Денелердин мейкиндиктеги кыймылы мүнөздөмөлөрдүн жыйындысы менен сүрөттөлөт, алардын ичинен негизгилери басып өткөн аралык, ылдамдык жана ылдамдануу болуп саналат. Акыркы мүнөздөмө негизинен кыймылдын өзүнүн өзгөчөлүгүн жана түрүн аныктайт. Бул макалада биз физикада ылдамдануу деген эмне деген суроону карап чыгабыз жана бул маанини колдонуу менен маселени чечүүнүн мисалын беребиз.
Динамиканын негизги теңдемеси
Физикада акселерацияны аныктоодон мурун динамиканын негизги теңдемесин берели, ал Ньютондун экинчи мыйзамы деп аталат. Ал көбүнчө төмөнкүчө жазылат:
F¯dt=dp¯
Башкача айтканда, тышкы мүнөзгө ээ болгон F¯ күчү dt убакыттын ичинде белгилүү бир денеге таасирин тийгизген, ал импульстун dp¯ маанисине өзгөрүшүнө алып келген. Теңдеменин сол тарабы адатта дененин импульсу деп аталат. F¯ жана dp¯ чоңдуктары вектордук табиятта экенине көңүл буруңуз жана аларга тиешелүү векторлор багытталган.ошол эле.
Ар бир окуучу импульстун формуласын билет, ал төмөнкүчө жазылат:
p¯=mv¯
p¯ мааниси денеде сакталган кинетикалык энергияны мүнөздөйт (жылдамдык фактору v¯), ал дененин инерциялык касиеттеринен көз каранды (массалык фактор m).
Эгер бул туюнтманы Ньютондун 2-законунун формуласына алмаштырсак, төмөнкү теңчиликти алабыз:
F¯dt=mdv¯;
F¯=mdv¯ / dt;
F¯=ma¯, мында a¯=dv¯ / dt.
Киргизилген a¯ мааниси ылдамдатуу деп аталат.
Физикада акселерация деген эмне?
Эми мурунку абзацта киргизилген a¯ мааниси эмнени билдирерин түшүндүрүп берели. Келгиле, анын математикалык аныктамасын кайра жазып көрөлү:
a¯=dv¯ / dt
Формуланы колдонуу менен бул физикада ылдамдануу экенин оңой эле түшүнсө болот. Физикалык чоңдук a¯ ылдамдыктын убакыттын өтүшү менен канчалык тез өзгөрөөрүн көрсөтөт, башкача айтканда, ал ылдамдыктын өзгөрүү ылдамдыгынын өлчөмү болуп саналат. Мисалы, Ньютондун мыйзамына ылайык, салмагы 1 килограмм болгон денеге 1 Ньютондук күч таасир этсе, анда ал 1 м/с2 ылдамдыкка ээ болот, б.а. кыймылдын ар бир секундунда дене ылдамдыгын секундасына 1 метрге жогорулатат.
Ылдамдатуу жана ылдамдык
Физикада булар кыймылдын кинематикалык теңдемелери менен байланышкан эки башка чоңдук. Эки сан теңвектор, бирок жалпы учурда алар башкача багытталат. Ылдамдануу ар дайым аракеттеги күчтүн багыты боюнча багытталат. Ылдамдык дененин траекториясы боюнча багытталган. Тезденүү менен ылдамдыктын векторлору бири-бири менен аракет багытындагы тышкы күч дененин кыймылы менен дал келгенде гана дал келет.
Ылдамдыктан айырмаланып, ылдамдануу терс болушу мүмкүн. Акыркы факты анын дененин кыймылына каршы багытталганын жана анын ылдамдыгын төмөндөтүүгө умтулгандыгын билдирет, башкача айтканда, жайлоо процесси жүрөт.
Ылдамдык жана ылдамдануу модулдарына тиешелүү жалпы формула мындай көрүнөт:
v=v0+ at
Бул денелердин түз сызыктуу бир калыпта тездетилген кыймылынын негизги теңдемелеринин бири. Бул убакыттын өтүшү менен ылдамдык сызыктуу жогорулайт экенин көрсөтүп турат. Эгерде кыймыл бирдей жай болсо, анда ат термининин алдына минус коюу керек. Бул жерде v0 мааниси баштапкы ылдамдык.
Бир калыпта ылдамдатылган (бирдей жай) кыймылда формула дагы жарактуу:
a¯=Δv¯ / Δt
Бул дифференциалдык түрдөгү окшош туюнтмадан айырмаланат, мында ылдамдануу Δt чектүү убакыт аралыгы боюнча эсептелинет. Бул ылдамдатуу белгиленген убакыт аралыгындагы орточо деп аталат.
Жол жана ылдамдатуу
Эгер дене бир калыпта жана түз сызыкта кыймылдаса, анда t убакытта анын басып өткөн жолун төмөнкүчө эсептөөгө болот:
S=vt
Эгер v ≠ const болсо, анда дене басып өткөн жолду эсептөөдө ылдамданууну эске алуу керек. Тиешелүү формула:
S=v0 t + at2 / 2
Бул теңдеме бир калыпта тездетилген кыймылды сүрөттөйт (бир калыпта жай кыймыл үчүн "+" белгиси "-" белгиси менен алмаштырылышы керек).
Айланма кыймыл жана ылдамдануу
Жогоруда физикада ылдамдануу вектордук чоңдук, башкача айтканда анын өзгөрүшү багыты боюнча да, абсолюттук мааниси боюнча да мүмкүн экендиги айтылган. Каралып жаткан түз сызыктуу тездетилген кыймылда a¯ векторунун багыты жана анын модулу өзгөрүүсүз калат. Эгерде модуль өзгөрө баштаса, анда мындай кыймыл мындан ары бир калыпта ылдамдатылбай, түз сызыктуу бойдон калат. Эгерде a¯ векторунун багыты өзгөрө баштаса, анда кыймыл ийри сызыктуу болот. Мындай кыймылдын эң кеңири таралган түрлөрүнүн бири материалдык чекиттин айлана боюнча кыймылы.
Бул кыймыл үчүн эки формула жарактуу:
α¯=dω¯ / dt;
ac=v2 / r
Биринчи туюнтма - бурчтук ылдамдануу. Анын физикалык мааниси бурчтук ылдамдыктын өзгөрүү ылдамдыгында жатат. Башка сөз менен айтканда, α дененин айлануу ылдамдыгын же жайлоосун көрсөтөт. α мааниси тангенциалдык ылдамдануу, башкача айтканда, ал тегерекке тангенциалдуу багытталган.
Экинчи туюнтма ac борборго айлануучу ылдамданууну сүрөттөйт. Эгерде сызыктуу айлануу ылдамдыгытуруктуу бойдон кала берет (v=const), анда ac модулу өзгөрбөйт, бирок анын багыты ар дайым өзгөрүп, денени тегеректин борборуна багыттоого умтулат. Бул жерде r - дененин айлануу радиусу.
Дененин эркин жыгылышы көйгөйү
Бул физикада акселерация экенин билдик. Эми жогорудагы формулаларды түз сызыктуу кыймыл үчүн кантип колдонууну көрсөтөлү.
Эркин түшүүнүн ылдамдашы менен физикадагы типтүү маселелердин бири. Бул маани биздин планетанын тартылуу күчү чектүү массасы бар бардык денелерге берген ылдамданууну билдирет. Физикада Жердин бетине жакын жерде эркин түшүү ылдамдыгы 9,81 м/с2.
Бир дене 20 метр бийиктикте болду дейли. Андан кийин ал бошотулган. Жердин бетине чыгууга канча убакыт керек?
Баштапкы ылдамдык v0 нөлгө барабар болгондуктан, басып өткөн аралыкка (бийиктик h) теңдемени жазсак болот:
h=gt2 / 2
Күз убактысын кайдан алабыз:
t=√(2с / г)
Шарттан алынган маалыматтарды алмаштырсак, дене 2,02 секунданын ичинде жерде болорун көрөбүз. Чынында, бул убакыт абанын каршылыгынан улам бир аз узагыраак болот.
