Одиннадцатый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Motion in two and three dimensions  1.1.3. Перемещение и Расстояние  1.1.4. Скорость и вектор скорости  1.1.5. Ускорение и замедление  1.1.6. Графический анализ движения  1.1.7. Уравнения движения (расширенные выводы)  1.1.8. Свободное падение и терминальная скорость  1.1.9. Projectile motion  1.1.10. Относительная скорость в одномерном и двумерном пространстве  1.1.11. Motion of a car on an inclined plane  1.2. Dynamics  1.2.1. Законы движения Ньютона и их применения  1.2.2. Инерция и первый закон Ньютона  1.2.3. Force and types of force  1.2.4. Static and kinetic friction  1.2.5. Круговое движение и центростремительное ускорение  1.2.6. Неравномерное круговое движение  1.2.7. Банкинг дорог и кривых  1.2.8. Импульс и момент  1.2.9. Сохранение импульса в одномерной и двумерной пространстве  1.2.10. Применения третьего закона Ньютона  1.3. Работа, Энергия и Мощность  1.3.1. Работа, выполняемая постоянной и переменной силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая и потенциальная энергия  1.3.4. Гравитационная и упругая потенциальная энергия  1.3.5. Сохранение механической энергии  1.3.6. Мощность и мгновенная мощность  1.3.7. Эффективность машин  1.3.8. Работа, выполненная консервативными и неконсервативными силами  1.4. Вращательное движение  1.4.1. Крутящий момент и угловое ускорение  1.4.2. Равновесие вращения  1.4.3. Момент инерции и его применения  1.4.4. Угловой момент и его сохранение  1.4.5. Kinetic energy of rolling motion and rotation  1.4.6. Теорема параллельных и перпендикулярных осей  1.4.7. Динамика вращательного движения
  2. Гравитационная сила  2.1. Универсальное тяготение  2.1.1. Newton's law of universal gravitation  2.1.2. Гравитационное поле и потенциал  2.1.3. Изменение ускорения из-за гравитации  2.1.4. Kepler's laws of planetary motion  2.1.5. Orbital mechanics and satellites  2.1.6. Скорость ухода и орбитальная скорость  2.1.7. Weightlessness and free fall  2.1.8. Gravitational potential energy and energy in orbits  2.1.9. Черные дыры и гравитационное линзирование
  3. Свойства вещества  3.1. Механика жидкости  3.1.1. Плотность и давление в жидкостях  3.1.2. Pascal's theory and applications  3.1.3. Принцип Архимеда и плавучесть  3.1.4. Уравнение Бернулли и его применения  3.1.5. Continuity equation and the Venturi effect  3.1.6. Surface tension and capillarity  3.1.7. Вязкость и закон Пуазейля  3.1.8. Число Рейнольдса и турбулентность  3.2. Упругость и деформация  3.2.1. Hooke's law and the stress-strain relation  3.2.2. Модуль упругости и его применения  3.2.3. Deformation and yield strength of solids
  4. Thermal physics  4.1. Тепло и температура  4.1.1. Thermometric properties and temperature scale  4.1.2. Термическое расширение твердых тел, жидкостей и газов  4.1.3. Система теплообмена  4.1.4. Удельная теплоемкость и калориметрия  4.1.5. Скрытая теплота и фазовый переход  4.2. Кинетическая теория газов  4.2.1. Молекулярная модель газов  4.2.2. Кинетическое объяснение температуры  4.2.3. Уравнение идеального газа и отклонения  4.2.4. Mean free path and Maxwell–Boltzmann distribution  4.3. Законы термодинамики  4.3.1. Нулевой закон и тепловое равновесие  4.3.2. Первый закон и внутренняя энергия  4.3.3. The Second Law and Entropy  4.3.4. Цикл Карно и тепловые двигатели  4.3.5. Холодильники и тепловые насосы
  5. Волны и колебания  5.1. Простое гармоническое движение  5.1.1. Уравнения гармонических колебаний  5.1.2. Энергия в МГД  5.1.3. Damped and forced oscillations  5.1.4. Резонанс и приложения  5.1.5. Pendulum and spring-mass system  5.2. Волновое движение  5.2.1. Типы механических волн  5.2.2. Волновое движение и перенос энергии  5.2.3. Superposition Principle and Standing Waves  5.2.4. Reflection, Refraction and Diffraction  5.2.5. Эффект Доплера в звуке и свете  5.2.6. Pulsations and interference
  6. Electricity and Magnetism  6.1. Электростатика  6.1.1. Электрический заряд и его сохранение  6.1.2. Закон Кулона и его применение  6.1.3. Электрическое поле и электрический поток  6.1.4. Электрический потенциал и потенциальная энергия  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Электрический ток  6.2.1. Закон Ома и электрическое сопротивление  6.2.2. Сопротивление и температурная зависимость  6.2.3. Законы Кирхгофа и анализ цепей  6.2.4. Электрическая мощность и эффективность  6.2.5. Combination of resistors  6.3. Magnetism and Electromagnetism  6.3.1. Магнитные поля и их источники  6.3.2. Магнитная сила на движущиеся заряды  6.3.3. Electromagnetic induction  6.3.4. Законы Фарадея и Ленца  6.3.5. Индуктивность и трансформатор  6.3.6. Переменный ток и его применение
  7. Оптика  7.1. Отражение и преломление  7.1.1. Законы отражения и преломления  7.1.2. Зеркала и линзы  7.1.3. Total internal reflection and optical fiber  7.2. Волновая оптика  7.2.1. Интерференция и дифракция  7.2.2. Двойной щелевой эксперимент Юнга  7.2.3. Поляризация света
  8. Modern Physics  8.1.1. Photoelectric effect and Einstein's theory  8.1.2. Двойственность волны и частицы  8.1.3. Heisenberg's uncertainty principle  8.1.4. Эффект Комптона  8.2. Atomic and Nuclear Physics  8.2.1. Атомная модель и уровни энергии  8.2.2. Радиоактивный распад и период полураспада  8.2.3. Ядерное деление и синтез
  9. Электроника и связь  9.1. Semiconductors  9.1.1. pn junction and diode  9.1.2. Транзисторы и логические элементы  9.1.3. Интегральные схемы и их применения  9.2. Communication Systems  9.2.1. Основы аналоговой и цифровой связи  9.2.2. Беспроводная и оптическая связь  9.2.3. Модуляция и демодуляция

Одиннадцатый класс → Механика → Динамика ↓


Скорость и вектор скорости


В физике динамика — это раздел, который описывает движение точек, тел (объектов) и систем тел (групп объектов), не учитывая силы, вызывающие движение. Это исследование сосредотачивается на двух фундаментальных понятиях: скорость и вектор скорости. Оба понятия необходимы для описания и понимания движения.

Что такое скорость?

Скорость — это скалярная величина, представляющая "скорость объекта". Это скорость, с которой объект покрывает расстояние. Средняя скорость вычисляется путем деления общего пройденного расстояния на общее время, затраченное на преодоление этого расстояния. Формула для скорости очень проста:

Скорость = Расстояние / Время

Например, если автомобиль проезжает 150 километров за 3 часа, то его скорость будет:

Скорость = 150 км / 3 часа = 50 км/ч

Визуальный пример движения

Старт Финиш объект движется с постоянной скоростью

В приведенном выше примере SVG красный круг движется от стартовой до финишной линии. Скорость представляет собой то, как быстро круг движется от начальной точки до конечной за заданное время.

Что такое вектор скорости?

С другой стороны, вектор скорости — это векторная величина, обозначающая "скорость изменения позиции объекта". В отличие от скорости, вектор скорости включает направление объекта. Таким образом, вектор скорости дает более полное представление о состоянии движения объекта. Средняя скорость вычисляется путем деления перемещения на время, в течение которого произошло изменение.

Вектор скорости = Перемещение / Время

Рассмотрим автомобиль, который проезжает 100 км на восток за 2 часа. Его вектор скорости будет:

Вектор скорости = 100 км на восток / 2 часа = 50 км/ч на восток

Визуальный пример вектора скорости

A B C вектор скорости направлен к B

В этом SVG-сценарии синий круг движется от точки A к точке B, указывая направление его вектора скорости. Важно понимать, что даже если объект продолжает двигаться к точке C, вектор скорости определен только от точки A к B.

Разница между скоростью и вектором скорости

Хотя и скорость, и вектор скорости предоставляют информацию о движении объекта, у них есть важные различия:

  • Скорость — скалярная величина, что означает, что она имеет только величину. Тогда как вектор скорости — векторная величина, что означает, что у нее есть и величина, и направление.
  • Скорость не дает информации о направлении движения. Вектор скорости предоставляет ясную информацию о направлении.
  • Вектор скорости объекта, движущегося с постоянной скоростью по круговой траектории, постоянно меняется, потому что его направление изменяется непрерывно.

Текстовые примеры для практики

Пример 1: Вычисление скорости

Если велосипедист преодолевает расстояние 60 км за 2 часа, какова скорость велосипедиста?

Скорость = Расстояние / Время = 60 км / 2 часа = 30 км/ч

Пример 2: Вычисление вектора скорости

Бегун, движущийся на север, преодолевает расстояние 400 м за 50 секунд. Каков вектор скорости бегуна?

Вектор скорости = Перемещение / Время = 400 метров на север / 50 секунд = 8 м/с на север

Пример 3: Споттинг различие

Автомобиль проезжает 100 км в северном направлении и затем 100 км в восточном направлении. Каковы расстояние, скорость, перемещение и вектор скорости?

  • Расстояние = 100 км + 100 км = 200 км
  • Скорость = Общее расстояние / Общее время
  • Перемещение: Используйте теорему Пифагора (√(100² + 100²) = 141.42 км) в северо-восточном направлении.
  • Вектор скорости = Перемещение / Время

Понимание мгновенной скорости и вектора скорости

В то время как среднюю скорость и вектор скорости рассчитывают в течение определенного времени, мгновенная скорость и вектор скорости относятся к этим величинам в конкретный момент. Представьте, что вы ведете машину и смотрите на спидометр, который показывает скорость вашего автомобиля в этот момент времени - это и есть ваша мгновенная скорость.

Мгновенная скорость = Предел Δt → 0 (Δs/Δt)

Поскольку вектор скорости также учитывает направление, мгновенный вектор скорости будет указывать направление движения в этот конкретный момент.

Визуальная аналогия: сравнение эскалаторов и лестниц

A B

В приведенной выше аналогии линии, идущие вверх, представляют двух людей - одного, использующего эскалатор, а другого - лестницу. Человек на эскалаторе (левая линия) достигает вершины быстрее; следовательно, его скорость больше. Однако, если оба в конечном итоге движутся в одном направлении вверх, их векторы скорости будут равны, но с разной величиной. Примечательно, что скорость эскалатора остается постоянной, в то время как лестница может давать изменения мгновенной скорости.

Связывание скорости и вектора скорости с графиком

Во многих физических задачах интерпретация графиков важна для понимания скорости и вектора скорости. Наиболее распространенные графики — это графики расстояние-время и скорость-время.

График расстояние-время

На графике расстояния по отношению ко времени скорость представлена наклоном графика. Более крутой наклон указывает на большую скорость. Плоская горизонтальная линия не представляет никакой скорости, потому что расстояние не изменяется со временем.

Графики скорость-время

На графике скорость по отношению ко времени постоянная скорость показана как горизонтальная линия, а наклон линии (градиент) представляет ускорение. Вычисление площади под линией между двумя временными интервалами дает перемещение.

Заключение

Понимание импульса и вектора скорости является основой для дальнейшего изучения физики и механики. Эти концепции важны при анализе и предсказании движения объектов в повседневной жизни - от транспортных средств на дорогах до спортсменов на соревнованиях. Владение принципами импульса и вектора скорости также помогает понять более сложные явления и системы в продвинутой физике.


Одиннадцатый класс → 1.1.4


U
username
0%
завершено в Одиннадцатый класс

← Предыдущий (1.1.3)
Перемещение и Расстояние
Следующий (1.1.5) →
Ускорение и замедление

Комментарии 



Скорость и вектор скорости

https://www.physicsflow.com/g11/1.1.4?pfal=ru