-->
|
|
|
Ãëàâà 1. Êèíåìàòèêà òî÷êè è òâ¸ðäîãî òåëà § 9. ÓñêîðåíèåÊàê èçìåíÿþòñÿ ïîêàçàíèÿ ñïèäîìåòðà â íà÷àëå äâèæåíèÿ è ïðè òîðìîæåíèè àâòîìîáèëÿ? Êàêàÿ ôèçè÷åñêàÿ âåëè÷èíà õàðàêòåðèçóåò èçìåíåíèå ñêîðîñòè?
Ïðè äâèæåíèè òåë èõ ñêîðîñòè îáû÷íî ìåíÿþòñÿ ëèáî ïî ìîäóëþ, ëèáî ïî íàïðàâëåíèþ, ëèáî æåîäíîâðåìåííî êàê ïî ìîäóëþ, òàê è ïî íàïðàâëåíèþ. Ñêîðîñòü øàéáû, ñêîëüçÿùåé ïî ëüäó, óìåíüøàåòñÿ ñ òå÷åíèåì âðåìåíè äî ïîëíîé îñòàíîâêè. Åñëè âçÿòü â ðóêè êàìåíü è ðàçæàòü ïàëüöû, òî ïðè ïàäåíèè êàìíÿ åãî ñêîðîñòü ïîñòåïåííî íàðàñòàåò. Ñêîðîñòü ëþáîé òî÷êè îêðóæíîñòè òî÷èëüíîãî êðóãà ïðè íåèçìåííîì ÷èñëå îáîðîòîâ â åäèíèöó âðåìåíè ìåíÿåòñÿ òîëüêî ïî íàïðàâëåíèþ, îñòàâàÿñü ïîñòîÿííîé ïî ìîäóëþ (ðèñ 1.26). Åñëè áðîñèòü êàìåíü ïîä óãëîì ê ãîðèçîíòó, òî åãî ñêîðîñòü áóäåò ìåíÿòüñÿ è ïî ìîäóëþ, è ïî íàïðàâëåíèþ. Èçìåíåíèå ñêîðîñòè òåëà ìîæåò ïðîèñõîäèòü êàê î÷åíü áûñòðî (äâèæåíèå ïóëè â êàíàëå ñòâîëà ïðè âûñòðåëå èç âèíòîâêè), òàê è ñðàâíèòåëüíî ìåäëåííî (äâèæåíèå ïîåçäà ïðè åãî îòïðàâëåíèè).
Ðàññìîòðèì ñëó÷àé êðèâîëèíåéíîãî è íåðàâíîìåðíîãî äâèæåíèÿ òî÷êè.  ýòîì ñëó÷àå å¸ ñêîðîñòü ñ òå÷åíèåì âðåìåíè èçìåíÿåòñÿ êàê ïî ìîäóëþ, òàê è ïî íàïðàâëåíèþ. Ïóñòü â íåêîòîðûé ìîìåíò âðåìåíè t òî÷êà çàíèìàåò ïîëîæåíèå Ì è èìååò ñêîðîñòü Δ Ñîãëàñíî ïðàâèëó ñëîæåíèÿ âåêòîðîâ âåêòîð èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè Δ
Ïîäåëèâ âåêòîð Δ
Ïî àíàëîãèè ñ îïðåäåëåíèåì ìãíîâåííîé ñêîðîñòè îïðåäåëèì ìãíîâåííîå óñêîðåíèå. Äëÿ ýòîãî íàéä¸ì òåïåðü ñðåäíèå óñêîðåíèÿ òî÷êè çà âñ¸ ìåíüøèå è ìåíüøèå ïðîìåæóòêè âðåìåíè:
Ïðè óìåíüøåíèè ïðîìåæóòêà âðåìåíè Δt âåêòîð Δ
Óñêîðåíèå íàïðàâëåíî òàê, êàê íàïðàâëåí âåêòîð èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè Δ
 îáùåì ñëó÷àå óñêîðåíèå íàïðàâëåíî ïîä óãëîì ê âåêòîðó ñêîðîñòè (ðèñ. 1.30). Ïîëíîå óñêîðåíèå õàðàêòåðèçóåò èçìåíåíèå ñêîðîñòè è ïî ìîäóëþ, è ïî íàïðàâëåíèþ. ×àñòî ïîëíîå óñêîðåíèå Åäèíèöà óñêîðåíèÿ. Äâèæåíèå òî÷êè ìîæåò ïðîèñõîäèòü êàê ñ ïåðåìåííûì, òàê è ñ ïîñòîÿííûì óñêîðåíèåì. Åñëè óñêîðåíèå òî÷êè ïîñòîÿííî, òî îòíîøåíèå èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè ê ïðîìåæóòêó âðåìåíè, çà êîòîðîå ýòî èçìåíåíèå ïðîèçîøëî, áóäåò îäíèì è òåì æå äëÿ ëþáîãî èíòåðâàëà âðåìåíè. Ïîýòîìó, îáîçíà÷èâ ÷åðåç Δt íåêîòîðûé ïðîèçâîëüíûé ïðîìåæóòîê âðåìåíè, à ÷åðåç Δ
Òàê êàê ïðîìåæóòîê âðåìåíè Δt — âåëè÷èíà ïîëîæèòåëüíàÿ, òî èç ýòîé ôîðìóëû ñëåäóåò, ÷òî åñëè óñêîðåíèå òî÷êè ñ òå÷åíèåì âðåìåíè íå èçìåíÿåòñÿ, òî îíî íàïðàâëåíî òàê æå, êàê è âåêòîð èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè. Òàêèì îáðàçîì, åñëè óñêîðåíèå ïîñòîÿííî, òî åãî ìîæíî èñòîëêîâàòü êàê èçìåíåíèå ñêîðîñòè â åäèíèöó âðåìåíè. Ýòî ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü åäèíèöû ìîäóëÿ óñêîðåíèÿ è åãî ïðîåêöèé. Çàïèøåì âûðàæåíèå äëÿ ìîäóëÿ óñêîðåíèÿ:
Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî
Åñëè âðåìÿ èçìåðåíî â ñåêóíäàõ, à ñêîðîñòü — â ìåòðàõ â ñåêóíäó, òî åäèíèöà óñêîðåíèÿ — ì/ñ2 (ìåòð íà ñåêóíäó â êâàäðàòå).
Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó 1. ×òî íàçûâàåòñÿ óñêîðåíèåì? 2. Êóäà íàïðàâëåíî óñêîðåíèå ïðè ïðÿìîëèíåéíîì äâèæåíèè òî÷êè, åñëè ìîäóëü ñêîðîñòè òî÷êè óâåëè÷èâàåòñÿ? óìåíüøàåòñÿ? 3. Òî÷êà äâèæåòñÿ ïî êðèâîëèíåéíîé òðàåêòîðèè ñ ïîñòîÿííîé ïî ìîäóëþ ñêîðîñòüþ. Èìååò ëè ýòà òî÷êà óñêîðåíèå? 4. Ìîæåò ëè òî÷êà èìåòü óñêîðåíèå, åñëè å¸ ñêîðîñòü â äàííûé ìîìåíò âðåìåíè ðàâíà íóëþ? 5.  êàêèõ åäèíèöàõ âûðàæàåòñÿ óñêîðåíèå? 6. Àâòîìîáèëü äâèæåòñÿ ïî øîññå ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ è íà÷èíàåò òîðìîçèòü. Êàê íàïðàâëåíà ïðîåêöèÿ óñêîðåíèÿ íà îñü, íàïðàâëåííóþ ïî âåêòîðó íà÷àëüíîé ñêîðîñòè àâòîìîáèëÿ? 7. Êàê íàïðàâëåíî óñêîðåíèå ðàâíîìåðíî äâèæóùåéñÿ ïî îêðóæíîñòè òî÷êè? 8. Ìîæíî ëè óòâåðæäàòü, ÷òî åñëè óñêîðåíèå òî÷êè ïîñòîÿííî, òî íàïðàâëåíèå å¸ ñêîðîñòè íå èçìåíÿåòñÿ? 9. Ëûæíèê ñúåõàë ñ ãîðû, äâèãàÿñü ïðÿìîëèíåéíî è ðàâíîóñêîðåííî. Çà âðåìÿ 20 ñ, â òå÷åíèå êîòîðûõ äëèëñÿ ñïóñê, ñêîðîñòü ëûæíèêà âîçðîñëà îò 5 ì/ñ äî 15 ì/ñ. Ñ êàêèì óñêîðåíèåì äâèãàëñÿ ëûæíèê?
|
|
|