Уравнение равномерного движения их применение

Величины равномерного движения, уравнения и формулы равномерного движения

Из данного определения следует, что для расчёта параметров равномерного движения необходимо задействовать такие величины, как скорость перемещения тела \(v\) , время \(t\) , и пройденное расстояние \(S\) .
Формула, связывающая данные параметры, выглядит так:

Понятие скорости

Местоположение материальной точки, движущейся по прямой, определяют одной координатной, при этом функция зависимости координаты x выглядит следующим образом \(t=x(t)\) , где \(t\) – интервал времени. Физической величиной, характеризующей быстроту равномерного движения считается скорость.

Скорость равномерного движения показывает соотношение расстояния, которое преодолело тело, и интервала времени. Данная величина называется путевой скоростью.

В физике расстояние принято обозначать латинской буквой \(S\) , скорость перемещения буквой \(v\) , а время буквой \(t\) .

Скорость равномерного движения рассчитывают таким образом:

В международный системе измерений скорость принято обозначать в метрах за секунду (м/с). На практике часто используются другие единицы измерения, например, километры в час (км/ч).

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Определение пути

Величина пути, пройденного телом, показывает, как далеко оно переместилось за определенный интервал времени, но не показывает направление такого перемещения. Для определения направления движения тела вводят систему координат, которая позволяет определить перемещение тела в пространстве. При этом используется такая формула:

где \(x\) – координата, показывающая расположение тела в конкретный момент времени;

\(x_0\) – координата, показывающая начальное положение тела.

По значению величины \(∆x\) определяют направление движения тела. Если это значение со знаком «минус», то тело переместилось против направления оси \(x\) , если же значение со знаком «плюс», то тело переместилось вдоль оси x. Величина преодоленного пути будет определяться модулем значения \(∆x\) :

Таким образом, скорость равномерного движения по прямой будет определяться отношением изменения координаты к интервалу времени, за которое оно произошло.

Путь отображает длину траектории движения тела, то есть длину кривой линии, по которой перемещалось тело. Не стоит путать эту величину с понятием перемещения.

Таким образом, перемещение по значению всегда будет меньше величины пройденного пути, кроме случая движения тела по прямой. При этом перемещение и путь будут равными по значению величинами.

По сути, перемещение численно равняется длине вектора, проведённого от начальной точки положения тела к конечной.

Расчёт параметров равномерного движения

При равномерном движении тела значение его скорости не зависит от времени, с течением времени она остается постоянной:

Длина пути при этом определяется линейной функцией по времени:

где \(t_0\) – начальная величина времени.

Радиус обозначают вектором \(\overline\) , что соответствует положению тела в начальный момент времени \(t_0\) , положение тела в определенный момент времени t обозначают вектором \(\overline.\)

Получаем следующие уравнения:

Тогда скорость рассчитается по какой формуле:

Если \(t_0=0\) , данное уравнение примет вид:

Таким образом, уравнение равномерного движения материальной точки, выраженное через векторные величины, примет вид:

Данная формула дает возможность определить радиус-вектор положения тела в любой интервал времени, зная скорость его движения v и первоначальное положение в пространстве \(r_0.\)

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Уравнение равномерного движения тела также можно описать через координаты. Для этого вводится трехмерная система координат. При этом уравнения равномерного движения принимают вид:

где \(x_0, y_0, z_0\) – координаты начального положения тела;

\(v_x, v_y, v_z\) – проекции вектора скорости на оси координат.

Равномерное прямолинейное движение тела

Равномерное движение может совершаться по окружности, при этом тело передвигается на одинаковые углы за равные промежутки времени, а радиус-векторы в любой точке будут иметь одинаковое значение.

Для того, чтобы записать это в формулы, используют понятия координат фиксированного положения тела – углы поворота. Такие координаты обозначают буквой φ.

При равномерном движении по окружности мгновенная угловая скорость определяется так:

где \(w_<ср>\) – средняя угловая скорость.

А угол поворота радиус-вектора тела при равномерном движении определяется так:

Не нашли нужную информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматически разошлет в течение 59 секунд. Выберите подходящего эксперта, и он избавит вас от хлопот с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.

Доработки и консультации включены в стоимость

В рамках задания они бесплатны и выполняются в оговоренные сроки.

Вернем деньги за невыполненное задание

Если эксперт не справился – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и праздники, чтобы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи проверенных экспертов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – профессионалов в своей области. Все они имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

Гарантия возврата денег

Эксперт получил деньги, а работу не выполнил?
Только не у нас!

Деньги хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

Гарантия возврата денег

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Отзывы студентов о нашей работе

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Всё сдал!», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Принимаем к оплате

Равномерное движение

Равномерное движение

Равномерное движение — движение вдоль прямой линии с постоянной (как по модулю, так и по направлению) скоростью. При равномерном движении пути, которые тело проходит за равные промежутки времени, также равны.

Для кинематического описания движения расположим ось OХ вдоль направления движения. Для определения перемещения тела при равномерном прямолинейном движении достаточно одной координаты Х. Проекции перемещения и скорости на координатную ось можно рассматривать, как алгебраические величины.

Пусть в момент времени t 1 тело находилось в точке с координатой x 1 , а в момент времени t 2 — в точке с координатой x 2 . Тогда проекция перемещения точки на ось OХ будет запишется в виде:

В зависимости от направления оси и направления движения тела эта величина может быть как положительной, так и отрицательной. При прямолинейном и равномерном движении модуль перемещения тела совпадает с пройденным путем. Скорость равномерного прямолинейного движения определяется по формуле:

v = ∆ s ∆ t = x 2 — x 1 t 2 — t 1

Если v > 0 , тело движется вдоль оси OX в положительном направлении. Иначе — в отрицательном.

Математическое описание равномерного прямолинейного движения

Закон движения тела при равномерном прямолинейном движении описывается линейным алгебраическим уравнением.

Уравнение движения тела при равномерном прямолинейном движении

x ( t ) = x 0 + v t

v = c o n s t ; x 0 — координата тела (точки) в момент времени t = 0 .

Пример графика равномерного движения — на рисунке ниже.

Здесь два графика, описывающих движение тел 1 и 2. Как видим, тело 1 во время t = 0 находилось в точке x = — 3 .

От точки x 1 до точки x 2 тело переместилось за две секунды. Перемещение тела составило три метра.

∆ t = t 2 — t 1 = 6 — 4 = 2 с

Зная это, можно найти скорость тела.

v = ∆ s ∆ t = 1 , 5 м с 2

Есть еще один способ определения скорости: из графика ее можно найти как отношение сторон BC и AC треугольника ABC.

v = ∆ s ∆ t = B C A C .

Причем, чем больше угол, который образует график с осью времени, тем больше скорость. Говорят также, что скорость равна тангенсу угла α .

Аналогично вычисления проводятся для второго случая движения. Рассмотрим теперь новый график, изображающий движение с помощью отрезков прямых. Это так называемый кусочно-линейный график.

Движение, изображенное на нем — неравномерное. Скорость тела меняется мгновенно в точках излома графика, а каждый отрезок пути до новой точки излома тело движется равномерно с новой скоростью.

Из графика мы видим, что скорость менялась в моменты времени t = 4 c , t = 7 с , t = 9 с . Значения скоростей также легко находятся из графика.

Отметим, что путь и перемещение не совпадают для движения, описываемого кусочно-линейным графиком. Например, в интервале времени от нуля до семи секунд тело прошло путь, равный 8 метрам. Перемещение тела при этом равно нулю.

Кинематика. Равномерное движение.

Если тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути, его движение называется равномерным.

Равномерное движение встречается довольно редко. Например, почти равномерно движется Земля вокруг Солнца, проходя за год один оборот.

При равномерноем движении скорость не изменяется:

Равномерное движение происходит как по прямолинейной, так и по криволинейной траектории.

Равномерное движение тела описывается уравнением:

где s – путь, пройденный телом от некоторой точки, принятой за начало отсчета, t – время тела в пути, s₀ – значение s в начальный момент времени t = 0.

Прямолинейным равномерным движением называют движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения. Скорость прямолинейного равномерного движения – величина постоянная. Определяется как отношение перемещения точки к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло:

Модуль этой скорости – это перемещение тела, совершаемое за единицу времени.

Скоростью равномерного прямолинейного движении называют величину, равную отношению перемещения тела за любой промежуток времени к значению этого промежутка:

Перемещение при равномерном прямолинейном движении (по оси Х) можно рассчитать по формуле:

где υ_x – проекция скорости на ось Х, откуда закон равномерного прямолинейного движения будет иметь вид: