Chuyển động của cơ thể dưới tác động của trọng lực: một định nghĩa của công thức

Body phong trào dưới lực hấp dẫn là một chủ đề trung tâm trong vật lý năng động. phần đó được dựa trên sự năng động của ba định luật Newton, ông biết cậu học trò thậm chí bình thường. Hãy cố gắng tìm hiểu vấn đề này kỹ lưỡng, và một bài báo mô tả chi tiết từng ví dụ sẽ giúp chúng ta thực hiện việc nghiên cứu chuyển động cơ thể dưới lực hấp dẫn là có ích.

Một chút lịch sử

Từ thời xa xưa, người ta tò mò xem các sự kiện khác nhau diễn ra trong cuộc sống của chúng tôi. Nhân loại trong một thời gian dài không thể hiểu được nguyên tắc và sự sắp xếp của nhiều hệ thống, tuy nhiên, một chặng đường dài để khám phá thế giới xung quanh dẫn tổ tiên của chúng tôi để cuộc cách mạng khoa học. Trong những ngày này khi công nghệ đang phát triển với tốc độ đáng kinh ngạc, mọi người hầu như không suy nghĩ về làm thế nào để hoạt động này hay khác cơ chế.

Trong khi đó, tổ tiên của chúng tôi đã luôn luôn được quan tâm trong câu đố quá trình tự nhiên và cấu trúc của thế giới, tìm kiếm câu trả lời cho những câu hỏi khó khăn nhất, và không ngừng học hỏi, nhưng không tìm thấy câu trả lời. Ví dụ, các nhà khoa học nổi tiếng Galileo Galilei trong thế kỷ 16 để đặt một câu hỏi: "Tại sao cơ thể luôn rơi xuống, những gì là động lực thu hút họ xuống đất" Năm 1589 ông đã thực hiện một loạt các thí nghiệm, kết quả trong số đó được chứng minh là rất có giá trị. Ông đã nghiên cứu một cách chi tiết pháp luật của rơi tự do của các cơ quan khác nhau, ném các đối tượng từ tháp nổi tiếng ở Pisa. Các luật, mà ông dẫn dắt, đã được cải thiện và các công thức mô tả chi tiết một nhà khoa học nổi tiếng người Anh - Sir Isaakom Nyutonom. Rằng ông sở hữu ba của pháp luật, mà là dựa trên hầu như tất cả vật lý hiện đại.

Thực tế là các định luật chuyển động của các cơ quan, mô tả hơn 500 năm trước đây, có liên quan cho đến ngày nay, đó là hành tinh của chúng ta là tuân theo luật pháp tương tự. Con người hiện đại phải có ít nhất một cách hời hợt xem xét các nguyên tắc cơ bản của sự sắp xếp của thế giới.

khái niệm cơ bản của động lực và hỗ trợ

Để hiểu đầy đủ các nguyên tắc của phong trào này, trước tiên bạn nên làm quen với một số khái niệm. Do đó, các từ ngữ lý thuyết cần thiết nhất:

• Tương tác - là tác động của các cơ quan với nhau, trong đó sự thay đổi xảy ra hoặc đầu phong trào của họ tương đối với nhau. Có bốn loại tương tác: điện từ, yếu, mạnh mẽ và hấp dẫn.
• Tốc độ - một đại lượng vật lý cho thấy tốc độ mà cơ thể di chuyển. Tốc độ là một vector, tức là, không chỉ có giá trị mà còn hướng.
• Acceleration - số lượng mà cho chúng ta thấy tốc độ thay đổi của vận tốc của cơ thể trong một khoảng thời gian. Nó cũng là một đại lượng vectơ.
• Quỹ đạo của con đường - một đường cong, và đôi khi - một đường thẳng này sẽ phác họa cơ thể chuyển động. Với một con đường chuyển động thẳng thống nhất có thể trùng với giá trị dịch chuyển.
• Path - một con đường dài, có nghĩa là, càng nhiều càng tốt cho cơ thể được tổ chức trong một khoảng thời gian nhất định.
• hệ thống quán tính tham khảo - một môi trường mà bạn đang luật đầu tiên của Newton, có nghĩa là, cơ thể duy trì được đà tăng trưởng, với điều kiện là hoàn toàn vắng mặt bất kỳ lực lượng bên ngoài.

Các khái niệm trên là đủ để thành thạo vẽ hoặc trình người đứng đầu của mô phỏng chuyển động cơ thể dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn.

Ý anh là gì sức mạnh?

Chúng ta hãy chuyển sang khái niệm cơ bản về chủ đề của chúng tôi. Như vậy, sức mạnh - đó là giá trị, ý nghĩa trong đó là tác động hay ảnh hưởng của một thân thể trên một số lượng. Một lực hấp dẫn - là lực lượng đóng vai trò trên hoàn toàn tất cả các cơ thể nằm trên hoặc gần bề mặt của hành tinh chúng ta. Câu hỏi đặt ra là: nơi nào quyền lực này giống nhau không? Câu trả lời nằm trong luật vạn vật hấp dẫn.

lực hấp dẫn là gì?

Trên bất kỳ cơ thể bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của Trái Đất, mang đến cho nó một gia tốc nhất định. Lực hấp dẫn luôn luôn là hướng thẳng đứng xuống đến trung tâm của hành tinh. Nói cách khác, lực hấp dẫn kéo đối tượng về phía trái đất, đó là lý do tại sao mọi thứ luôn luôn rơi xuống. Nó chỉ ra rằng lực hấp dẫn - đây là một trường hợp đặc biệt của lực hấp dẫn. Newton đưa một trong những công thức chính cho việc tìm kiếm một lực hấp dẫn giữa hai cơ quan. Nó trông giống như sau: F = G * (m ₁ x m ₂₎ / R ^2.

gia tốc do trọng lực là gì?

Cơ thể, được phát hành từ một độ cao nhất định, luôn bay xuống dưới lực hấp dẫn. Chuyển động của cơ thể dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn theo chiều dọc lên xuống có thể được mô tả bởi các phương trình liên tục mà cơ bản sẽ là giá trị của sự tăng tốc "g". Giá trị này được xác định độc quyền bởi lực hấp dẫn, và giá trị của nó là xấp xỉ bằng 9,8 m / s ^2. Nó chỉ ra rằng cơ thể được đúc từ một chiều cao của vận tốc ban đầu bằng không, sẽ di chuyển xuống đến giá trị của gia tốc "g".

Chuyển động của cơ thể dưới tác động của trọng lực: công thức để giải quyết

Công thức cơ bản của phát hiện lực hấp dẫn như sau: F _{trọng lực} = m x g, nơi m - là khối lượng của cơ thể mà trên đó các hành vi vũ lực, và "g" - tăng tốc rơi tự do (để đơn giản hóa các nhiệm vụ nó được coi là tương đương với 10 m / s ²⁾ .

Có một số công thức sử dụng cho việc tìm kiếm một ẩn số đặc biệt với các chuyển động tự do trong cơ thể. Ví dụ, để tính toán đường đi qua bởi cơ thể, nó là cần thiết để thay thế các giá trị được biết đến trong công thức này: S = V ₀ x t + a x t ^2/2 (đường dẫn tương đương với tổng sản phẩm của vận tốc ban đầu nhân với thời gian và sự tăng tốc đồng thời bình, chia cho 2).

Các phương trình để mô tả chuyển động thẳng đứng của cơ thể

Chuyển động của cơ thể dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn theo chiều dọc để phương trình, đó là như sau: x = x ₀ + v ₀ x t + a x t ^2/2 Sử dụng biểu thức này, người ta có thể tìm ra tọa độ của cơ thể tại một thời điểm gọi. Nó là cần thiết chỉ đơn giản là để thay thế một giá trị vấn đề đã biết: bắt đầu từ vị trí, tốc độ ban đầu (nếu cơ thể không chỉ đơn giản là phát hành, và đẩy với một lực lượng nhất định) và khả năng tăng tốc, trong trường hợp này nó tương đương với gia tốc g.

Trong cùng một cách có thể được tìm thấy và vận tốc của cơ thể trong đó di chuyển dưới tác động của trọng lực. Các biểu hiện cho việc tìm kiếm số lượng chưa biết bất cứ lúc nào: v = v ₀ + g x t (giá trị ban đầu của tốc độ có thể bằng số không, sau đó tốc độ sẽ bằng sản phẩm của gia tốc trọng trường bởi giá trị của thời gian mà cơ thể tạo ra một phong trào).

Sự chuyển động của cơ thể dưới tác động của trọng lực: thách thức và giải pháp

Trong việc giải quyết nhiều vấn đề liên quan đến trọng lực, chúng tôi đề nghị phương án sau:

1. Xác định cho mình một quy chiếu quán tính thuận tiện tham khảo thường được thực hiện để chọn Trái đất vì nó đáp ứng nhiều yêu cầu của tiêu chuẩn ISO.
2. Vẽ một bản vẽ nhỏ hay một bức tranh, trong đó mô tả các lực lượng chính tác động lên cơ thể. Chuyển động của cơ thể dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn giả định một phác thảo hoặc biểu đồ chỉ ra sự chỉ đạo, trong đó cơ thể di chuyển, nếu nó hoạt động tăng tốc bằng g.
3. Sau đó, chọn hướng cho các lực lượng và gia tốc thu được dự án.
4. Ghi lại số lượng không rõ và xác định hướng của họ.
5. Cuối cùng, sử dụng công thức trên để giải quyết vấn đề, để tính toán tất cả các ẩn số bằng cách thay thế các dữ liệu vào phương trình cho việc tìm kiếm sự tăng tốc và quãng đường đi.

giải pháp chìa khóa trao tay nhiệm vụ dễ dàng

Khi nói đến một hiện tượng như phong trào cơ thể dưới tác động của trọng lực, để xác định cách thực tiễn cách để giải quyết nhiệm vụ có thể khó khăn. Tuy nhiên, có một số thủ thuật sử dụng mà bạn có thể dễ dàng giải quyết ngay cả những nhiệm vụ khó khăn nhất. Vì vậy, chúng tôi giải thích các ví dụ sống động của cách giải quyết này hay vấn đề đó. Hãy bắt đầu với một cách dễ dàng để hiểu được vấn đề.

Một cơ thể giải phóng từ độ cao 20 m không có vận tốc ban đầu. Xác định cho bao nhiêu thời gian nó đạt đến bề mặt trái đất.

Giải pháp: chúng ta đều biết con đường đi qua bởi cơ thể, nó được biết rằng vận tốc ban đầu bằng 0. Ngoài ra, chúng ta có thể xác định rằng cơ thể tác động lên chỉ có lực hấp dẫn, nó chỉ ra rằng sự chuyển động của cơ thể dưới tác động của trọng lực, và do đó bạn nên sử dụng công thức sau: S = V ₀ x t + a x t ^2/2. Vì trong trường hợp của chúng tôi a = g, sau đó sau một số biến đổi ta được phương trình sau: S = g x t ² / 2. Bây giờ nó vẫn chỉ có thời gian nhanh thông qua công thức này, chúng ta thấy rằng t ² = 2S / g. Thay các giá trị đã biết (trong trường hợp này giả định rằng g = 10 m / s ²⁾ t ² = 2 x 20/10 = 4. Do đó, t = 2 s.

Vì vậy, câu trả lời của chúng tôi: cơ thể rơi xuống đất trong 2 giây.

Lừa để giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng, như sau: nó có thể được nhìn thấy rằng phong trào cơ thể được mô tả trong các vấn đề sau đây xảy ra theo một chiều (chiều dọc xuống phía dưới). Nó rất giống với những chuyển động đều được tăng tốc, kể từ khi cơ thể không có lực lượng khác so với lực hấp dẫn (lực cản không khí được bỏ qua). Bởi vì điều này chúng ta có thể sử dụng công thức cho việc tìm kiếm một con đường dễ dàng tại chuyển động tăng tốc thống nhất, đi qua sự sắp xếp hình ảnh bản vẽ tác động lên các lực lượng cơ thể.

Một ví dụ về những nhiệm vụ khó khăn hơn

Bây giờ chúng ta hãy xem làm thế nào tốt nhất để giải quyết vấn đề trên chuyển động cơ thể bằng trọng lực, nếu cơ thể không di chuyển theo chiều dọc, nhưng có một phong trào phức tạp hơn.

Ví dụ, công việc tiếp theo. Một số đối tượng di chuyển khối lượng m với một gia tốc không rõ xuống mặt phẳng nghiêng, hệ số ma sát bằng k. Xác định giá trị của gia tốc, trong đó có sẵn trong chuyển động của cơ thể khi α góc nghiêng được biết đến.

Giải pháp: Nó là cần thiết để tận dụng lợi thế của kế hoạch, được mô tả ở trên. Lễ bốc thăm đầu tiên vẽ một mặt phẳng nghiêng với hình ảnh cơ thể và tất cả các lực tác dụng lên nó. Nó chỉ ra rằng nó có ba thành phần: lực hấp dẫn, ma sát và các lực lượng phản ứng sàn. Có vẻ phương trình tổng quát như lực lượng kết quả: F _{ma sát} + N + mg = ma.

Điểm nổi bật chính của vấn đề là điều kiện của góc nghiêng α. Khi chiếu lực tác dụng lên trục ox và trục oy, tình trạng này phải được đưa vào tài khoản, sau đó chúng tôi nhận được biểu thức sau đây: mg α x sin - F _{ma sát} = ma (trục bò) và N - mg x cos α = F _{ma sát} (đối với oy trục) .

F _{ma sát} có thể dễ dàng tính toán bằng cách tìm các lực lượng công thức ma sát, nó là bằng k x mg (hệ số ma sát nhân với sản phẩm của trọng lượng và gia tốc trọng trường). Sau khi tất cả các tính toán vẫn chỉ thay thế các giá trị thu được vào công thức, chúng ta có được một phương trình đơn giản cho việc tính toán khả năng tăng tốc mà cơ thể di chuyển dọc theo mặt phẳng nghiêng.