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


Кинематика — это раздел механики, который изучает движение объектов, не учитывая причины их движения. Проще говоря, это описывает, как движутся вещи, их скорость, направление, и как эти элементы меняются со временем. Понимание кинематики закладывает основу для анализа более сложных сценариев движения в физике.

Основные понятия динамики

Для изучения кинематики начнем с нескольких ключевых понятий: перемещение, скорость, ускорение и время.

Перемещение

Перемещение относится к изменению положения объекта. Это векторная величина, то есть она имеет как величину, так и направление. Перемещение отличается от расстояния, которое является скалярной величиной, показывающей, сколько дороги и расстояния прошел объект, независимо от направления.

Пример: Представьте себе прямую дорогу. Если автомобиль проезжает 50 м на восток от точки A до точки B, его перемещение составит 50 м в восточном направлении, а не просто расстояние "50 м".

Перемещение = 50 м на восток

Скорость

Скорость — это векторная величина, которая означает скорость изменения перемещения. Она сообщает нам, с какой скоростью и в каком направлении движется объект. Среднюю скорость можно рассчитать по формуле:

Средняя скорость = (Конечное перемещение - Начальное перемещение) / Затраченное время

Пример: Если автомобиль проезжает от точки A до точки B за 5 секунд, то средняя скорость будет

Средняя скорость = 50 метров на восток / 5 секунд = 10 метров в секунду на восток
Средняя скорость = 10 м/с на восток

Ускорение

Ускорение — это скорость изменения скорости объекта со временем. Как и скорость и перемещение, ускорение является векторной величиной и может описывать, как объект ускоряется, замедляется или меняет направление.

Формула для ускорения:

Ускорение = (Конечная скорость - Начальная скорость) / Затраченное время

Пример: Если скорость автомобиля увеличивается с 10 м/с до 20 м/с за 5 с, его ускорение будет:

Ускорение = (20 м/с - 10 м/с) / 5 секунд = 2 м/с^2

Уравнения движения

Есть три основные уравнения движения, которые используются для описания движения объектов при условии постоянного ускорения. Эти уравнения помогают решать различные задачи в динамике.

Первое уравнение движения

Первое уравнение связывает скорость, ускорение и время. Оно представлено как:

v = u + at

Где:

  • v — конечная скорость
  • u — начальная скорость
  • a — ускорение
  • t — время

Это уравнение помогает вычислить скорость объекта в любой момент времени, если известны его начальная скорость и постоянное ускорение.

Второе уравнение движения

Второе уравнение связывает перемещение с начальной скоростью, временем и ускорением:

s = ut + (1/2)at^2

Где:

  • s — перемещение
  • u — начальная скорость
  • t — время
  • a — ускорение

Это уравнение позволяет рассчитать перемещение объекта при постоянном ускорении.

Третье уравнение движения

Третье уравнение позволяет вычислить скорость, начальную скорость и перемещение:

v^2 = u^2 + 2as

где символы обозначают те же величины, что и выше.

Пример: Эти уравнения могут быть использованы в различных практических сценариях, таких как оценка того, какое расстояние проедет машина перед остановкой или определение скорости взлета самолета на основе длины взлетной полосы.

Визуальное представление движения

Представьте себе, что вы наблюдаете за движением объекта по прямой линии. Движение можно описать с помощью графика:

График положение-время

График положение-время показывает, как изменяется положение объекта со временем. Наклон линии на графике положение-время представляет собой скорость объекта.

Время Положение наклон = скорость

Прямая линия представляет постоянную скорость, в то время как кривая линия представляет изменяющуюся скорость (ускорение).

Графики скорость-время

График скорость-время показывает, как скорость объекта изменяется со временем. Наклон графика скорость-время показывает ускорение объекта.

Время Скорость наклон = ускорение

Площадь под графиком скорость-время представляет перемещение объекта за данный период времени.

Движение снаряда

Движение снаряда — это тип задачи кинематики, в которой объект выпускается в воздух и движется под влиянием гравитации. Движение можно разделить на два компонента: горизонтальный и вертикальный.

Горизонтальное движение снаряда является равномерным, потому что оно не имеет ускорения (не учитывая сопротивление воздуха), а вертикальное движение является равнопеременным из-за гравитации.

Горизонтальное расстояние Вертикальная высота

Уравнения движения могут применяться отдельно к горизонтальным и вертикальным компонентам, чтобы решать различные аспекты траектории снаряда, такие как максимальная высота, время полета и дальность полета.

Практические приложения динамики

Понимание кинематики важно во многих областях. Инженеры применяют эти принципы для проектирования транспортных средств, аттракционов в парках развлечений и систем безопасности. Атлеты и тренеры используют кинематические принципы для улучшения результатов и снижения риска травм. Ученые полагаются на кинематику для моделирования природных явлений, таких как орбиты планет или траектории полета ракет.

Резюме и выводы

Кинематика предоставляет детальный анализ основных форм движения. Она предоставляет инструменты для описания движения объектов в терминах перемещения, скорости и ускорения со временем. Уравнения движения упрощают взаимосвязи между этими величинами при постоянном ускорении. Визуальные представления, такие как графики, обеспечивают дополнительное понимание характеристик движения. Овладев основами кинематики, можно понимать и предсказывать поведение движущихся объектов в широком диапазоне практических сценариев.


Одиннадцатый класс → 1.1


U
username
0%
завершено в Одиннадцатый класс

← Предыдущий (1)
Механика
Следующий (1.1.1) →
Движение в одном измерении

Комментарии 



Динамика

https://www.physicsflow.com/g11/1.1?pfal=ru