Jismlarning kosmosdagi harakati bir qator xususiyatlar bilan tavsiflanadi, ularning asosiylari bosib o'tgan masofa, tezlik va tezlanishdir. Oxirgi xususiyat ko'p jihatdan harakatning o'ziga xosligi va turini aniqlaydi. Ushbu maqolada biz fizikada tezlanish nima degan savolni ko'rib chiqamiz va bu qiymatdan foydalanib masalani echishga misol keltiramiz.
Dinamikaning asosiy tenglamasi
Fizikada tezlanishga ta'rif berishdan oldin Nyutonning ikkinchi qonuni deb ataladigan dinamikaning asosiy tenglamasini keltiramiz. Ko'pincha quyidagicha yoziladi:
F¯dt=dp¯
Ya'ni, tashqi xususiyatga ega bo'lgan F¯ kuchi dt vaqt ichida ma'lum bir jismga ta'sir ko'rsatdi, bu impulsning dp¯ qiymatiga o'zgarishiga olib keldi. Tenglamaning chap tomoni odatda jismning impulsi deb ataladi. E'tibor bering, F¯ va dp¯ kattaliklar tabiatan vektor bo'lib, ularga mos vektorlar yo'n altiriladi.xuddi shunday.
Har bir talaba impuls formulasini biladi, u quyidagicha yoziladi:
p¯=mv¯
P¯ qiymati tanada saqlanadigan kinetik energiyani tavsiflaydi (tezlik omili v¯), bu tananing inertial xususiyatlariga bog'liq (massa omili m).
Agar bu ifodani Nyutonning 2-qonunining formulasiga almashtirsak, quyidagi tenglikka erishamiz:
F¯dt=mdv¯;
F¯=mdv¯ / dt;
F¯=ma¯, bu erda a¯=dv¯ / dt.
Kirish qiymati a¯ tezlashuv deb ataladi.
Fizikada tezlanish nima?
Endi oldingi paragrafda kiritilgan a¯ qiymati nimani anglatishini tushuntirib beraylik. Keling, uning matematik ta'rifini yana yozamiz:
a¯=dv¯ / dt
Formuladan foydalanib, bu fizikada tezlanish ekanligini osongina tushunish mumkin. Jismoniy miqdor a¯ tezlikning vaqt o'tishi bilan qanchalik tez o'zgarishini ko'rsatadi, ya'ni bu tezlikning o'zi o'zgarish tezligining o'lchovidir. Masalan, Nyuton qonuniga ko'ra, agar og'irligi 1 kilogramm bo'lgan jismga 1 Nyuton kuchi ta'sir etsa, u 1 m / s2 tezlanishga ega bo'ladi, ya'ni Har bir soniya harakatda tana tezligini soniyasiga 1 metrga oshiradi.
Tezlashuv va tezlik
Fizikada bular harakatning kinematik tenglamalari bilan oʻzaro bogʻlangan ikki xil miqdordir. Ikkala miqdor hamvektor, lekin umumiy holatda ular boshqacha yo'n altiriladi. Tezlanish har doim harakat qiluvchi kuchning yo'nalishi bo'ylab yo'n altiriladi. Tezlik tananing traektoriyasi bo'ylab yo'n altiriladi. Tezlanish va tezlik vektorlari bir-biriga ta'sir yo'nalishidagi tashqi kuch tananing harakati bilan to'g'ri kelgandagina mos keladi.
Tezlikdan farqli oʻlaroq, tezlashuv salbiy boʻlishi mumkin. Oxirgi fakt shuni anglatadiki, u tananing harakatiga qarshi qaratilgan va uning tezligini kamaytirishga intiladi, ya'ni sekinlashuv jarayoni sodir bo'ladi.
Tezlik va tezlanish modullari bilan bogʻliq umumiy formula quyidagicha koʻrinadi:
v=v0+ at
Bu jismlarning to'g'ri chiziqli bir tekis tezlashtirilgan harakatining asosiy tenglamalaridan biridir. Bu shuni ko'rsatadiki, vaqt o'tishi bilan tezlik chiziqli ravishda oshadi. Agar harakat bir xil darajada sekin bo'lsa, u holda at atamasi oldiga minus qo'yish kerak. Bu yerda v0 qiymati biroz boshlangʻich tezlik.
Bir tekis tezlashtirilgan (ekvivalent sekin) harakatda formula ham amal qiladi:
a¯=Dv¯ / Dt
U differensial shakldagi oʻxshash ifodadan farq qiladi, chunki bu yerda tezlanish Dt chekli vaqt oraligʻida hisoblanadi. Bu tezlashuv belgilangan vaqt oraligʻidagi oʻrtacha koʻrsatkich deb ataladi.
Yoʻl va tezlashtirish
Agar tana bir tekis va toʻgʻri chiziq boʻylab harakatlansa, uning t vaqtida bosib oʻtgan yoʻlini quyidagicha hisoblash mumkin:
S=vt
Agar v ≠ doimiy bo'lsa, u holda jism bosib o'tgan masofani hisoblashda tezlanishni hisobga olish kerak. Tegishli formula:
S=v0 t + at2 / 2
Bu tenglama bir tekis tezlashtirilgan harakatni tavsiflaydi (bir xil sekin harakatlanish uchun "+" belgisi "-" belgisi bilan almashtirilishi kerak).
Diraviy harakat va tezlanish
Yuqorida aytilgan ediki, fizikada tezlanish vektor kattalikdir, ya'ni uning o'zgarishi ham yo'nalish bo'yicha ham, mutlaq qiymatda ham mumkin. Ko'rib chiqilayotgan to'g'ri chiziqli tezlashtirilgan harakatda a¯ vektorining yo'nalishi va uning moduli o'zgarishsiz qoladi. Agar modul o'zgara boshlasa, unda bunday harakat endi bir xilda tezlashmaydi, balki to'g'ri chiziqli bo'lib qoladi. Agar a¯ vektorining yo'nalishi o'zgara boshlasa, u holda harakat egri chiziqli bo'ladi. Bunday harakatning eng keng tarqalgan turlaridan biri moddiy nuqtaning aylana bo‘ylab harakatlanishidir.
Bu turdagi harakat uchun ikkita formula amal qiladi:
a¯=dů / dt;
ac=v2 / r
Birinchi ifoda burchak tezlanishi. Uning jismoniy ma'nosi burchak tezligining o'zgarish tezligida yotadi. Boshqacha qilib aytganda, a tananing qanchalik tez aylanishini yoki aylanishini sekinlashtirishini ko'rsatadi. a qiymati tangensial tezlanishdir, ya'ni u aylanaga tangensial yo'n altirilgan.
Ikkinchi ifoda ac markazlashtirilgan tezlanishni tasvirlaydi. Agar chiziqli aylanish tezligi bo'lsadoimiy bo'lib qoladi (v=const), keyin ac moduli o'zgarmaydi, lekin uning yo'nalishi har doim o'zgaradi va tanani doira markaziga yo'n altirishga intiladi. Bu erda r - tananing aylanish radiusi.
Tananing erkin tushishi muammosi
Biz bu fizikada tezlanish ekanligini aniqladik. Endi toʻgʻri chiziqli harakat uchun yuqoridagi formulalardan qanday foydalanishni koʻrsatamiz.
Erkin tushish tezlashuvi bilan fizikadagi odatiy muammolardan biri. Bu qiymat sayyoramizning tortishish kuchi cheklangan massaga ega bo'lgan barcha jismlarga beradigan tezlashuvni ifodalaydi. Fizikada Yer yuzasiga yaqin joyda erkin tushish tezlashuvi 9,81 m/s2.
Faraz qilaylik, qandaydir tana 20 metr balandlikda edi. Keyin uni ozod qilishdi. Yer yuzasiga chiqish qancha vaqt oladi?
Boshlangʻich tezlik v0 nolga teng boʻlganligi uchun bosib oʻtgan masofa (balandlik h) uchun quyidagi tenglamani yozishimiz mumkin:
h=gt2 / 2
Kuzgi vaqtni qaerdan olamiz:
t=√(2h / g)
Shart ma'lumotlarini almashtirsak, tananing 2,02 soniyada erda bo'lishini aniqlaymiz. Haqiqatda, havo qarshiligi mavjudligi sababli bu vaqt biroz uzoqroq bo'ladi.
