Девятый класс
  1. Механика  1.1. Движение  1.1.1. Виды движения  1.1.2. Расстояние и перемещение  1.1.3. Скорость и вектор скорости  1.1.4. Ускорение  1.1.5. Графическое представление движения  1.1.6. Уравнения движения  1.1.7. Равномерное и неравномерное движение  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Relative speed  1.1.10. Circular motion  1.2. Законы силы и движения  1.2.1. Понятие силы  1.2.2. Первый закон Ньютона  1.2.3. Newton's second law of motion  1.2.4. Третий закон Ньютона  1.2.5. Инерция и виды инерции  1.2.6. Motion  1.2.7. Conservation of momentum  1.2.8. Применение законов Ньютона в повседневной жизни  1.2.9. Types of Forces (Contact and Non-Contact)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Гравитационная сила  1.3.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.3.2. Важность гравитационной силы  1.3.3. Ускорение из-за гравитации  1.3.4. Свободное падение и невесомость  1.3.5. Масса и вес  1.3.6. Изменение g с высотой и глубиной  1.3.7. Kepler's laws of planetary motion  1.3.8. Satellites and their orbits  1.4. Work, Energy and Power  1.4.1. Понятие работы  1.4.2. Положительные и отрицательные действия  1.4.3. Работа, совершаемая постоянной и переменной силой  1.4.4. Энергия и ее формы  1.4.5. Кинетическая и потенциальная энергия  1.4.6. Закон сохранения энергии  1.4.8. Коммерческая единица энергии  1.4.9. Теорема о работе и энергии  1.5. Простые механизмы  1.5.1. Types of simple machines  1.5.2. Механическое преимущество  1.5.3. Эффективность машин  1.5.4. Рычаги и их типы  1.5.5. Блоки и наклонные плоскости  1.5.6. Шестерни и их применение
  2. Свойства материи  2.1. Состояния материи  2.1.1. Solids, liquids and gases  2.1.2. Свойства различных состояний вещества  2.1.3. Изменение состояния вещества  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе — Эйнштейна  2.2. Плотность и давление  2.2.1. Понятие плотности и относительной плотности  2.2.2. Давление в твердых телах, жидкостях и газах  2.2.3. Pascal's law and its applications  2.2.4. Атмосферное давление и его вариации  2.2.5. Surface tension and capillarity  2.3. Плавучесть и принцип Архимеда  2.3.1. Выталкивающая сила  2.3.2. Закон Архимеда  2.3.3. Применения принципа Архимеда  2.3.4. плавучие и тонущие объекты  2.3.5. Теория плавания и принцип Архимеда
  3. Теплота и термодинамика  3.1. Температура и тепло  3.1.1. Концепция тепла и температуры  3.1.2. Измерение температуры  3.1.3. Шкалы температуры  3.2. Heat transfer  3.2.1. Проводимость тепла  3.2.2. Конвекция тепла  3.2.3. тепловое излучение  3.2.4. Применения теплообмена  3.2.5. Теплопроводность  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Расширение твердых тел, жидкостей и газов  3.3.2. Abnormal expansion of water  3.3.3. Применение теплового расширения  3.4. Удельная теплоемкость и скрытая теплота  3.4.1. Концепция удельной теплоемкости  3.4.2. Измерение и применение удельной теплоемкости  3.4.3. Latent heat of fusion and vaporization  3.4.4. Тепловые двигатели и эффективность
  4. Волны и звук  4.1. Waves and their types  4.1.1. Механические и электромагнитные волны  4.1.2. Продольные и поперечные волны  4.1.3. Свойства волн  4.1.4. Длина волны, частота и скорость волны  4.1.5. Наложение волн  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Природа и передача звука  4.2.2. Скорость звука в различных средах  4.2.3. Отражение звука и эхо  4.2.4. Sonar and ultrasound  4.2.5. Резонанс и пульсация  4.3. Характеристики звука  4.3.1. Интенсивность, громкость и качество звука  4.3.2. Эффект Доплера в звуке
  5. Освещение и оптика  5.1. Отражение света  5.1.1. Законы отражения  5.1.2. Отражение от плоского зеркала  5.1.3. Отражение от сферического зеркала  5.1.4. Формирование изображения вогнутыми и выпуклыми зеркалами  5.1.5. Применения отражения  5.2. Преломление света  5.2.1. Законы преломления  5.2.2. Показатель преломления  5.2.3. Преломление через стеклянную плиту  5.2.4. Refraction in water and air  5.2.5. Lenses and their types  5.2.6. Image formation by convex and concave lenses  5.2.7. Total internal reflection and its applications  5.3. Дисперсия и рассеяние света  5.3.1. Спектр белого света  5.3.2. Prisms and Dispersion  5.3.3. Эффект Тиндаля и голубое небо
  6. Электричество и магнетизм  6.1. Электрический заряд и статическое электричество  6.1.1. Понятие электрического заряда  6.1.2. Зарядка трением, контактом и индукцией  6.1.3. Электроскоп и его работа  6.2. Current Electricity  6.2.1. Понятие электрического тока  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Факторы, влияющие на сопротивление  6.2.4. Последовательные и параллельные схемы  6.2.5. Тепловой эффект электрического тока  6.2.6. Электрическая мощность и энергия  6.3. Магнетизм  6.3.1. Естественные и искусственные магниты  6.3.2. Свойства магнитов  6.3.3. Earth's magnetism  6.3.4. Magnetic field and field lines  6.3.5. Электромагниты и их применение
  7. Современная физика  7.1. структура атома  7.1.1. Atomic Structure and Subatomic Particles  7.1.2. Электроны, протоны и нейтроны  7.1.3. Модель Резерфорда и Бора  7.2. Радиоактивность  7.2.1. Types of radioactive emissions  7.2.2. Период полураспада и радиоактивный распад  7.2.3. Использование и опасности радиации
  8. Space science and astronomy  8.1. Вселенная и ее компоненты  8.1.1. Звезды и галактики  8.1.2. Planets and Solar System  8.2. Спутники  8.2.1. Естественные и искусственные спутники  8.2.2. Использование спутников

Девятый класс → Механика → Движение ↓


Уравнения движения


В физике, а именно в механике, "уравнения движения" - основные принципы, которые описывают, как движутся объекты. Эти уравнения позволяют нам предсказать будущую позицию и скорость движущихся объектов. Давайте узнаем, что это за уравнения и как мы можем использовать их для лучшего понимания движения.

Основы скорости

Движение означает изменение положения объекта во времени. В повседневной жизни вы видите движение повсюду: мяч, катящийся с горы, машина, едущая по дороге, или самолет, летящий в небе. В физике мы обычно описываем движение так:

  • Положение: Место, где находится объект.
  • Скорость: Насколько быстро и в каком направлении движется объект.
  • Ускорение: Как скорость объекта изменяется со временем.

Три уравнения движения

Существуют три основных уравнения движения, которые относятся к этим концепциям. Эти уравнения предполагают, что ускорение объекта постоянно. Это упрощение позволяет нам точно оценить движение. Уравнения таковы:

Первое уравнение движения

Первое уравнение связывает начальную скорость, конечную скорость, ускорение и время. Оно выражается как:

v = u + at

Где:

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

Представьте, что вы едете на велосипеде. Вы начинаете с покоя, так что ваша начальная скорость 0. По мере того, как вы быстрее крутите педали, ваша скорость увеличивается. Если вы будете крутить педали с постоянным ускорением в течение определенного времени, где вы окажетесь? Это уравнение помогает вам найти вашу скорость после этого времени.

Пример: Предположим, вы бросаете мяч прямо вверх с начальнοй скоростью 10 м/с², и на него действует гравитационное ускорение -9,8 м/с² (отрицательно, потому что гравитация действует вниз). Через 2 секунды, какова будет его скорость?

v = 10 м/с + (-9.8 м/с²) * 2 с
v = 10 м/с - 19.6 м/с
v = -9.6 м/с

Через 2 секунды скорость мяча будет -9.6 м/с, что означает, что он движется вниз.

Второе уравнение движения

Второе уравнение дает положение объекта. Это отношение выражается как:

s = ut + (1/2)at²

Где:

  • s - перемещение
  • u, a, и t определены как раньше

Это уравнение помогает вам узнать, сколько расстояния вы прошли. Представьте это так: сколько расстояния машина прошла, начиная с покоя и затем ускоряясь в течение какого-то времени.

Пример: Предположим, вы роняете камень с вершины башни. Если он начинает с покоя (начальная скорость 0), и ускорение под действием гравитации -9,8 м/с², насколько далеко он упадет за 3 секунды?

s = 0 * 3 с + 0.5 * (-9.8 м/с²) * (3 с)²
s = 0 - 0.5 * 9.8 м/с² * 9
s = -44.1 м

Отрицательный знак указывает, что камень упал на 44.1 м.

камень

Эта картинка показывает камень, падающий с башни.

Третье уравнение движения

Третье уравнение связывает скорость, ускорение и перемещение, исключая время. Оно выражается как:

v² = u² + 2as

Это уравнение полезно, когда нужно решить для перемещения без знания, сколько времени это заняло. Оно также помогает определить, насколько быстро объект может двигаться при заданном перемещении.

Пример: Представьте, что стрела бросается вверх с начальной скоростью 15 м/с. Найдите, насколько высоко она поднимется, пока не остановится (когда конечная скорость равна 0), предполагая, что на нее действует равномерное гравитационное ускорение -9.8 м/с².

0 = (15 м/с)² + 2 * (-9.8 м/с²) * s
0 = 225 м²/с² - 19.6 м/с² * s
19.6 м/с² * s = 225 м²/с²
s = 225 м²/с² / 19.6 м/с²
s = 11.48 м

Следовательно, стрела поднимется примерно на 11.48 метров от начальной точки, а затем на мгновение остановится, прежде чем начнет падать вниз.

Визуальное понимание движения с SVG

Визуализация движения может помочь прояснить эти концепции. Следующая простая диаграмма показывает объект, который сначала движется равномерно, а затем ускоряется.

Начало Постоянная скорость Ускорение Конец

Синяя точка представляет начальную позицию. Зеленая и желтая точки представляют постоянную скорость, где интервал остается тем же со временем. Красная точка представляет увеличенное расстояние из-за ускорения.

Практическое применение

Понимание и применение уравнений движения помогает решать многие реальные проблемы. Например, инженеры используют эти принципы для расчета тормозных путей транспортных средств, спортсмены улучшают свои показатели, астрономы рассчитывают траектории космических кораблей.

Например, если инженер хочет спроектировать новый аттракцион, он должен удостовериться, что вагоны имеют достаточную скорость на вершине петли, рассчитать силы притяжения, действующие на пассажиров, и многое другое. Использование уравнений движения поможет им выполнить эти расчеты безопасно и точно.

Заключение

Уравнения движения являются основными инструментами в физике для описания и предсказания движения объектов. Понимание начальной скорости, ускорения и времени позволяет находить положение и скорость движущихся объектов.

Эти уравнения не только обеспечивают прочную основу для более углубленного изучения физики, но и имеют практическое применение в различных областях, помогая нам понять роль физики в нашей повседневной жизни.


Девятый класс → 1.1.6


U
username
0%
завершено в Девятый класс

← Предыдущий (1.1.5)
Графическое представление движения
Следующий (1.1.7) →
Равномерное и неравномерное движение

Комментарии 



Уравнения движения

https://www.physicsflow.com/g9/1.1.6?pfal=ru