. Задача 3.(устно)

Колелата на представените видове транспорт правят еднакъв брой обороти едновременно. Сравнете техните центростремителни ускорения.(Работа със слайд материали)

(Работа в група, провеждане на експеримент, разпечатани инструкции за провеждане на експеримента има на всяка маса)

Оборудване: хронометър, линийка, топка закачена на конец, статив с куплунг и краче.

Мишена: изследваниязависимост на периода, честотата и ускорението от радиуса на въртене.

Работен план

Измеретевреме t 10 пълни оборота на въртеливо движение и радиус R на въртене на топката, закрепена на резба в статив.

Изчислипериод T и честота, скорост на въртене, центростремително ускорение.Формулирайте резултатите под формата на задача.

промянарадиус на въртене (дължина на нишката), повторете експеримента още 1 път, опитвайки се да поддържате същата скорост,прилагайки същото усилие.

Направи заключениеот зависимостта на периода, честотата и ускорението от радиуса на въртене (колкото по-малък е радиусът на въртене, толкова по-кратък е периодът на въртене и толкова по-голяма е стойността на честотата).

Слайдове 24 -29.

Фронтална работа с интерактивен тест.

Трябва да изберете един отговор от три възможни; ако е избран правилният отговор, той остава на слайда и зеленият индикатор започва да мига; грешните отговори изчезват.

Тялото се движи в кръг с постоянна абсолютна скорост. Как ще се промени нейното центростремително ускорение, когато радиусът на окръжността се намали 3 пъти?

В центрофугата на пералната машина по време на центрофугиране прането се движи в кръг с постоянна модулна скорост в хоризонталната равнина. Каква е посоката на неговия вектор на ускорение?

Скейтър се движи със скорост 10 м/с в кръг с радиус 20 м. Определете центростремителното му ускорение.

Накъде е насочено ускорението на тялото, когато се движи по окръжност с постоянна скорост?

Материалната точка се движи в кръг с постоянна абсолютна скорост. Как ще се промени модулът на нейното центростремително ускорение, ако скоростта на точката се утрои?

Колелото на кола прави 20 оборота за 10 s. Определете периода на въртене на колелото?

Слайд 30. Разрешаване на проблем(самостоятелна работа, ако има време в час)

Опция 1.

С какъв период трябва да се върти въртележка с радиус 6,4 m, така че центростремителното ускорение на човек на въртележката да е равно на 10 m/s 2 ?

На арената на цирка кон препуска с такава скорост, че прави 2 кръга за 1 минута. Радиусът на арената е 6,5 м. Определете периода и честотата на въртене, скоростта и центростремителното ускорение.

Вариант 2.

Честота на въртене на въртележката 0,05 s -1 . Човек, който се върти на въртележка, е на разстояние 4 m от оста на въртене. Определете центростремителното ускорение на човека, периода на въртене и ъгловата скорост на въртележката.

Точка от ръба на колело на велосипед прави едно завъртане за 2 s. Радиусът на колелото е 35 см. Какво е центростремителното ускорение на точката на ръба на колелото?

18 мин

Обобщаване на урока.

Класиране. Отражение.

Слайд 31 .

D/z: параграфи 18-19, Упражнение 18 (2.4).

http:// www. stmary. ws/ гимназия/ физика/ У дома/ лаборатория/ labGraphic. gif

1.Равномерно движение в кръг

2. Ъглова скорост на въртеливо движение.

3. Период на ротация.

4. Скорост на въртене.

5. Връзка между линейна скорост и ъглова скорост.

6. Центростремително ускорение.

7. Еднакво редуващо се движение в кръг.

8. Ъглово ускорение при равномерно кръгово движение.

9. Тангенциално ускорение.

10. Закон за равномерно ускорено движение в окръжност.

11. Средна ъглова скорост при равномерно ускорено движение по окръжност.

12. Формули, установяващи връзката между ъглова скорост, ъглово ускорение и ъгъл на завъртане при равномерно ускорено движение в окръжност.

1.Равномерно движение около кръг– движение, при което материална точка преминава през равни интервали от време през равни сегменти от кръгова дъга, т.е. точката се движи в кръг с постоянна абсолютна скорост. В този случай скоростта е равна на отношението на дъгата на окръжност, измината от точката, към времето на движение, т.е.

и се нарича линейна скорост на движение в кръг.

Както при криволинейното движение, векторът на скоростта е насочен тангенциално към окръжността по посока на движението (фиг. 25).

2. Ъглова скорост при равномерно кръгово движение– отношение на ъгъла на завъртане на радиуса към времето на завъртане:

При равномерно кръгово движение ъгловата скорост е постоянна. В системата SI ъгловата скорост се измерва в (rad/s). Един радиан - рад е централният ъгъл, обхващащ дъга от окръжност с дължина, равна на радиуса. Пълният ъгъл съдържа радиани, т.е. за оборот радиусът се завърта на ъгъл от радиани.

3. Период на въртене– интервал от време T, през който материална точка прави един пълен оборот. В системата SI периодът се измерва в секунди.

4. Честота на въртене– броят на оборотите, направени за една секунда. В системата SI честотата се измерва в херци (1Hz = 1). Един херц е честотата, при която едно завъртане се извършва за една секунда. Лесно е да си го представим

Ако за време t дадена точка направи n оборота около кръг, тогава .

Познавайки периода и честотата на въртене, ъгловата скорост може да се изчисли по формулата:

5 Връзка между линейна скорост и ъглова скорост. Дължината на дъга от окръжност е равна на централния ъгъл, изразен в радиани, радиусът на окръжността, обхващаща дъгата. Сега записваме линейната скорост във формата

Често е удобно да се използват формулите: или Ъгловата скорост често се нарича циклична честота, а честотата се нарича линейна честота.

6. Центростремително ускорение. При равномерно движение по окръжност модулът на скоростта остава непроменен, но посоката му непрекъснато се променя (фиг. 26). Това означава, че едно тяло, което се движи равномерно в кръг, изпитва ускорение, което е насочено към центъра и се нарича центростремително ускорение.

Нека изминат разстояние, равно на дъга от окръжност за определен период от време. Нека преместим вектора, като го оставим успореден на себе си, така че началото му да съвпадне с началото на вектора в точка B. Модулът на изменение на скоростта е равен на , а модулът на центростремителното ускорение е равен на

На фиг.26 триъгълниците AOB и DVS са равнобедрени и ъглите при върховете O и B са равни, както и ъглите с взаимно перпендикулярни страни AO и OB.Това означава, че триъгълниците AOB и DVS са подобни. Следователно, ако, т.е. интервалът от време приема произволно малки стойности, тогава дъгата може да се счита приблизително равна на хордата AB, т.е. . Следователно можем да напишем Като се има предвид, че VD = , OA = R получаваме Умножавайки двете страни на последното равенство по , допълнително получаваме израза за модула на центростремителното ускорение при равномерно движение в окръжност: . Имайки предвид, че получаваме две често използвани формули:

И така, при равномерно движение около кръг центростремителното ускорение е постоянно по големина.

Лесно е да се разбере, че в границата на , ъгъл . Това означава, че ъглите в основата на DS на триъгълника ICE клонят към стойността и векторът на промяна на скоростта става перпендикулярен на вектора на скоростта, т.е. насочен радиално към центъра на кръга.

7. Еднакво редуващи се кръгови движения– кръгово движение, при което ъгловата скорост се променя еднакво за равни интервали от време.

8. Ъглово ускорение при равномерно кръгово движение– съотношението на изменението на ъгловата скорост към интервала от време, през който е настъпило това изменение, т.е.

където началната стойност на ъгловата скорост, крайната стойност на ъгловата скорост, ъгловото ускорение, в системата SI се измерва в . От последното равенство получаваме формули за изчисляване на ъгловата скорост

И ако .

Умножавайки двете страни на тези равенства по и вземайки предвид, че , е тангенциалното ускорение, т.е. ускорение, насочено тангенциално към кръга, получаваме формули за изчисляване на линейната скорост:

И ако .

9. Тангенциално ускорениечислено равна на изменението на скоростта за единица време и насочена по допирателната към окръжността. Ако >0, >0, тогава движението е равномерно ускорено. Ако<0 и <0 – движение.

10. Закон за равномерно ускорено движение в окръжност. Пътят, изминат по окръжност във времето при равномерно ускорено движение, се изчислява по формулата:

Замествайки , , и намалявайки с , получаваме закона за равномерно ускорено движение в окръжност:

Или ако.

Ако движението е равномерно бавно, т.е.<0, то

11.Пълно ускорение при равномерно ускорено кръгово движение. При равномерно ускорено движение в кръг центростремителното ускорение се увеличава с течение на времето, т.к Поради тангенциалното ускорение линейната скорост се увеличава. Много често центростремителното ускорение се нарича нормално и се обозначава като. Тъй като общото ускорение в даден момент се определя от Питагоровата теорема (фиг. 27).

12. Средна ъглова скорост при равномерно ускорено движение по окръжност. Средната линейна скорост при равномерно ускорено движение по окръжност е равна на . Замествайки тук и намалявайки с получаваме

Ако, тогава.

12. Формули, установяващи връзката между ъглова скорост, ъглово ускорение и ъгъл на завъртане при равномерно ускорено движение в окръжност.

Заместване на количествата , , , , във формулата

и намалявайки с , получаваме

Лекция 4. Динамика.

1. Динамика

2. Взаимодействие на телата.

3. Инертност. Принципът на инерцията.

4. Първи закон на Нютон.

5. Безплатна материална точка.

6. Инерциална отправна система.

7. Неинерциална отправна система.

8. Принципът на относителността на Галилей.

9. Галилееви трансформации.

11. Добавяне на сили.

13. Плътност на веществата.

14. Център на масата.

15. Втори закон на Нютон.

16. Единица сила.

17. Трети закон на Нютон

1. Динамикаима клон на механиката, който изучава механичното движение в зависимост от силите, които причиняват промяна в това движение.

2.Взаимодействия на телата. Телата могат да си взаимодействат както при пряк контакт, така и от разстояние чрез специален вид материя, наречена физическо поле.

Например, всички тела се привличат едно към друго и това привличане се осъществява чрез гравитационното поле, а силите на привличане се наричат ​​гравитационни.

Телата, носещи електрически заряд, взаимодействат чрез електрическо поле. Електрическите токове взаимодействат чрез магнитно поле. Тези сили се наричат ​​електромагнитни.

Елементарните частици взаимодействат чрез ядрени полета и тези сили се наричат ​​ядрени.

3.Инертност. През 4 век. пр.н.е д. Гръцкият философ Аристотел твърди, че причината за движението на едно тяло е силата, действаща от друго тяло или тела. В същото време, според движението на Аристотел, постоянната сила придава постоянна скорост на тялото и с прекратяване на действието на силата движението спира.

През 16 век Италианският физик Галилео Галилей, провеждайки експерименти с тела, търкалящи се по наклонена равнина и с падащи тела, показа, че постоянна сила (в този случай теглото на тялото) придава ускорение на тялото.

И така, въз основа на експерименти, Галилей показа, че силата е причината за ускоряването на телата. Нека представим разсъжденията на Галилей. Оставете много гладка топка да се търкаля по гладка хоризонтална равнина. Ако нищо не пречи на топката, тя може да се търкаля толкова дълго, колкото желае. Ако върху пътя на топката се изсипе тънък слой пясък, тя ще спре много скоро, т.к беше повлиян от силата на триене на пясъка.

Така Галилей стигна до формулировката на принципа на инерцията, според който материалното тяло поддържа състояние на покой или равномерно праволинейно движение, ако върху него не действат външни сили. Това свойство на материята често се нарича инерция, а движението на тялото без външни влияния се нарича движение по инерция.

4. Първият закон на Нютон. През 1687 г., въз основа на принципа на инерцията на Галилей, Нютон формулира първия закон на динамиката - първия закон на Нютон:

Материална точка (тяло) е в състояние на покой или равномерно праволинейно движение, ако върху нея не действат други тела или силите, действащи от други тела, са уравновесени, т.е. компенсиран.

5.Безплатна материална точка- материална точка, която не се влияе от други тела. Понякога казват - изолирана материална точка.

6. Инерциална референтна система (IRS)– отправна система, спрямо която изолирана материална точка се движи праволинейно и равномерно или е в покой.

Всяка референтна система, която се движи равномерно и праволинейно спрямо ISO, е инерционна,

Нека дадем друга формулировка на първия закон на Нютон: Има отправни системи, спрямо които свободната материална точка се движи праволинейно и равномерно или е в покой. Такива референтни системи се наричат ​​инерциални. Първият закон на Нютон често се нарича закон на инерцията.

На първия закон на Нютон може да се даде и следната формулировка: всяко материално тяло се съпротивлява на промяна в скоростта си. Това свойство на материята се нарича инерция.

С проявленията на този закон се сблъскваме всеки ден в градския транспорт. Когато автобусът внезапно набере скорост, ние сме притиснати към облегалката на седалката. Когато автобусът намалява, тялото ни се плъзга по посока на автобуса.

7. Неинерциална отправна система –референтна система, която се движи неравномерно спрямо ISO.

Тяло, което спрямо ISO е в състояние на покой или равномерно праволинейно движение. Той се движи неравномерно спрямо неинерциална отправна система.

Всяка въртяща се отправна система е неинерциална отправна система, т.к в тази система тялото изпитва центростремително ускорение.

Няма тела в природата или технологията, които биха могли да служат като ISO. Например Земята се върти около оста си и всяко тяло на нейната повърхност изпитва центростремително ускорение. Въпреки това, за сравнително кратки периоди от време референтната система, свързана със земната повърхност, може, до известно приближение, да се счита за ISO.

8.Принципът на относителността на Галилей. ISO може да бъде толкова сол, колкото искате. Следователно възниква въпросът: как изглеждат едни и същи механични явления в различни ISO? Възможно ли е чрез механични явления да се засече движението на ISO, в което се наблюдават.

Отговор на тези въпроси дава принципът на относителността на класическата механика, открит от Галилей.

Смисълът на принципа на относителността на класическата механика е твърдението: всички механични явления протичат по същия начин във всички инерционни отправни системи.

Този принцип може да се формулира по следния начин: всички закони на класическата механика се изразяват с едни и същи математически формули. С други думи, никакви механични експерименти няма да ни помогнат да открием движението на ISO. Това означава, че опитите за откриване на ISO движение са безсмислени.

Сблъскахме се с проявлението на принципа на относителността, докато пътувахме във влаковете. В момента, когато нашият влак стои на гарата и влакът, стоящ на съседния коловоз, бавно започва да се движи, тогава в първите моменти ни се струва, че нашият влак се движи. Но се случва и обратното, когато нашият влак плавно набира скорост, ни се струва, че съседният влак е започнал да се движи.

В горния пример принципът на относителността се проявява на малки интервали от време. С увеличаване на скоростта започваме да усещаме удари и люлеене на автомобила, т.е. референтната ни система става неинерционна.

Така че опитите за откриване на ISO движение са безсмислени. Следователно е абсолютно безразлично кой ISO се счита за неподвижен и кой се движи.

9. Галилееви трансформации. Нека два ISO се движат един спрямо друг със скорост. В съответствие с принципа на относителността можем да приемем, че ISO K е неподвижен, а ISO се движи относително със скорост. За простота приемаме, че съответните координатни оси на системите и са успоредни, а осите и съвпадат. Нека системите съвпадат в момента на началото и движението става по осите и , т.е. (фиг.28)

11. Добавяне на сили. Ако към една частица се приложат две сили, тогава получената сила е равна на тяхната векторна сила, т.е. диагонали на успоредник, изграден върху вектори и (фиг. 29).

Същото правило се прилага, когато дадена сила се разлага на две компоненти на силата. За да направите това, върху вектора на дадена сила се конструира успоредник, като по диагонал, чиито страни съвпадат с посоката на компонентите на силите, приложени към дадена частица.

Ако към частицата се приложат няколко сили, тогава получената сила е равна на геометричната сума на всички сили:

12.Тегло. Опитът показва, че отношението на модула на силата към модула на ускорението, което тази сила придава на тялото, е постоянна стойност за дадено тяло и се нарича маса на тялото:

От последното равенство следва, че колкото по-голяма е масата на тялото, толкова по-голяма сила трябва да се приложи, за да се промени скоростта му. Следователно, колкото по-голяма е масата на едно тяло, толкова по-инертно е то, т.е. масата е мярка за инертността на телата. Масата, определена по този начин, се нарича инерционна маса.

В системата SI масата се измерва в килограми (kg). Един килограм е масата на дестилирана вода в обем от един кубичен дециметър, взета при температура

13. Плътност на материята– масата на дадено вещество, съдържащо се в единица обем, или отношението на телесната маса към неговия обем

Плътността се измерва в () в системата SI. Познавайки плътността на тялото и неговия обем, можете да изчислите масата му по формулата. Познавайки плътността и масата на тялото, неговият обем се изчислява по формулата.

14.Център на масата- точка на тяло, която има свойството, че ако посоката на силата минава през тази точка, тялото се движи постъпателно. Ако посоката на действие не минава през центъра на масата, тогава тялото се движи, като същевременно се върти около своя център на масата

15. Втори закон на Нютон. В ISO сумата от силите, действащи върху тялото, е равна на произведението от масата на тялото и ускорението, придадено му от тази сила

16.Единица сила. В системата SI силата се измерва в нютони. Един нютон (n) е сила, която, действайки върху тяло с тегло един килограм, му придава ускорение. Ето защо .

17. Третият закон на Нютон. Силите, с които две тела действат едно върху друго, са равни по големина, противоположни по посока и действат по една права линия, свързваща тези тела.

Движение на тяло по окръжност с постоянна абсолютна скорост- това е движение, при което тялото описва еднакви дъги през всякакви равни интервали от време.

Определя се позицията на тялото върху кръга радиус вектор\(~\vec r\), изтеглен от центъра на кръга. Модулът на радиус вектора е равен на радиуса на окръжността Р(Фиг. 1).

През времето Δ Tтяло, движещо се от точка Аточно IN, прави изместване \(~\Delta \vec r\), равно на хордата AB, и изминава път, равен на дължината на дъгата л.

Радиус векторът се завърта на ъгъл Δ φ . Ъгълът се изразява в радиани.

Скоростта \(~\vec \upsilon\) на движение на тялото по траектория (окръжност) е насочена допирателно към траекторията. Нарича се линейна скорост. Модулът на линейната скорост е равен на отношението на дължината на кръговата дъга лкъм интервала от време Δ Tза които тази дъга е завършена:

\(~\upsilon = \frac(l)(\Delta t).\)

Скаларна физическа величина, числено равна на съотношението на ъгъла на завъртане на радиус вектора към периода от време, през който е настъпило това завъртане, се нарича ъглова скорост:

\(~\omega = \frac(\Delta \varphi)(\Delta t).\)

Единицата SI за ъглова скорост е радиан за секунда (rad/s).

При равномерно движение в кръг ъгловата скорост и модулът на линейната скорост са постоянни величини: ω = const; υ = конст.

Позицията на тялото може да се определи, ако модулът на радиус вектора \(~\vec r\) и ъгълът φ , която съставя с оста вол(ъглова координата). Ако в началния момент от време T 0 = 0 ъглова координата е φ 0 , и по време Tто е равно φ , тогава ъгълът на завъртане Δ φ радиус вектор за време \(~\Delta t = t - t_0 = t\) е равен на \(~\Delta \varphi = \varphi - \varphi_0\). Тогава от последната формула, която можем да получим кинематично уравнение на движение на материална точка по окръжност:

\(~\varphi = \varphi_0 + \omega t.\)

Позволява ви да определите позицията на тялото по всяко време T. Като се има предвид, че \(~\Delta \varphi = \frac(l)(R)\), получаваме\[~\omega = \frac(l)(R \Delta t) = \frac(\upsilon)(R) \Дясна стрелка\]

\(~\upsilon = \omega R\) - формула за връзката между линейната и ъгловата скорост.

Времеви интервал Τ през който тялото прави един пълен оборот се нарича период на въртене:

\(~T = \frac(\Delta t)(N),\)

Където н- брой обороти, направени от тялото за време Δ T.

През времето Δ T = Τ тялото изминава пътя \(~l = 2 \pi R\). следователно

\(~\upsilon = \frac(2 \pi R)(T); \\omega = \frac(2 \pi)(T) .\)

величина ν , обратната на периода, показваща колко оборота прави едно тяло за единица време, се нарича скорост на въртене:

\(~\nu = \frac(1)(T) = \frac(N)(\Delta t).\)

следователно

\(~\upsilon = 2 \pi \nu R; \\omega = 2 \pi \nu .\)

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средното училище: теория. Задачи. Тестове: Учебник. надбавка за институции, осигуряващи общо образование. среда, образование / Л. А. Аксенович, Н. Н. Ракина, К. С. Фарино; Изд. К. С. Фарино. - Мн.: Адукация и вяхване, 2004. - С. 18-19.

Теми на кодификатора на Единния държавен изпит: движение в кръг с постоянна абсолютна скорост, центростремително ускорение.

Равномерно движение около кръг - Това е доста прост пример за движение с вектор на ускорение, който зависи от времето.

Нека точката се върти по окръжност с радиус . Скоростта на точката е постоянна по абсолютна стойност и равна на . Скоростта се нарича линейна скоростточки.

Период на обръщение - това е времето на една пълна революция. За периода имаме очевидна формула:

. (1)

Честота е реципрочната стойност на периода:

Честотата показва колко пълни оборота прави една точка в секунда. Честотата се измерва в rps (обороти в секунда).

Нека, например,. Това означава, че през времето точката прави един завършен
оборот Тогава честотата е равна на: r/s; в секунда върхът прави 10 пълни оборота.

Ъглова скорост.

Нека разгледаме равномерното въртене на точка в декартова координатна система. Нека поставим началото на координатите в центъра на окръжността (фиг. 1).

Ориз. 1. Равномерно движение в кръг

Нека е началната позиция на точката; с други думи, в точката имаше координати. Оставете точката да се завърти под ъгъл и да заеме позиция.

Съотношението на ъгъла на въртене към времето се нарича ъглова скорост въртене на точки:

. (2)

Ъгълът обикновено се измерва в радиани, така че ъгловата скорост се измерва в rad/s. За време, равно на периода на въртене, точката се завърта на ъгъл. Ето защо

. (3)

Сравнявайки формули (1) и (3), получаваме връзката между линейната и ъгловата скорост:

. (4)

Закон за движението.

Нека сега намерим зависимостта на координатите на въртящата се точка от времето. Виждаме от фиг. 1 това

Но от формула (2) имаме: . следователно

. (5)

Формули (5) са решението на основната задача на механиката за равномерното движение на точка по окръжност.

Центростремително ускорение.

Сега се интересуваме от ускорението на точката на въртене. Може да се намери чрез диференциране на отношения (5) два пъти:

Като се вземат предвид формули (5), имаме:

(6)

Получените формули (6) могат да бъдат записани като едно векторно равенство:

(7)

където е радиус векторът на въртящата се точка.

Виждаме, че векторът на ускорението е насочен срещуположно на радиус вектора, т.е. към центъра на окръжността (виж фиг. 1). Следователно се нарича ускорението на точка, движеща се равномерно около окръжност центростремителен.

Освен това от формула (7) получаваме израз за модула на центростремителното ускорение:

(8)

Нека изразим ъгловата скорост от (4)

и го заместете в (8). Нека получим друга формула за центростремително ускорение.