|
Kinematyka |
+ Kinematyka:
1. Względność ruchu
2. Prędkość jako wektor, p. średnia i chwilowa
3. Ruch jednostajny prostoliniowy
4. Ruch jedn. przyspieszony
5. Ruch jedn. zmienny
6. Przysp. dośrodkowe, ruch po okręgu, prędkość kątowa
1. » Względność ruchu.
Ruch to podstawowe pojęcie w fizyce. Patrząc na jadący pociąg stwierdzamy domyślnie, że jest on w ruchu. Natomiast obserwator, znajdujący się
w pociągu, może powiedzieć, że pociąg się nie porusza - może po nim chodzić i pociąg nie "ucieka". Kto ma rację? Otóż zależy to od "punktu widzenia".
Mówiąc fizycznie, zależy to od układu odniesienia. W związku z tym nie istnieje pojęcie absolutnego ruchu. Każdy ruch jest względny
, gdyż wymaga przyjęcia układu odniesienia. Każde ciało porusza się zawsze względem wybranego układu odniesienia.
2. » Prędkość jako wektor, p. średnia i chwilowa
Rozpatrywać będziemy prędkość w ruchu prostoliniowym i krzywoliniowym. Tor ruchu, to podstawowe kryterium klasyfikacji ruchów.
Tor ruchu: zbiór punktów, w jakich znajdowało się ciało w kolejnych chwilach danego ruchu.
Jeżeli torem jest dowolna linia krzywa, tor taki nazywamy krzywoliniowym. Krzywą tą może być okrąg, parabola, elipsa. Jeżeli tor przebiega
po lini prostej, mamy do czynienia z ruchem prostoliniowym.
Prędkością średnią nazywamy prędkość, która nie odzwierciedla rzeczywistej wartości prędkości. Wartość prędkości średniej dla żaby wynosi
v = 0,25m/s. Podczas ruchu mogą następować zatrzymania, przestoje, zwiększanie i zmniejszanie jej wartości.
Prędkość średnią przedstawia się tym oto wzorem. r to wektor
przemieszczenia, natomiast t, to czas w jakim to przemieszczenie nastąpiło.
Prędkością chwilową nazywamy stosunek przemieszczenia, do czasu, w jakim nastąpiło. Prędkość chwilowa jest bliska rzeczywistej, w w/w
przypadku żaby, otrzymalibyśmy prędkość chwilową rozpatrując jedynie małe przedzialy czasowe (np. skok żaby).
, tylko gdy
3. » Ruch jednostajny prostoliniowy
Najdokładniejszego opisu ruchu dostarczają nam równania. Noszą one nazwę kinematycznych równań ruchu i mają postać zależności prędkości od
czasu:
Równanie ruchu ma postać v = const, pociąga to za sobą dwa wnioski:
1. W ruchu jednostajnym wartość prędkości jest stała.
2. W ruchu jednostajnym prędkość średnia jest równa prędkości chwilowej.
W najogólniejszym przypadku wektor prędkości definiujemy następująco:
Warto zwrócić uwagę, na funkcję o nazwie równania ruchu jednostajnie prostoliniowego, która wyraża się wzorem:
Wartości stałe to x i x0, zmiennymi są x i t.
Sens fizyczny tego równania można w pełni dostrzec wgłębiając się w szerszą analizę przykładów ruchów.
4. » Przyspieszenie w ruchu prostoliniowym
Stosunek wartości zmiany prędkości v do przyrostu czasu t, w którym przyrost nastąpił nosi nazwę Przyspieszenia.
Wyraża się je wzorem: 
Podobnie jak w prędkości chwilowej i przykładzie z "żabą", powyższy wzór nie
obrazuje w pełni przyspieszenia. Rzeczywista wartość przyspieszenia może być różna w każdej chwili. Skracając czas obserwacji, do bardzo małych
przedziałów, obliczymy wartość przyspieszenia chilowego:
, gdy:
5. » Ruch jednostajnie zmienny
Ruch, w którym przyspieszenie jest stałe, nazywamy ruchem jednostajnie zmiennym.
W ruchu tym przyspieszenie ma wartość: 
Również przy pojęciu przyspieszenia mamy doczynienia z kinematycznymi równaniami ruchu.
Wygląda ono następująco:
Równanie to nosi nazwę równania prędkości ruchu jednostajnie zmiennego.
Innym przykładem jest równanie opisujące położenie w ruchu jednostajnie zmiennym prostoliniowym, gdy x0=0 i v0=0.
Ma ono postać:
Trudnością, która może pojawić się przy omawianym ruchu, jest posiadanie przez dane ciało prędkości początkowej.
Po odpowiednich przekształceniach otrzymujemy równanie prędkości ruchu:
Kolejnym etapem jest umiejętność obliczenia przemieszczenia na podstawie wykresu v(t).
Będziemy stosować równanie położenia w ruchu jednostajnie przyspiesoznym prostoliniowym w swej najogólniejszej postaci. Równanie to
przedstawia się wzorem:
6. » Przysp. dośrodkowe, ruch po okręgu, prędkość kątowa
Ciało poruszające się po torze krzywoliniowym ze stałą wartością prędkości doznaje przyspieszenia
prostopadłego do wektora prędkości o zwrocie do środka krzywizny toru.
Przyspieszenie dośrodkowe oznaczamy jako: .
Jeżeli wartość prędkości ulega zmianie wystąpi inne przyspieszenie, które ma kierunek styczny do toru. Obliczamy je podobnie jak dla ruchu
prostoliniowego. Przyspieszenie to nosi nazwę stycznego i oznaczamy je jako: .
Całkowite przyspieszenie jest sumą obu przyspieszeń: =
+ .
PRĘDKOŚĆ KĄTOWA
Stosunek kąta wodzącego przez czas ruchu nosi nazwę prędkości kątowej.
 wzór na prędkość kątową
Jednostką prędkości kątowej jest:
Gdy prędkość kątowa jest stała, dużo łatwiej ją znaleźć, jeżeli zakreślany kąt wynosi 360', co oznacza w mierze łukowej 2π radianów.
Czas potrzebny na jego zakreślenie nosi nazwę okresu ruchu T. Okres jest to czas wykonania jednego pełnego obrotu.
W tej sytuacji prędkość kątową najłatwiej obliczyć ze wzoru:
Związek między prędkością kątową a częstotliwością zapisujemy:
Przyspieszenie dośrodkowe
Istnieją cztery równoważne wzory na przyspieszenie dośrodkowe:
1. 
2. 
3. 
4. 
|
|
|