--> Êèíåìàòèêà àáñîëþòíî òâ¸ðäîãî òåëà. Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 1. Êèíåìàòèêà òî÷êè è òâ¸ðäîãî òåëà

 


§ 16. Êèíåìàòèêà àáñîëþòíî òâ¸ðäîãî òåëà

Ïðè ëþáîì ëè äâèæåíèè òåëà ìîæíî èñïîëüçîâàòü òàêóþ åãî ìîäåëü, êàê ìàòåðèàëüíàÿ òî÷êà?

Êàêèå ìîäåëè òåëà åù¸ ñóùåñòâóþò?

Ïîñòóïàòåëüíîå äâèæåíèå òâ¸ðäîãî òåëà. Îïèñàíèå äâèæåíèÿ òåëà ñ÷èòàåòñÿ ïîëíûì ëèøü òîãäà, êîãäà èçâåñòíî, êàê äâèæåòñÿ êàæäàÿ åãî òî÷êà.

Ìû ìíîãî âíèìàíèÿ óäåëèëè îïèñàíèþ äâèæåíèÿ òî÷êè. Èìåííî äëÿ òî÷êè ââîäÿòñÿ ïîíÿòèÿ êîîðäèíàò, ñêîðîñòè, óñêîðåíèÿ, òðàåêòîðèè.  îáùåì ñëó÷àå çàäà÷à îïèñàíèÿ äâèæåíèÿ òåë ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîé. Îñîáåííî îíà ñëîæíà, åñëè òåëà çàìåòíî äåôîðìèðóþòñÿ â ïðîöåññå äâèæåíèÿ. Ïðîùå îïèñàòü äâèæåíèå òåëà, âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå ÷àñòåé êîòîðîãî íå èçìåíÿåòñÿ.

Çàïîìíè
Òåëî, ðàññòîÿíèå ìåæäó ëþáûìè äâóìÿ òî÷êàìè êîòîðîãî îñòà¸òñÿ ïîñòîÿííûì ïðè åãî äâèæåíèè, íàçûâàåòñÿ àáñîëþòíî òâ¸ðäûì.

Àáñîëþòíî òâ¸ðäîå òåëî — ýòî îäíà èç ìåõàíè÷åñêèõ ìîäåëåé, èñïîëüçóåìûõ ïðè îïèñàíèè äâèæåíèÿ è âçàèìîäåéñòâèÿ òåë.

Íà ñàìîì äåëå àáñîëþòíî òâ¸ðäûõ òåë íåò. Íî â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ðåàëüíûå òåëà ïðè äâèæåíèè ìàëî äåôîðìèðóþòñÿ, èõ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê àáñîëþòíî òâ¸ðäûå. Îäíàêî è äâèæåíèå àáñîëþòíî òâ¸ðäîãî òåëà â îáùåì ñëó÷àå îêàçûâàåòñÿ âåñüìà ñëîæíûì. Ñàìîå ïðîñòîå äâèæåíèå àáñîëþòíî òâ¸ðäûõ òåë — ïîñòóïàòåëüíîå.

Çàïîìíè
Ïîñòóïàòåëüíûì íàçûâàåòñÿ òàêîå äâèæåíèå àáñîëþòíî òâ¸ðäîãî òåëà, ïðè êîòîðîì ëþáîé îòðåçîê, ñîåäèíÿþùèé ëþáûå äâå òî÷êè òåëà, îñòà¸òñÿ ïàðàëëåëüíûì ñàìîìó ñåáå.

Ïðè ïîñòóïàòåëüíîì äâèæåíèè âñå òî÷êè òåëà ñîâåðøàþò îäèíàêîâûå ïåðåìåùåíèÿ, îïèñûâàþò îäèíàêîâûå òðàåêòîðèè, ïðîõîäÿò îäèíàêîâûå ïóòè, èìåþò â êàæäûé ìîìåíò âðåìåíè ðàâíûå ñêîðîñòè è óñêîðåíèÿ. Ïîêàæåì ýòî.

òåëî äâèæåòñÿ ïîñòóïàòåëüíî

Ïóñòü òåëî äâèæåòñÿ ïîñòóïàòåëüíî (ðèñ. 1.58). Ñîåäèíèì äâå åãî ïðîèçâîëüíûå òî÷êè  è À îòðåçêîì. Ðàññòîÿíèå |ÀÂ| íå èçìåíÿåòñÿ, òàê êàê òåëî àáñîëþòíî òâ¸ðäîå. Ïðè ïîñòóïàòåëüíîì äâèæåíèè îñòàþòñÿ ïîñòîÿííûìè ìîäóëü è íàïðàâëåíèå âåêòîðà . Âñëåäñòâèå ýòîãî òðàåêòîðèè òî÷åê  è À îäèíàêîâû, òàê êàê îíè ìîãóò áûòü ïîëíîñòüþ ñîâìåùåíû ïàðàëëåëüíûì ïåðåíîñîì íà âåêòîð .

Ñîãëàñíî ðèñóíêó 1.58 ïåðåìåùåíèÿ òî÷åê À è  îäèíàêîâû è ñîâåðøàþòñÿ çà îäíî è òî æå âðåìÿ. Î÷åâèäíî, ÷òî ëþáàÿ òî÷êà òâ¸ðäîãî òåëà, íàïðèìåð Ñ, äâèæåòñÿ òàê æå, êàê òî÷êè À è Â.

Ñëåäîâàòåëüíî, òî÷êè À è  èìåþò îäèíàêîâûå ñêîðîñòè è óñêîðåíèÿ.

Ñîâåðøåííî î÷åâèäíî, ÷òî äëÿ îïèñàíèÿ ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ àáñîëþòíî òâ¸ðäîãî òåëà äîñòàòî÷íî îïèñàòü äâèæåíèå êàêîé-ëèáî îäíîé åãî òî÷êè.

ïðèìåðû ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ

Âàæíî
Ëèøü ïðè ïîñòóïàòåëüíîì äâèæåíèè ìîæíî ãîâîðèòü î ñêîðîñòè è óñêîðåíèè òåëà.

Ïðèìåðíî ïîñòóïàòåëüíî äâèæóòñÿ ÿùèê ïèñüìåííîãî ñòîëà, ïîðøíè äâèãàòåëÿ àâòîìîáèëÿ îòíîñèòåëüíî öèëèíäðîâ, âàãîíû íà ïðÿìîëèíåéíîì ó÷àñòêå æåëåçíîé äîðîãè, ðåçåö òîêàðíîãî ñòàíêà îòíîñèòåëüíî ñòàíèíû. Äâèæåíèå ïåäàëè âåëîñèïåäà èëè êàáèíû êîëåñà îáîçðåíèÿ â ïàðêàõ (ðèñ. 1.59, 1.60) — òàêæå ïðèìåðû ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ.

 êàêîì ñëó÷àå äâèæåíèå ðó÷êè, êîòîðîé âû ïèøåòå, ìîæíî ñ÷èòàòü ïîñòóïàòåëüíûì?

Âàæíî
Äëÿ îïèñàíèÿ ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ àáñîëþòíî òâ¸ðäîãî òåëà äîñòàòî÷íî íàïèñàòü óðàâíåíèå äâèæåíèÿ îäíîé èç åãî òî÷åê.

Âðàùàòåëüíîå äâèæåíèå àáñîëþòíî òâ¸ðäîãî òåëà. Âðàùàòåëüíîå äâèæåíèå âîêðóã íåïîäâèæíîé îñè — åù¸ îäèí ÷àñòíûé ñëó÷àé äâèæåíèÿ òâ¸ðäîãî òåëà.

 òåõíèêå òàêîé âèä äâèæåíèÿ âñòðå÷àåòñÿ î÷åíü ÷àñòî: íàïðèìåð, âðàùåíèå âàëîâ äâèãàòåëåé è ãåíåðàòîðîâ, òóðáèí è ïðîïåëëåðîâ ñàìîë¸òîâ.

Çàïîìíè
Âðàùàòåëüíûì äâèæåíèåì àáñîëþòíî òâ¸ðäîãî òåëà âîêðóã íåïîäâèæíîé îñè íàçûâàåòñÿ òàêîå åãî äâèæåíèå, ïðè êîòîðîì âñå òî÷êè òåëà îïèñûâàþò îêðóæíîñòè, öåíòðû êîòîðûõ íàõîäÿòñÿ íà îäíîé ïðÿìîé, íàçûâàåìîé îñüþ âðàùåíèÿ, ïðè ýòîì ïëîñêîñòè, êîòîðûì ïðèíàäëåæàò ýòè îêðóæíîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíû îñè âðàùåíèÿ (ðèñ. 1.61).

Óãëîâàÿ ñêîðîñòü

Óãëîâàÿ ñêîðîñòü. Êàæäàÿ òî÷êà òåëà, âðàùàþùåãîñÿ âîêðóã íåïîäâèæíîé îñè, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç òî÷êó Î, äâèæåòñÿ ïî îêðóæíîñòè, è ðàçëè÷íûå òî÷êè ïðîõîäÿò çà âðåìÿ Δt ðàçíûå ïóòè. Òàê, ÀÀ1 > ÂÂ1 (ðèñ. 1.62), ïîýòîìó ìîäóëü ñêîðîñòè òî÷êè À áîëüøå, ÷åì ìîäóëü ñêîðîñòè òî÷êè Â. Íî ðàäèóñ-âåêòîðû, îïðåäåëÿþùèå ïîëîæåíèå òî÷åê À è Â, ïîâîðà÷èâàþòñÿ çà âðåìÿ Δt íà îäèí è òîò æå óãîë Δφ.

Óãîë φ — óãîë ìåæäó îñüþ ÎÕ è ðàäèóñ-âåêòîðîì îïðåäåëÿþùèì ïîëîæåíèå òî÷êè À (ñì. ðèñ. 1.62).

Ïóñòü òåëî âðàùàåòñÿ ðàâíîìåðíî, ò. å. çà ëþáûå ðàâíûå ïðîìåæóòêè âðåìåíè ðàäèóñ-âåêòîðû ïîâîðà÷èâàþòñÿ íà îäèíàêîâûå óãëû.

×åì áîëüøå óãîë ïîâîðîòà ðàäèóñ-âåêòîðà, îïðåäåëÿþùåãî ïîëîæåíèå êàêîé-òî òî÷êè òâ¸ðäîãî òåëà, çà îïðåäåë¸ííûé ïðîìåæóòîê âðåìåíè, òåì áûñòðåå âðàùàåòñÿ òåëî è òåì áîëüøå åãî óãëîâàÿ ñêîðîñòü.

Ïîíàáëþäàéòå çà äâèæåíèåì âåëîñèïåäà. Ñðàâíèòå óãëîâûå ñêîðîñòè ïåäàëè, êàêîé-ëèáî òî÷êè öåïè å¸ äâèæåíèè ïî îêðóæíîñòè è êîëåñà.

Çàïîìíè
Óãëîâîé ñêîðîñòüþ òåëà ïðè ðàâíîìåðíîì âðàùåíèè íàçûâàåòñÿ âåëè÷èíà, ðàâíàÿ îòíîøåíèþ óãëà ïîâîðîòà òåëà υφ ê ïðîìåæóòêó âðåìåíè υt, çà êîòîðûé ýòîò ïîâîðîò ïðîèçîø¸ë.

Áóäåì îáîçíà÷àòü óãëîâóþ ñêîðîñòü ãðå÷åñêîé áóêâîé ω (îìåãà). Òîãäà ïî îïðåäåëåíèþ

Óãëîâàÿ ñêîðîñòü

Óãëîâàÿ ñêîðîñòü â ÑÈ âûðàæàåòñÿ â ðàäèàíàõ â ñåêóíäó (ðàä/ñ). Íàïðèìåð, óãëîâàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ Çåìëè âîêðóã îñè 0,0000727 ðàä/ñ, à òî÷èëüíîãî äèñêà — îêîëî 140 ðàä/ñ.

Óãëîâóþ ñêîðîñòü ìîæíî ñâÿçàòü ñ ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ.

Êàê ïðèáëèæ¸ííî ïîñ÷èòàòü óãëîâóþ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ Çåìëè âîêðóã Ñîëíöà?

Çàïîìíè
×àñòîòà âðàùåíèÿ — ÷èñëî ïîëíûõ îáîðîòîâ çà åäèíèöó âðåìåíè (â ÑÈ çà 1 ñ).

Åñëè òåëî ñîâåðøàåò ν (ãðå÷åñêàÿ áóêâà «íþ») îáîðîòîâ çà 1 ñ, òî âðåìÿ îäíîãî îáîðîòà ðàâíî 1/ν ñåêóíä.

Çàïîìíè
Âðåìÿ, çà êîòîðîå òåëî ñîâåðøàåò îäèí ïîëíûé îáîðîò, íàçûâàþò ïåðèîäîì âðàùåíèÿ è îáîçíà÷àþò áóêâîé Ò.

Òàêèì îáðàçîì, ñâÿçü ìåæäó ÷àñòîòîé è ïåðèîäîì âðàùåíèÿ ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå

ñâÿçü ìåæäó ÷àñòîòîé è ïåðèîäîì âðàùåíèÿ

Îêîí÷àíèå ïàðàãðàôà >>>

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->