Gibanje telesa pod vplivom gravitacije: opredelitev s formulo

gibanje telesa težnosti je osrednja tema v dinamičnem fizike. To poglavje temelji na dinamiko treh zakonov Newton, ve tudi navaden šolarček. Poskusimo razumeti zadevo temeljito, in članek, ki podrobno opisuje vsak primer nam bo pomagalo, da bi študijo gibanja telesa pod silo težnosti kot koristno.

Malo zgodovine

Od nekdaj so ljudje radovedno opazoval različne dogodke, ki se odvijajo v našem življenju. Človeštvo že dolgo časa ni mogel razumeti načela in ureditev številnih sistemov, pa je dolga pot, raziskujejo svet okoli vodila naše prednike do znanstvene revolucije. V teh dneh, ko je tehnologija v razvoju, z neverjetno hitrostjo, ljudje skoraj ne razmišljam o tem, kako upravljati teh ali drugih mehanizmov.

Medtem pa so naši predniki že od nekdaj zanima v ugankah naravnimi procesi in struktura sveta, ki išče odgovore na najtežja vprašanja, in ni prenehal, da se naučijo, še niso našli odgovore. Na primer, slavni znanstvenik Galileo Galilei v 16. stoletju, da zastavite vprašanje: "? Zakaj je telo vedno pade na tla, kar je sila, ki jih privlači na tla" Leta 1589 je posnel niz poskusov, katerih rezultati se izkazali za zelo koristne. Študiral je podrobno zakonodaje prostem padu različnih organov, metanje predmetov iz znamenitega stolpa v Pisi. Zakoni, ki jih je vodil, so se izboljšale in formule podrobneje opisano v drugi znani britanski znanstvenik - Sir Isaakom Nyutonom. Ta ima v lasti tri zakona, ki temelji na praktično vse sodobne fizike.

Dejstvo, da so zakoni gibanja teles, opisano pred več kot 500 leti, so pomembni za danes, je, da je naš planet veljajo enaki zakoni. Sodobni človek mora biti vsaj površno pregledati temeljna načela ureditve sveta.

Osnove dinamike in podpore

Da bi v celoti razumeli načela tega gibanja, bi morali najprej seznaniti z nekaterimi koncepti. Tako so najbolj potrebne teoretične pogoji:

• Interakcija - je vpliv organov pred seboj, v katerem pride do spremembe ali začetka njihovega gibanja glede na drugega. Obstajajo štiri vrste interakcije: elektromagnetna, šibka, močna in gravitacijska.
• Hitrost - fizikalna količina, ki kaže hitrost, s katero se telo premika. Hitrost je vektor, tj, je ne samo vrednost, ampak tudi smer.
• Pospešek - količina, ki nam pokaže stopnjo spremembe hitrosti telesa v določenem časovnem obdobju. Prav tako je vektorska količina.
• Krivulja poti - krivulje, in včasih - ravne linije, ki prikazuje telo v gibanju. Z enotno premočrtnega gibanja sredino lahko sovpada z vrednostjo izpodrivanja.
• Pot - dolžina poti, ki je, tako kot v telesu je imela za določen čas.
• Inercialni referenčni sistem - okolje, v katerem ste prvi Newtonov zakon, to pomeni, telo ohranja svoj zagon, pod pogojem, da so popolnoma odsotni vse zunanje sile.

Omenjene pojme je dovolj kompetentno pripravi ali pošljete na čelu simulacije telesa gibanja pod vplivom gravitacije.

Kaj misliš moč?

Pojdimo na osnovni koncept našega teme. Tako je moč - to je vrednost, katerega pomen je vpliv ali vpliv enega telesa na drugega kvantitativno. Težnostno - je sila, ki deluje na absolutno vsako telo, ki se nahaja na ali blizu površine našega planeta. Vprašanje je, če pa to isto moč? Odgovor se skriva v zakonu univerzalne gravitacije.

Kaj je teža?

Na vsakem telesu vpliva gravitacijska sila Zemlje, ki mu daje določeno pospešek. Gravitacija je vedno navpični smeri navzdol do središča planeta. Z drugimi besedami, sila gravitacije potegne predmetov v smeri Zemlje, zato se stvari vedno pade dol. Izkazalo se je, da je sila teže - to je poseben primer gravitacijske sile. Newton prinesel eden od glavnih formul za iskanje atrakcija silo med obema organoma. Izgleda torej: F = G * (M ₁ x m ₂₎ / ^R2.

Kaj je gravitacijski pospešek?

Telo, ki je izšla iz določene višine, vedno plujejo navzdol pod silo težnosti. Gibanje telesa pod vplivom gravitacije navpično navzgor in navzdol lahko opišemo z enačbami, kjer bo osnovna konstanta je vrednost pospeška "g". Ta vrednost je določena samo s silo gravitacije, in njegova vrednost je približno enaka 9,8 m / s ^2. Izkazalo se je, da je telo odda z višine ničelni začetni hitrosti, se bo znižala na vrednost pospeška "g".

Gibanje telesa pod vplivom gravitacije: Formula za reševanje

Osnovna formula gravitacijo ugotovitev je naslednji: F _masa = m x g, pri čemer je m - je masa telesa, na katerega akti sile in "g" - prosti pad pospešek (poenostaviti naloge se šteje, da je enaka 10 m / s ²⁾ .

Obstaja več formule, ki se uporabljajo za iskanje določenega neznano s prostim gibanjem telesa. Na primer, za izračun poti, ki jih telo prečka, je treba nadomestiti znane vrednosti v tej formuli: S = V ₀ x T + A x t ^2/2 (pot enaka vsoti produktov začetne hitrosti pomnoženo s časom pospešek v času kvadratna deljeno z 2).

Enačbe za opisovanje navpično telesa

Gibanje telesa pod vplivom težnosti navpično na enačbi, ki je, kot sledi: x = x ₀ + proti ₀ x t + A x t ^2/2 Uporaba tega izraza, je mogoče najti koordinate telesa pri znanem času. Treba je preprosto nadomestiti znana težava vrednosti: začetni položaj, začetna stopnja (če je telo preprosto ne sprosti, in potisnil z določeno silo) in pospeška, v tem primeru je enak pospešek g.

Na enak način je mogoče najti in hitrost telesa, ki se giblje pod vplivom gravitacije. Izraz za iskanje neznane količine kadarkoli: v = v ₀ + g, x t (začetna vrednost hitrosti lahko enaka nič, potem bo hitrost enaka zmnožku gravitacijskemu pospešku z vrednostjo obdobja, v katerem telo gibanje).

Gibanje teles pod vplivom gravitacije: izzivi in rešitve

Pri reševanju številnih težav, povezanih s težo, vam predlagamo naslednje načrt:

1. Same določati priročno inercialni opazovalni sistem je običajno narejen izbrati Zemljo, ker izpolnjuje številne zahteve standarda ISO.
2. Narišite majhno risbo ali sliko, ki prikazuje glavne sile, ki delujejo na telo. Gibanje telesa pod vplivom težnosti zavzame skico ali diagram, ki kaže smer, v kateri telo premika, če deluje pospešek enak g.
3. Nato izberite smer, da projicira sile in pospeške pridobljene.
4. Snemanje neznane količine in določiti njihovo smer.
5. Končno, z uporabo zgornje formule za reševanje problemov, za izračun vse neznanke z nadomestitvijo podatke v enačbo za iskanje pospešek in prevoženo razdaljo.

Rešitev na ključ lahka naloga

Ko gre za tak pojav, kot je gibanje telesa pod vplivom gravitacije, da se ugotovi, kako praktičen način za rešitev naloge je lahko težavno. Vendar pa obstaja nekaj trikov, s pomočjo katere lahko enostavno rešiti še tako težko nalogo. Torej, mi razloži, da življenjske primere, kako to, ali ta problem rešiti. Začnimo z enostavno razumeti problem.

Telo sprosti z višine 20 m brez začetne hitrosti. Ugotovite, za koliko časa, da doseže površino zemlje.

Rešitev: vemo, da pot, ki ga telo prečka, je znano, da je začetna hitrost enaka 0. Prav tako lahko ugotovimo, da je telo le sila teže akti, se izkaže, da je to gibanje telesa pod vplivom gravitacije, zato jo je treba uporabiti to enačbo: S = V ₀ x T + A x t ^2/2. Ker je v našem primeru a = g, nato po nekaj transformacijah dobimo naslednjo enačbo: S = g x ^t2 / 2. Zdaj ostane samo izrecno čas skozi to formulo, smo ugotovili, ^T2 = 2S / g. S substitucijo poznani vrednosti (v tem primeru prevzame to g = 10 m / s ^{2) T2} = 2 x 20/10 = 4. Zato je t = 2 s.

Torej, naš odgovor: telo padec na tla za 2 sekundi.

Napeljevanje na hitro rešitev problema, je naslednja: je razvidno, da pride do gibanja telesa je prikazano v naslednji problem v eni smeri (navpično navzdol). To je zelo podoben enakomerno pospešeno gibanje, saj telo ni, razen sile teže sile (je sila zračnega upora zanemarjeno). Zaradi tega lahko uporabimo formulo za iskanje enostavno pot pri enakomerno pospešenem gibanju, ki poteka razporeditev slike risbe, ki deluje na telo sil.

Primer težjih nalog

Zdaj pa poglejmo, kako najbolje rešiti problem na gibanje telesa s pomočjo gravitacije, če telo ne premika navpično, vendar ima bolj zapleteno gibanje.

Na primer, naslednja naloga. Vsaka objekt premika mase M z neznano pospeškom navzdol nagnjeno ploskev, koeficient trenja je enaka k. Določite vrednost pospeška, ki je na voljo med gibanjem telesa, ko je naklonski kot α znan.

Rešitev: Potrebno je izkoristiti načrta, ki je opisan zgoraj. Prvo žrebanje risanje nagnjeno ploskev s telesno podobo in vse sile, ki delujejo na njem. Izkazalo se je, da ima tri dele: na silo gravitacije, trenja in talne reakcijske sile. Videti je splošno enačbo rezultante sil: F _trenja + N + mg = ma.

Vrhunec problem je stanje naklon kot a. Pri projektiranju sile na vola osi in OY osi, mora ta pogoj treba upoštevati, dobimo naslednjo enačbo: mg x sin a - F _trenja = ma (os vola) in N - mg x cos α = F _trenja (za OY os) .

F _trenja se lahko izračuna z iskanjem formulo torne sile v je enak k x mg (torni koeficient pomnoženo s produktom teže in gravitacijski pospešek). Po vseh izračuni ostanejo le s substitucijo dobljene vrednosti v formuli dobimo poenostavljeno enačbo za izračun pospeška na katero se telo premika vzdolž nagnjene ravnine.