Moto uniformemente accelerato. Compiti e formule

La caratteristica più importante del movimento del corpo è la sua velocità. Conoscendolo, così come alcuni altri parametri, possiamo sempre determinare il tempo di movimento, la distanza percorsa, la velocità iniziale iniziale e l'accelerazione. Il movimento altrettanto accelerato è solo un tipo di movimento. Di solito si verifica in problemi di fisica dalla sezione cinematica. In tali compiti, il corpo è preso per punto materiale che semplifica enormemente tutti i calcoli.

Velocità. accelerazione

Prima di tutto, vorrei attirare l'attenzione del lettore sul fatto che queste due grandezze fisiche non sono scalari, ma vettoriali. E questo significa che quando si risolve un certo tipo di problemi, è necessario prestare attenzione a quale tipo di accelerazione il corpo ha nei termini del segno, e anche quale sia il vettore della velocità del corpo stesso. In generale, nei momenti di un piano esclusivamente matematico, tali momenti sono omessi, ma in fisica, questo è abbastanza importante, perché nella cinematica, a causa di un segno erroneamente dato, la risposta potrebbe essere errata.

esempi

Ad esempio, puoi eseguire un movimento uniformemente accelerato e altrettanto lento. Il moto uniformemente accelerato è caratterizzato, come è noto, dall'accelerazione del corpo. L'accelerazione rimane costante, ma la velocità aumenta continuamente ad ogni singolo punto nel tempo. E con altrettanto lento movimento, l'accelerazione ha un valore negativo, la velocità del corpo diminuisce continuamente. Questi due tipi di accelerazione sono alla base di molti problemi fisici e sono abbastanza spesso incontrati nei problemi della prima parte dei test in fisica.

Esempio di moto uniformemente accelerato

Movimento altrettanto accelerato che incontriamo ogni giorno ovunque. Nessuna macchina si muove in modo uniforme nella vita reale. Anche se il tachimetro mostra esattamente 6 chilometri all'ora, dovrebbe essere chiaro che non è proprio così. Prima di tutto, se analizziamo questo problema da un punto di vista tecnico, il primo parametro che darà un'imprecisione sarà il dispositivo. Piuttosto, il suo errore.

Li incontriamo in tutto strumenti di misura e controllo. La stessa linea Prendi una decina di pezzi almeno uguali (15 centimetri ciascuno, ad esempio) righelli, anche se diversi (15, 30, 45, 50 centimetri). Attaccali tra loro e noterai che ci sono piccole imprecisioni e le loro scale non corrispondono abbastanza. Questo è l'errore. In questo caso, sarà pari alla metà del prezzo di divisione, come con altri strumenti che producono determinati valori.

Il secondo fattore che darà imprecisione è la scala del dispositivo. Il tachimetro non tiene conto di valori come mezzo chilometro, un secondo chilometro e così via. Notare sul dispositivo è un occhio abbastanza duro. Quasi impossibile Ma c'è un cambio di velocità. Lasciare una quantità così piccola, ma ancora. Quindi, sarà un moto uniformemente accelerato e non uniforme. Lo stesso si può dire del solito passo. Andiamo, diciamo, camminiamo e qualcuno dice: la nostra velocità è di 5 chilometri all'ora. Ma questo non è del tutto vero, e perché, è stato detto un po 'più alto.

Accelerazione del corpo

L'accelerazione può essere positiva e negativa. Questo è stato menzionato prima. Aggiungiamo che l'accelerazione è una quantità vettoriale che è numericamente uguale al cambio di velocità in un certo periodo di tempo. Cioè, attraverso la formula, può essere designato come segue: a = dV / dt, dove dV è la variazione di velocità, dt è l'intervallo di tempo (cambio di tempo).

sfumature

Immediatamente, potrebbe sorgere la domanda su come l'accelerazione in questa situazione potrebbe essere negativa. Quelle persone che fanno una domanda simile la motivano con il fatto che anche la velocità non può essere negativa, non quella volta. In realtà, il tempo non può essere davvero negativo. Ma spesso si dimentica che la velocità può assumere valori negativi. Questa è una quantità di vettori, non dimenticartene! Il tutto, probabilmente, negli stereotipi e nel pensare scorretto.

Quindi, per risolvere i problemi è sufficiente capire una cosa: l'accelerazione sarà positiva se il corpo accelera. E sarà negativo se il corpo rallenta. Questo è tutto, abbastanza semplice. Il pensiero logico più semplice o la capacità di vedere tra le linee sarà già, in effetti, parte della soluzione di un problema fisico legato alla velocità e all'accelerazione. Un caso speciale è accelerazione gravitazionale e non può essere negativo.

Formula. Problem solving

Dovrebbe essere chiaro che i compiti relativi alla velocità e all'accelerazione non sono solo pratici, ma anche teorici. Pertanto, li analizzeremo e, se possibile, cercheremo di spiegare perché questa o quella risposta sia corretta o, al contrario, sbagliata.

Problema teorico

Molto spesso negli esami di fisica del 9 ° e 11 ° grado si possono rispondere a tali domande: "Come si comporterà il corpo se la somma di tutte le forze che agiscono su di esso è pari a zero?". In realtà, la formulazione della domanda potrebbe essere molto diversa, ma la risposta è sempre la stessa. Qui, la prima cosa da fare è avviare gli edifici di superficie e il pensiero logico ordinario.

Alla scelta dello studente vengono date 4 risposte. Primo: "la velocità sarà zero". Il secondo: "la velocità del corpo diminuisce per un periodo di tempo". Terzo: "la velocità del corpo è costante, ma non è esattamente zero". Quarto: "la velocità può avere qualsiasi valore, ma in ogni momento sarà costante".

La risposta corretta qui è, ovviamente, la quarta. Ora vediamo perché. Proviamo a considerare tutte le opzioni a turno. Come è noto, la somma di tutte le forze che agiscono su un corpo è il prodotto della massa e dell'accelerazione. Ma la massa rimane costante, la scartiamo. Cioè, se la somma di tutte le forze è zero, anche l'accelerazione sarà zero.

Quindi, supponi che la velocità sia zero. Ma questo non può essere, dal momento che abbiamo zero accelerazioni. Puramente fisicamente, questo è ammissibile, ma non in questo caso, poiché ora stiamo parlando di qualcos'altro. Lascia che la velocità del corpo diminuisca per un periodo di tempo. Ma come può diminuire se l'accelerazione è costante ed è zero? Non ci sono ragioni e prerequisiti per diminuire o aumentare la velocità. Pertanto, ignoriamo la seconda opzione.

Supponiamo che la velocità del corpo sia costante, ma non è esattamente zero. Sarà davvero costante a causa del fatto che l'accelerazione è semplicemente assente. Ma non possiamo dire con certezza che la velocità sarà diversa da zero. Ma la quarta opzione - proprio nella mela. La velocità può essere qualsiasi, ma poiché non c'è accelerazione, sarà costante nel tempo.

Compito pratico

Determina quale percorso il corpo ha percorso in un determinato periodo di tempo t1-t2 (t1 = 0 secondi, t2 = 2 secondi) se sono disponibili i seguenti dati. La velocità iniziale del corpo nell'intervallo da 0 a 1 secondo è 0 metri al secondo, la velocità finale è di 2 metri al secondo. La velocità del corpo a partire da 2 secondi è pari a 2 metri al secondo.

Risolvere un problema simile è abbastanza semplice, devi solo coglierne l'essenza. Quindi, devi trovare un modo. Bene, iniziamo a cercarlo, dopo aver selezionato due aree. È facile vedere che la prima parte del percorso (da 0 a 1 secondo) il corpo passa in modo uniforme accelerato, come dimostra l'aumento della sua velocità. Quindi troveremo questa accelerazione. Può essere espresso come la differenza di velocità divisa per il tempo di movimento. L'accelerazione sarà (2-0) / 1 = 2 metri al secondo al quadrato.

Di conseguenza, la distanza percorsa sulla prima tratta del percorso S sarà uguale a: S = V0t + at ^ 2/2 = 0 * 1 + 2 * 1 ^ 2/2 = 0 + 1 = 1 metro. Nella seconda parte del percorso nel periodo da 1 secondo a 2 secondi, il corpo si muove in modo uniforme. Quindi, la distanza sarà uguale a V * t = 2 * 1 = 2 metri. Ora sommiamo le distanze, otteniamo 3 metri. Questa è la risposta.