Moto uniforme. Formula per moto uniforme.

La conoscenza del corso di fisica classica inizia con le leggi più semplici che obbediscono ai corpi che si muovono nello spazio. Il movimento rettilineo uniforme è il tipo più semplice di cambiamento nella posizione del corpo nello spazio. Tale movimento è studiato nella sezione cinematica.

Avversario di Aristotele

Galileo Galilei rimase negli annali della storia come uno dei più grandi naturalisti del tardo Rinascimento. Si azzardò a verificare le affermazioni di Aristotele - un'eresia inaudita in quei tempi, poiché l'insegnamento di questo antico saggio era fortemente sostenuto dalla chiesa. L'idea di movimento uniforme non è stata considerata allora - il corpo o si è mosso "generalmente" o era a riposo. Ci sono voluti numerosi esperimenti per spiegare la natura del movimento.

Esperimenti galileiani

Un classico esempio di studio del movimento fu il famoso esperimento Galileo, quando lanciò vari pesi con il famoso Torre pendente di Pisa. Come risultato di questo esperimento, è diventato chiaro che i corpi con diverse masse cadono alla stessa velocità. Successivamente, l'esperimento fu continuato sul piano orizzontale. Galileo suggerì che, in assenza di attriti, qualsiasi palla rotolasse lungo la diapositiva per un tempo arbitrariamente lungo, mentre la sua velocità sarebbe anche costante. Quindi, sperimentalmente, Galileo Galilei ha scoperto l'essenza della prima legge di Newton - in assenza di forze esterne, il corpo si muove in linea retta a una velocità costante. Il movimento uniforme rettilineo è l'espressione La prima legge di Newton. Attualmente, i vari tipi di movimento coinvolti in speciale sezione di fisica - cinematica. Tradotto dal greco, questo nome significa la dottrina del movimento.

Nuovo sistema di coordinate

L'analisi del moto uniforme sarebbe impossibile senza creare un nuovo principio per determinare la posizione dei corpi nello spazio. Ora lo chiamiamo un sistema di coordinate rettilineo. Il suo autore è il famoso filosofo e matematico René Descartes, grazie al quale chiamiamo il sistema di coordinate cartesiano. In questa forma, è molto conveniente rappresentare la traiettoria del corpo spazio tridimensionale e analizza questo movimento, legando la posizione del corpo agli assi coordinati. Il sistema di coordinate rettangolari è costituito da due a destra che si intersecano ad angolo retto. Il punto di intersezione viene generalmente considerato come l'origine delle misure. La linea orizzontale è chiamata ascissa, la linea verticale è l'ordinata. Dato che viviamo nello spazio tridimensionale, al sistema di coordinate del piano viene aggiunto un terzo asse - si chiama applicati.

Determinazione della velocità

La velocità non può essere misurata quando misuriamo la distanza e il tempo. Questo è sempre il valore della derivata, che è scritto come un rapporto. Nella forma più generale, la velocità del corpo è uguale al rapporto tra la distanza percorsa e il tempo trascorso. La formula per la velocità è:

Dove d è la distanza percorsa, t è il tempo trascorso.

La direzione influenza direttamente la designazione della velocità del vettore (il tempo di definizione della quantità è uno scalare, cioè non ha direzione).

Comprensione del moto uniforme

Con un movimento uniforme, il corpo si muove lungo una linea retta a una velocità costante. Poiché la velocità è una quantità vettoriale, le sue proprietà sono descritte non solo dal numero, ma anche dalla direzione. Pertanto, è meglio chiarire la definizione e dire che la velocità del moto rettilineo uniforme è costante in grandezza e direzione. Per descrivere il movimento uniforme rettilineo, è sufficiente utilizzare un sistema di coordinate cartesiane. In questo caso, l'asse OX verrà posizionato nella direzione del movimento.

Con uno spostamento uniforme, la posizione del corpo in qualsiasi momento è determinata da una sola coordinata, x. La direzione del movimento del corpo e il vettore della velocità sono diretti lungo l'asse x, con l'inizio del movimento può essere contato dal segno zero. Pertanto, l'analisi del movimento di un corpo nello spazio può essere ridotta alla proiezione della traiettoria del movimento sull'asse OX e descrivere il processo delle equazioni algebriche.

Moto uniforme in termini di algebra

Supponiamo che a un certo punto del tempo t _{1 il} corpo si trovi in ​​un punto sull'asse x, la cui coordinata sia x ₁ . A sua volta, il corpo cambierà la sua posizione per qualche tempo. Ora la coordinata della sua posizione nello spazio sarà x ₂ . Riducendo la considerazione del movimento del corpo alla sua posizione sull'asse delle coordinate, si può determinare che il percorso che il corpo ha percorso è uguale alla differenza tra le coordinate iniziale e finale. Algebricamente, questo è scritto come: Δs = x ₂ - x _1.

Importo di spostamento

Il valore che determina il movimento del corpo può essere maggiore o minore di 0. Tutto dipende dal modo in cui il corpo si sposta rispetto alla direzione dell'asse. In fisica, è possibile registrare sia lo spostamento negativo che quello positivo - tutto dipende dal sistema di coordinate scelto come riferimento. Il movimento uniforme rettilineo si verifica a una velocità descritta dalla formula:

In questo caso, la velocità sarà maggiore di zero, se il corpo si muove lungo l'asse OX da zero; meno di zero - se il movimento va da destra a sinistra sull'asse x.

Tale breve registrazione riflette l'essenza del moto rettilineo uniforme: qualunque cosa cambi le coordinate, la velocità del movimento rimane invariata.

Galileo, dobbiamo un'altra brillante idea. Analizzando il movimento del corpo in un mondo privo di attriti, lo scienziato ha insistito sul fatto che forze e velocità non dipendono l'una dall'altra. Questa brillante ipotesi si rifletteva in tutte le leggi di movimento esistenti. Quindi, le forze che agiscono sul corpo sono indipendenti l'una dall'altra e si comportano come se gli altri non esistessero. Applicando questa regola all'analisi del movimento del corpo, Galileo capì che tutta la meccanica di un processo può essere scomposta in forze che sono geometricamente (vettoriali) o lineari, se agiscono in una direzione. Approssimativamente sarà simile a questo:

Cosa significa qui il movimento uniforme? È molto semplice A distanze molto piccole nel percorso, la velocità del corpo può essere considerata come una traiettoria lineare uniforme. Quindi, c'è stata una brillante opportunità di studiare movimenti più complessi, riducendoli a quelli semplici. Così, è stato studiato il moto uniforme di un corpo lungo un cerchio.

Moto uniforme su un cerchio

Uniforme e movimento uniformemente accelerato può essere osservato nel movimento dei pianeti nelle loro orbite. In questo caso, il pianeta partecipa a due tipi di movimenti indipendenti: si muove uniformemente attorno alla circonferenza e allo stesso tempo si muove alla stessa velocità verso il Sole. Un movimento così complesso è spiegato dalle forze che agiscono sui pianeti. Il diagramma dell'impatto delle forze planetarie è mostrato nella figura:

Come puoi vedere, il pianeta è coinvolto in due diversi movimenti. L'aggiunta geometrica delle velocità ci darà la velocità del pianeta su un determinato segmento del percorso.

Il movimento uniforme è la base per ulteriori studi sulla cinematica e sulla fisica in generale. Questo è un processo elementare a cui possono essere ridotti movimenti molto più complessi. Ma in fisica, come altrove, il grande inizia con piccole cose, e lanciando astronavi nello spazio senz'aria, manovrando sottomarini, non bisogna dimenticare quei semplici esperimenti sui quali Galileo mise alla prova le sue scoperte.