Как выглядит график равноускоренного движения

Равноускоренное движение.

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: виды механического движения, скорость, ускорение, уравнения прямолинейного равноускоренного движения, свободное падение.

Зависимость скорости от времени.

При изучении равномерного прямолинейного движения вопрос зависимости скорости от времени не возникал: скорость была постоянна в процессе движения. Однако при равноускоренном движении скорость меняется с течением времени, и эту зависимость нам предстоит выяснить.

Давайте ещё раз потренируемся в элементарном интегрировании. Исходим из того, что производная вектора скорости есть вектор ускорения:

В конкретных задачах мы выбираем систему координат и переходим к проекциям на координатные оси. Часто хватает двух осей и прямоугольной декартовой системы координат, и векторная формула (3) даёт два скалярных равенства:

Формула для третьей компоненты скорости, если она необходима, выглядит аналогично.)

Закон движения.

Теперь мы можем найти закон движения, то есть зависимость радиус-вектора от времени. Вспоминаем, что производная радиус-вектора есть скорость тела:

Подставляем сюда выражение для скорости, даваемое формулой (3) :

Переходя к проекциям на координатные оси, вместо одного векторного равенства (7) получаем три скалярных равенства:

Прямолинейное равноускоренное движение.

Но очень часто помогает ещё одна формула, являющаяся их следствием. Выразим из первой формулы время:

и подставим в формулу для перемещения:

После алгебраических преобразований (проделайте их обязательно!) придём к соотношению:

Эта формула не содержит времени и позволяет быстрее приходить к ответу в тех задачах, где время не фигурирует.

Свободное падение.

Важным частным случаем равноускоренного движения является свободное падение. Так называется движение тела вблизи поверхности Земли без учёта сопротивления воздуха.

Давайте разберём несколько задач и посмотрим, как работают выведенные нами формулы для равноускоренного движения.

Задача. Найти скорость приземления дождевой капли, если высота тучи км.

Решение. Направим ось вертикально вниз, расположив начало отсчёта в точке отрыва капли. Воспользуемся формулой

На самом деле капли дождя падают со скоростью порядка нескольких метров в секунду. Почему такое расхождение? Сопротивление воздуха!

Задача. Тело брошено вертикально вверх со скоростью м/с. Найти его скорость через c.

Решение. Направим ось вертикально вверх, поместив начало отсчёта на поверхности Земли. Используем формулу

Задача. С балкона, находящегося на высоте м, бросили вертикально вверх камень со скоростью м/с. Через какое время камень упадёт на землю?

Решение. Направим ось вертикально вверх, поместив начало отсчёта на поверхности Земли. Используем формулу

Горизонтальный бросок.

Равноускоренное движение не обязательно является прямолинейным. Рассмотрим движение тела, брошенного горизонтально.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения
Рис. 1. Горизонтальный бросок

Время полёта найдём из условия, что в момент падения координата тела обращается в нуль:

Бросок под углом к горизонту.

Рассмотрим несколько более сложный случай равноускоренного движения: полёт тела, брошенного под углом к горизонту.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения
Рис. 2. Бросок под углом к горизонту

Начинаем с уравнений:

Дальше действуем так же, как и в случае горизонтального броска. В результате приходим к соотношениям:

(Обязательно проделайте эти вычисления самостоятельно!) Как видим, зависимость от снова является уравнением параболы.Попробуйте также показать, что максимальная высота подъёма определяется формулой:

Источник

Графики прямолинейного движения

Рассмотрим поступательное движение. Когда тело движется поступательно, его координаты изменяются.

Прямолинейное движение – это когда тело движется по прямой. Прямую, вдоль которой движется тело, назовем осью Ox.

Будем отдельно рассматривать:

1). Равномерное движение — скорость тела остается одной и той же (т. е. не изменяется). При таком движении ускорения нет: \(\vec =0\).

2). Неравномерное движение — скорость меняется и появляется ускорение.

Пусть ускорение есть и, оно не изменяется: \(\vec =const\). Такое неравномерное движение называют равнопеременным. Чтобы уточнить, увеличивается ли скорость, или уменьшается, вместо слова «равнопеременное» говорят:

Примечание: Когда изменяется скорость, всегда появляется ускорение!

Движение будем изображать графически, используя две перпендикулярные оси.

На графиках будем откладывать:

Для каждого вида движения получим три графика. Графики будем называть так:

Прочитайте вначале, что такое проекция вектора на ось, это поможет лучше усвоить материал.

Тело покоится, его координата не меняется, а скорость и ускорение отсутствуют

Пусть тело покоится на оси Ox – (рис 1а).
Точкой \(x_<0>\) обозначена координата этого тела. Когда тело неподвижно, его координата не меняется. На графике неизменную координату обозначают горизонтальной линией, расположенной параллельно оси времени (рис. 1б).
\[x=x_<0>\]

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Скорость и ускорение неподвижного тела равны нулю:

Из-за этого, графики скорости (рис. 1в) и ускорения (рис. 1г) – это горизонтальные линии, лежащие на оси t времени.

Скорость не меняется — движение равномерное

Разберём равномерное движение в направлении оси (рис. 2а).

Начальная координата тела – это точка \(x_<0>\), а конечная координата — точка \(x\) на оси Ox. В точку «x» тело переместится к конечному времени «t».

Красной стрелкой обозначено направление, в котором тело движется.

Примечание: Тело движется туда, куда направлен вектор его скорости.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Координата возрастает со временем, так как тело движется туда же, куда указывает ось. Поэтому график координаты от времени — это возрастающая прямая x(t) – рис. б).

Уравнение, описывающее изменение координаты выглядят так:

Скорость на графике рис. в) изображена горизонтальной прямой линией, потому, что скорость остается одной и той же (не изменяется). Уравнение скорости записывается так:

Ускорение рис. г) изображается прямой, лежащей на оси времени, так как ускорения нет. Математики посмотрят на такой график и скажут: «Ускорение равно нулю и не изменяется». Эту фразу они запишут формулой:

Равномерное движение в направлении противоположном оси

Пусть теперь тело движется с одной и той же скоростью в направлении, противоположном оси (рис. 3а).

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Так как тело теперь движется против направления оси, то координата тела будет уменьшаться. График (рис 3б) координаты x(t) выглядит, как убывающая прямая линия.

Так как скорость не изменяется, то график v(t) – это горизонтальная прямая.

Тело движется против оси, его вектор скорости направлен противоположно оси Ox. Поэтому проекция скорости будет отрицательной (рис 3в) и на графике v(t) скорость — это горизонтальная прямая, лежащая ниже оси времени.

А график ускорения (рис 3г) лежит на оси времени, так как ускорение нулевое.

Равноускоренное движение в направлении оси, скорость увеличивается

Следующий набор графиков – это случай, когда тело движется вдоль оси Ox с возрастающей скоростью (рис. 4). То есть, мы рассматриваем равноускоренное движение.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Координата «x» теперь изменяется не по линейному, а по квадратичному закону. На графике квадратичное изменение выглядит, как ветвь параболы (рис. 4б). Тело движется по оси и скорость его растет. Такое движение описывается правой ветвью параболы, направленной вверх.

Уравнение, которое описывает квадратичное изменение координаты, выглядит так:

Скорость, так же, растет (рис. 4в). Рост скорости описан наклонной прямой линией – то есть, линейной зависимостью:

Ускорение есть (рис. 4г) и оно не меняется:

Скорость и ускорение сонаправлены с осью Ox, поэтому их проекции на ось положительны, а их графики лежат выше оси времени.

Примечания:

1). Координата «x» будет изменяться:

2). Линейный закон – это уравнение первой степени, на графике – наклонная прямая линия.

3). Квадратичный закон – это уравнение второй степени, на графике — парабола.

4). Когда скорость увеличивается, для графика координаты x(t) выбираем правую ветвь параболы, а когда скорость уменьшается – то левую ветвь.

Равноускоренное движение против оси

Если тело будет увеличивать свою скорость, двигаясь в направлении, противоположном оси (рис. 5а), то ветвь параболы, описывающая изменение координаты тела, будет направлена вниз (рис. 5б).

Скорость направлена против оси и увеличивается в отрицательную область. Такое изменение скорости изображаем прямой, направленной вниз (рис. 5в).

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Примечание: Чтобы скорость увеличивалась (по модулю), нужно, чтобы векторы скорости и ускорения были сонаправленными (ссылка).

Так как скорость увеличивается, то векторы скорости и ускорения сонаправлены. Но при этом, они направлены против оси, поэтому проекции векторов \(\vec\) и \(\vec\) на ось Ox будут отрицательными. Значит, графики скорости и ускорения будут лежать ниже горизонтальной оси времени.

Ускорение (рис. 5г) не изменяется, поэтому изображается горизонтальной прямой. Но эта прямая будет лежать ниже горизонтальной оси времени, так как ускорение имеет отрицательную проекцию на ось Ox.

Скорость уменьшается — движение равнозамедленное

Когда скорость тела уменьшается с постоянным ускорением, движение называют равнозамедленным. Координата в этом случае изменяется по квадратичному закону. График координаты – это ветвь параболы. Когда скорость уменьшается, координату описываем с помощью левой ветви параболы, с вершиной вверху (рис. 6б).

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Примечание: Чтобы скорость уменьшалась по модулю, нужно, чтобы векторы скорости и ускорения были направлены в противоположные стороны (ссылка).

Скорость уменьшается, при этом, скорость направлена по оси. Поэтому, график скорости – это убывающая прямая линия, лежащая выше оси времени (рис. 6в).

А ускорение есть, оно не изменяется и направлено против оси. Поэтому, ускорение отрицательное, его график – это горизонтальная прямая, лежащая ниже оси времени (рис. 6г).

Равнозамедленное движение против оси

Если тело будет двигаться против оси, замедляясь, то график координаты — это левая ветвь параболы, вершиной вниз (рис. 7б).

Скорость вначале была большой, но так как тело замедляется, она падает до нуля. Но тело двигается против оси Ox, поэтому график скорости лежит ниже оси времени (рис. 7в).

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Скорость отрицательная. А чтобы она уменьшалась, нужно, чтобы ускорение было направлено противоположно скорости. Поэтому ускорение будет положительным. Значит, график ускорения будет лежать выше оси времени. Так как ускорение не меняется, то его график изображен горизонтальной прямой линией (рис. 7г).

Примечание: Можно вычислить перемещение тела по графику скорости v(t), не пользуясь для этого графиком функции x(t) для координат тела.

Выводы

2). Когда ускорение, или скорость направлены против оси, они будут отрицательными, т. е. будут лежать ниже горизонтальной оси t. Если график ускорения лежит на горизонтальной оси, то ускорение отсутствует (т. е. равно нулю, нулевое).

3). Если скорость не меняется, ускорения нет.

4). Если скорость растет, ускорение и скорость направлены в одну и ту же сторону.

5). Если скорость уменьшается, ускорение и скорость направлены в противоположные стороны.

Источник

Скорость при равноускоренном прямолинейном движении

теория по физике 🧲 кинематика

Описывая движение с постоянной скоростью, мы могли с уверенностью сказать, какую скорость имеет тело в любой момент времени. В случае с равноускоренным движением это не так, потому что скорость постоянно меняется. Поэтому для его описания вводится понятие мгновенной скорости.

Скорость тела в момент времени t равна сумме начальной скорости тела в момент времени t0 и произведения ускорения этого тела на время t, в течение которого это тело двигалось. В векторном виде это записывается так:

v — скорость тела в данный момент времени, v 0 —скорость тела в начальный момент времени, a — ускорение тела, t — время, в течение которого это тело двигалось

Направление вектора скорости при равномерном равноускоренном движении не всегда совпадает с направлением вектора ускорения и вектором перемещения тела.

Пример №1. Мальчик пробежал 200 метров по прямой линии, а затем вернулся в исходное положение. Определить направление вектора скорости и перемещения в момент, когда мальчик, возвращаясь в исходное положение, находился на полпути до него.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Началу вектора перемещения соответствует исходное положение мальчика. Когда мальчик возвращался и находился на полпути до исходного положения, концу вектора его перемещения соответствовала точка, лежащая посередине 200-метрового отрезка. Поэтому вектор перемещения направлен в сторону ОХ. Но мальчик в это время направлялся в обратную сторону. Поэтому его скорость была направлена против направления оси ОХ.

Скалярная формула скорости

В случае равноускоренного прямолинейного движения можно вместо векторов использовать скаляры. Тогда формула примет следующий вид:

Знак «+» ставится в случае, когда тело разгоняется, знак «–» — когда оно тормозит.

Проекция скорости

Проекция скорости при равноускоренном прямолинейном движении имеет вид:

Знак проекции скорости зависит от того, в какую сторону движется тело:

Знак проекции скорости не зависит от того, каким является движение: равнозамедленным или равноускоренным.

График скорости

График скорости — график зависимости проекции скорости от времени. Графиком скорости при равноускоренном прямолинейном движении является прямая.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Сравнение модулей ускорения по графикам скоростей

Чтобы сравнить модули ускорений по графикам скоростей, нужно сравнить их углы наклона к оси времени. Чем больше между ними угол, тем больше модуль ускорения. Так, на рисунке выше большим модулем ускорения обладает тело 3 — угол между его графиком скорости и осью времени максимальный. Меньшим модулем ускорения обладает тело 1, так как угол между его графиком скорости и осью времени минимальный.

Пример №2. Ниже представлен график движения велосипедиста. Опишем характер его движения на участке от 0 до 2 с, в момент времени t=2 с и на участке от 2 с.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

На отрезке пути от 0 до 2 с велосипедист двигался в направлении, противоположном оси ОХ. При этом модуль его скорости уменьшался. В момент времени t=2 c велосипедист приостановился и поменял направление движения, и дальше оно стало совпадать с осью ОХ. Модуль его скорости при этом начал расти. Но на всем пути независимо от направления движения велосипедиста вектор его ускорения всегда был направлен в сторону ОХ. Однако до 2 с движение считалось равнозамедленным, так как ускорение и скорость были направлены в противоположные стороны. После 2 с движение стало равноускоренным, так как направления скорости и ускорения совпали.

Пример №3. Грузовик ехал с некоторой постоянной скоростью. Затем он затормозил и остановился в течение 5 секунд. Найти постоянную скорость, с которой двигался грузовик, если при торможении модуль его ускорения составил 2 м/с.

Так как движение равнозамедленное, в формуле будем использовать» знак «–». Он будет указывать на то, что скорость грузовика с течением времени уменьшалась:

Выразим начальную скорость:

Так как грузовик в итоге остановился, его конечная скорость равна 0. Подставляем известные данные в формулу и получаем:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движенияТело массой 200 г движется вдоль оси Ох, при этом его координата изменяется во времени в соответствии с формулой х(t) = 10 + 5t – «>– 3t 2 (все величины выражены в СИ).

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их зависимости от времени в условиях данной задачи.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Источник

Перемещение и путь при равноускоренном прямолинейном движении

теория по физике 🧲 кинематика

Геометрический смысл перемещения заключается в том, что перемещение есть площадь фигуры, заключенной между графиком скорости, осью времени и прямыми, проведенными перпендикулярно к оси времени через точки, соответствующие времени начала и конца движения.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

При равноускоренном прямолинейном движении перемещение определяется площадью трапеции, основаниями которой служат проекции начальной и конечной скорости тела, а ее боковыми сторонами — ось времени и график скорости соответственно. Поэтому перемещение (путь) можно вычислить по формуле:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Пример №1. По графику определить перемещение тела в момент времени t=3 с.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Перемещение есть площадь фигуры, ограниченной графиком скорости, осью времени и перпендикулярами, проведенными к ней. Поэтому в нашем случае:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Извлекаем из графика необходимые данные:

Подставляем известные данные в формулу:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Перемещение равно 0, так как тело сначала проделало некоторый путь, а затем вернулось в исходное положение.

Варианты записи формулы перемещения

Конечная скорость движения тела часто неизвестна. Поэтому при решении задач вместо нее обычно подставляют эту формулу:

В итоге получается формула:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Если движение равнозамедленное, в формуле используется знак «–». Если движение равноускоренное, оставляется знак «+».

Если начальная скорость равна 0 (v0 = 0), эта формула принимает вид:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Если неизвестно время движения, но известно ускорение, начальная и конечная скорости, то перемещение можно вычислить по формуле:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Пример №2. Найти тормозной путь автомобиля, который начал тормозить при скорости 72 км/ч. Торможение до полной остановки заняло 3 секунды. Модуль ускорения при этом составил 2 м/с.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Перемещение при разгоне и торможении тела

Все перечисленные выше формулы работают, если направление вектора ускорения и вектора скорости совпадают ( а ↑↑ v ). Если векторы имеют противоположное направление ( а ↑↓ v ), движение следует описывать в два этапа:

Этап торможения

Время торможения равно разности полного времени движения и времени второго этапа:

Когда тело тормозит, через некоторое время t1оно останавливается. Поэтому скорость в момент времени t1 равна 0:

При торможении перемещение s1 равно:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Этап разгона

Время разгона равно разности полного времени движения и времени первого этапа:

Тело начинает разгоняться сразу после преодоления нулевого значения скорости, которую можно считать начальной. Поэтому скорость в момент времени t2 равна:

При разгоне перемещение s2 равно:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

При этом модуль перемещения в течение всего времени движения равен:

Полный путь (обозначим его l), пройденный телом за оба этапа, равен:

В данном случае движение нужно разделить на два этапа, так как мальчик сначала разогнался, потом затормозил. Тормозной путь будет соответствовать второму этапу. Через него мы выразим ускорение:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Из первого этапа (разгона) можно выразить конечную скорость, которая послужит для второго этапа начальной скоростью:

Подставляем выраженные величины в формулу:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Перемещение в n-ную секунду прямолинейного равноускоренного движения

Иногда в механике встречаются задачи, когда нужно найти перемещение тела за определенный промежуток времени при условии, что тело начинало движение из состояния покоя. В таком случае перемещение определяется формулой:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

За первую секунду тело переместится на расстояние, равное:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

За вторую секунду тело переместится на расстояние, равное разности перемещения за 2 секунды и перемещения за 1 секунду:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

За третью секунду тело переместится на расстояние, равное разности перемещения за 3 секунды и перемещения за 2 секунды:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Видно, что за каждую секунду тело проходит перемещение, кратное целому нечетному числу:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Из формул перемещений за 1, 2 и 3 секунду можно выявить закономерность: перемещение за n-ную секунду равно половине произведения модуля ускорения на (2n–1), где n — секунда, за которую мы ищем перемещение тела. Математически это записывается так:

Формула перемещения за n-ную секунду

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Пример №4. Автомобиль разгоняется с ускорением 3 м/с 2. Найти его перемещение за 6 секунду.

Подставляем известные данные в формулу и получаем:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Таким же способом можно найти перемещение не за 1 секунду, а за некоторый промежуток времени: за 2, 3, 4 секунды и т. д. В этом случае используется формула:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

где t — время одного промежутка, а n — порядковый номер этого промежутка.

Время от 4 до 6 секунд включительно — это 3 секунды: 4-ая, 5-ая и 6-ая. Значит, промежуток времени составляет 3 секунды. До наступления этого промежутка успело пройти еще 3 секунды. Значит, время от 4 до 6 секунд — это второй по счету временной промежуток.

Подставляем известные данные в формулу:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Проекция и график перемещения

Проекция перемещения на ось ОХ. График перемещения — это график зависимости перемещения от времени. Графиком перемещения при равноускоренном движении является ветка параболы. График перемещения при равноускоренном движении, когда вектор скорости направлен в сторону оси ОХ ( v ↑↑OX), а вектора скорости и ускорения сонаправлены ( v ↑↑ a ), принимает следующий вид:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

График перемещения при равнозамедленном движении, когда вектор скорости направлен в сторону оси ОХ (v↑↑OX), а вектора скорости и ускорения противоположно ( v ↓↑ a ), принимает следующий вид:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Определение направления знака проекции ускорения по графику его перемещения:

Пример №6. Определить ускорение тела по графику его перемещения.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Перемещение тела в момент времени t=0 с соответствует нулю. Значит, ускорение можно выразить из формулы перемещения без начального ускорения. Получим:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Теперь возьмем любую точку графика. Пусть она будет соответствовать моменту времени t=2 с. Этой точке соответствует перемещение 30 м. Подставляем известные данные в формулу и получаем:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

График пути

График пути от времени в случае равноускоренного движения совпадает с графиком проекции перемещения, так как s = l.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

В случае с равнозамедленным движением график пути представляет собой линию, поделенную на 2 части:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Такой вид графика (возрастающий) объясняется тем, что путь не может уменьшаться — он либо не меняется (в состоянии покоя), либо растет независимо от того, в каком направлении, с какой скоростью и с каким ускорением движется тело.

Пример №7. По графику пути от времени, соответствующему равноускоренному прямолинейному движению, определить ускорение тела.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

При равноускоренном прямолинейном движении графиком пути является ветвь параболы. Поэтому наш график — красный. График пути при равноускоренном прямолинейном движении также совпадает с графиком проекции его ускорения. Поэтому для вычисления ускорения мы можем использовать эту формулу:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Для расчета возьмем любую точку графика. Пусть она будет соответствовать моменту времени t=2 c. Ей соответствует путь, равный 5 м. Значит, перемещение тоже равно 5 м. Подставляем известные данные в формулу:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движенияТело массой 200 г движется вдоль оси Ох, при этом его координата изменяется во времени в соответствии с формулой х(t) = 10 + 5t – «>– 3t 2 (все величины выражены в СИ).

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их зависимости от времени в условиях данной задачи.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Алгоритм решения

Решение

Из условия задачи известна только масса тела: m = 200 г = 0,2 кг.

Так как тело движется вдоль оси Ox, уравнение движения тела при прямолинейном равноускоренном движении имеет

Вид — группа особей, сходных по морфолого-анатомическим, физиолого-экологическим, биохимическим и генетическим признакам, занимающих естественный ареал, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство.

Теперь мы можем выделить кинематические характеристики движения тела:

Перемещение тела определяется формулой:

Начальная координата не учитывается, так как это расстояние было уже пройдено до начала отсчета времени. Поэтому перемещение равно:

Кинетическая энергия тела определяется формулой:

Скорость при прямолинейном равноускоренном движении равна:

v = v 0 + a t = 5 − 6 t

Поэтому кинетическая энергия тела равна:

Следовательно, правильная последовательность цифр в ответе будет: 34.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

На рисунке показан график зависимости координаты x тела, движущегося вдоль оси Ох, от времени t (парабола). Графики А и Б представляют собой зависимости физических величин, характеризующих движение этого тела, от времени t. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.

К каждой позиции графика подберите соответствующую позицию утверждения и запишите в поле цифры в порядке АБ.

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Алгоритм решения

Решение

График зависимости координаты тела от времени имеет вид параболы в случае, когда это тело движется равноускоренно. Так как движение тела описывается относительно оси Ох, траекторией является прямая. Равноускоренное прямолинейное движение характеризуется следующими величинами:

Перемещение и путь при равноускоренном прямолинейном движении изменяются так же, как координата тела. Поэтому графики их зависимости от времени тоже имеют вид параболы.

График зависимости скорости от времени при равноускоренном прямолинейном движении имеет вид прямой, которая не может быть параллельной оси времени.

График зависимости ускорения от времени при таком движении имеет вид прямой, перпендикулярной оси ускорения и параллельной оси времени, так как ускорение в этом случае — величина постоянная.

Исходя из этого, ответ «3» можно исключить. Остается проверить ответ «1». Кинетическая энергия равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости. Графиком квадратичной функции является парабола. Поэтому ответ «1» тоже не подходит.

График А — прямая линия, параллельная оси времени. Мы установили, что такому графику может соответствовать график зависимости ускорения от времени (или его модуля). Поэтому первая цифра ответа — «4».

График Б — прямая линия, не параллельная оси времени. Мы установили, что такому графику может соответствовать график зависимости скорости от времени (или ее проекции). Поэтому вторая цифра ответа — «2».

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Алгоритм решения

Решение

Весь график можно поделить на 3 участка:

По условию задачи нужно найти путь, пройденный автомобилем в интервале времени от t1 = 20 c до t2 = 50 с. Этому времени соответствуют два участка:

Записываем формулу искомой величины:

s1 — путь тела, пройденный на первом участке, s2 — путь тела, пройденный на втором участке.

s1и s2 можно выразить через формулы пути для равномерного и равноускоренного движения соответственно:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

Теперь рассчитаем пути s1и s2, а затем сложим их:

Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть фото Как выглядит график равноускоренного движения. Смотреть картинку Как выглядит график равноускоренного движения. Картинка про Как выглядит график равноускоренного движения. Фото Как выглядит график равноускоренного движения

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *