Примеры механического движения. Механическое движение: физика, 10 класс

Примеры механического движения известны нам из повседневной жизни. Это проезжающие мимо автомобили, пролетающие самолеты, проплывающие корабли. Простейшие примеры механического движения мы создаем сами, проходя мимо других людей. Ежесекундно наша планета совершает движение в двух плоскостях: вокруг Солнца и своей оси. И это тоже примеры механического движения. Так давайте же сегодня поговорим об этом конкретнее.

Какая бывает механика

Прежде чем говорить, какие существуют примеры механического движения, давайте разберемся вообще в том, что называется механикой. Мы не будем вдаваться в научные дебри и оперировать огромным количеством терминов. Если говорить уж совсем просто, то механика - это раздел физики, изучающий движение тел. А какой она может быть, эта механика? Школьники на уроках физики знакомятся с ее подразделами. Это кинематика, динамика и статика.

Каждый из подразделов также изучает движение тел, но имеет характерные только для него особенности. Что, кстати, повсеместно используется при решении соответствующих задач. Начнем с кинематики. Любой современный школьный учебник или электронный ресурс даст ясно понять, что движение механической системы в кинематике рассматривается без учета причин, приводящих к движению. В то же время мы знаем, что причиной ускорения, которое приведет тело в движение, является именно сила.

Что, если силы нужно учитывать

А вот рассмотрением уже взаимодействий тел при движении занимается следующий раздел, который называется динамикой. Механическое движение, скорость в котором является одним из важных параметров, в динамике неразрывно связано с этим понятием. Последний из разделов – статика. Она занимается изучением условий равновесия механических систем. Простейшим статическим примером является уравновешивание час весов. На заметку учителям: урок по физике &ldquo-Механическое движение&rdquo- в школе следует начать именно с этого. Сначала привести примеры, затем разделить механику на три части, и только потом приступать к остальному.

Какие бывают задачи

Даже если мы обратимся всего лишь к одному разделу, предположим, это будет кинематика, нас тут ожидает огромное количество самых разных задач. Все дело в том, что существует несколько условий, исходя из которых, одна и та же задача может быть представлена в разном свете. Причем задачи на кинематическое движение могут быть сведены к случаям свободного падения. Об этом мы сейчас и поговорим.

Что такое свободное падение в кинематике

Этому процессу можно дать несколько определений. Однако все они неизбежно будут сводиться к одному моменту. При свободном падении на тело действует только сила тяжести. Она направлена от центра массы тела по радиусу к центру Земли. В остальном можно &ldquo-крутить&rdquo- формулировки и определения как только угодно. Однако наличие одной лишь силы тяжести в процессе такого движения является обязательным условием.

Как решаются задачи на свободное падение в кинематике

Для начала нам нужно &ldquo-разжиться&rdquo- формулами. Если вы спросите современного учителя по физике, то он ответит вам, что знание формул – уже половина решения задачи. Четверть отводится на понимание процесса и еще одна четверть – на процесс вычислений. Но формулы, формулы и еще раз формулы – вот то, что составляет подспорье.

Мы можем назвать свободное падение частным случаем равноускоренного движения. Почему? Да потому что у нас есть все, что для этого нужно. Ускорение не изменяется, оно равно 9,8 метров на секунду в квадрате. На этом основании мы можем двигаться дальше. Формула расстояния, пройденного телом при равноускоренном движении, имеет вид: S = Vot +(-) at^2/2. Здесь S – расстояние, Vo – начальная скорость, t – время, a – ускорение. Теперь попробуем подвести эту формулу под случай свободного падения.

Как мы говорили ранее, это есть частный случай равноускоренного движения. И если a – это условное общепринятое обозначение ускорения, то g в формуле (заменит а) будет иметь вполне определенное численное значение, называемое также табличным. Давайте перепишем формулу расстояния, пройденного телом для случая со свободным падением: S = Vot +(-) gt^2/2.

Понятно, что в подобном случае движение будет происходить в вертикальной плоскости. Обращаем внимание читателей на то, что ни один из параметров, которые мы можем выразить из написанной выше формулы, не зависит от массы тела. Бросите ли вы коробку или камень, например, с крыши, или же два разных по массе камня – эти объекты при одновременном начале падения и приземлятся почти одновременно.

Свободное падение. Механическое движение. Задачи

Видео: ФИЗИКА 10 класс

Кстати, существует такое понятие, как мгновенная скорость. Оно обозначает скорость в любой момент времени движения. И при свободном падении мы можем ее запросто определить, зная всего лишь начальную скорость. А уж если она равна нулю, то дело вообще плевое. Формула мгновенной скорости при свободном падении в кинематике имеет вид: V = Vo + gt. Заметьте, что знак &ldquo--&rdquo- пропал. Ведь он ставится, когда тело замедляется. А как при падении тело может замедляться? Таким образом, если начальная скорость не была сообщена, мгновенная будет равна просто произведению ускорения свободного падения g на время t, прошедшее с момента начала движения.

Физика. Механическое движение при свободном падении

Давайте перейдем к конкретным задачам на эту тему. Допустим, условие следующее. Дети решили позабавиться и сбросить теннисный мячик с крыши дома. Узнайте, какой была скорость теннисного мяча в момент соударения с землей, если дом насчитывает двенадцать этажей. Высоту одного этажа принять равной трем метрам. Мяч выпускают из рук.

Решение этой задачи будет не одношаговым, как можно подумать сначала. Вроде бы все кажется донельзя простым, только подставить нужные числа в формулу мгновенной скорости и все. Но при попытке сделать это мы можем столкнуться с проблемой: нам неизвестно время падения мяча. Давайте разберем остальные детали задачи.

Видео: Физика 10 класс - Равноускоренное движение

Уловки в условиях

Во-первых, нам дано количество этажей, и мы знаем высоту каждого из них. Она равняется трем метрам. Таким образом, мы можем сразу же рассчитать нормальное расстояние от крыши до земли. Во-вторых, нам сказано, что мяч выпускают из рук. Как обычно, в задачах на механическое движение (да и в задачах вообще) присутствуют мелкие детали, которые на первый взгляд могут показаться ничего не значащими. Однако тут это выражение говорит о том, что теннисный мяч не имеет начальной скорости. Отлично, одно из слагаемых в формуле тогда отпадает. Теперь нам нужно узнать время, которое мяч провел в воздухе до соударения с землей.

Видео: Механическое движение. СО Траектория, путь и перемещение. ЕГЭ

Для этого нам потребуется формула расстояния при механическом движении. Перво-наперво убираем произведение начальной скорости на время движения, поскольку она равняется нулю, а значит, и произведение будет равно нулю. Далее умножаем обе части уравнения на два, чтобы избавиться от дроби. Теперь мы можем выразить квадрат времени. Для этого удвоенное расстояние делим на ускорение свободного падения. Нам остается только извлечь квадратный корень из этого выражения, чтобы узнать, сколько времени прошло до соударения мяча с землей. Подставляем числа, извлекаем корень и получим примерно 2,71 секунды. Теперь это число подставляем в формулу мгновенной скорости. Получим примерно 26,5 метров в секунду.

На заметку учителям и ученикам: можно было бы пойти немного другим путем. Чтобы не путаться в этих числах, следует максимально упрощать конечную формулу. Это будет полезно тем, что возникнет меньший риск запутаться в собственных вычислениях и допустить в них ошибку. В данном случае мы могли бы поступить следующим образом: выразить из формулы расстояния время, но не подставлять числа, а подставить это выражение уже в формулу мгновенной скорости. Тогда бы она выглядела следующим образом: V = g*sqrt(2S/g). Но ведь ускорение свободного падения можно внести в подкоренное выражение. Для этого его представим в квадрате. Получим V = sqrt (2S*g^2/g). Теперь сократим ускорение свободного падения в знаменателе, а в числителе сотрем его степень. В итоге получим V = sqrt (2gS). Ответ будет тем же, только вычислений станет меньше.

Итоги и заключение

Итак, что же мы сегодня узнали? Есть несколько разделов, которые изучает физика. Механическое движение в ней подразделяется в ней на статику, динамику и кинематику. Каждая из этих мини-наук имеет свои характерные особенности, которые и учитываются при решении задач. Однако при этом мы можем дать общую характеристику такому понятию, как механическое движение. 10 класс – время наиболее активного изучения этого раздела физики, если верить школьной программе. Механика включает в себя и случаи свободного падения, поскольку они являются частными видами равноускоренного движения. А с этими ситуациями у нас работает именно кинематика.