Презентация по теме "Основы кинематики. Основы динамики. В помощь сдающему ОГЭ"

Основы кинематики. Основы динамики. В помощь сдающему ОГЭ

Основные кинематические понятия

• Механическое движение
• Траектория
• Путь
• Перемещение
• Равномерное прямолинейное движение
• Скорость
• Ускорение
• Равноускоренное прямолинейное движение
• Свободное падение
• Движение тела по окружности

• Механическим движением называется изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Например, падение листа с дерева – это механическое движение, т. к. положение листа изменяется относительно веток дерева, земли, других деревьев.
• Движение тела можно описать аналитически, то есть с помощью формул, и графически, т. е. с помощью графиков.
• Самыми простыми видами движения являются прямолинейное равномерное и прямолинейное равноускоренное .

Описание равномерного прямолинейного движения

• Уравнение движения: x = x 0 + V∙t
• Пройденный путь: S = V∙t
• Скорость равномерного движения: V =
• Пример задания: пассажирский поезд, двигаясь равномерно, за 0,5 ч проехал 45 км. Чему равна скорость поезда?
• Варианты ответов: 1) 22,5 2) 25 3) 90 4) 100
• Решение: v = = = 90 = 25,2 = 25
• Ответ: 2)

Графическое представление равномерного движения

• Графиком равномерного движения называется зависимость v(t), выраженная графически.

• Ответ: 240 м

Равноускоренное прямолинейное движение

• Описание: x = x 0 + V 0 t +

S = V 0 t +

V = V 0 + at

• Пример задания: Мотоциклист начинает двигаться по прямолинейной дороге и движется равноускоренно с ускорением 0,4 . Какой будет скорость автомобиля через 5 с?
• Варианты ответов: 1) 0,04 2) 0,2 3) 2 4) 5

• Решение: v = v 0 + at = 0 + 0,4 ∙ 5 с = 2
• Ответ: 3)

Графическое представление равноускоренного движения

• Ответ: 3)

Свободное падение

• - это движение тела в безвоздушном пространстве только под влиянием силы тяжести.
• В конце XV итальянский ученый Галилео Галилей опытным путем установил, что все тела в безвоздушном пространстве падают на Землю с одинаковым ускорением 9,8 .
• Алгоритм решения задач на свободное падение тел:

• Сделать рисунок к задаче с указанием направления векторов скорости и ускорения.
• Выбрать систему координат.
• Записать уравнения зависимости координат и скорости от времени в проекции на координатные оси (получить систему уравнений).
• Найти решение данной системы уравнений с учетом начальных условий.

Пример решения задачи на свободное падение

• Два тела брошены с одной высоты вертикально вниз с интервалом времени Δt = 2с. Начальная скорость первого из них была равна 10 второго 15 Какова проекция скорости второго тела относительно первого через 3 секунды?

• Варианты ответов:

1) 0 2) 5 3) 15 4) -15

• Решение: направим ось Y по направлению скорости движения тел. Для первого тела проекция скорости на ось Y: V 1 = V 01 + gt;

Для второго тела V 2 = V 02 + g(t – Δt).

В любой момент времени скорость второго тела относительно первого V = V 2 – V 1 = V 02 – gΔt - V 01 = 15 - 9,8 2с - 10 = -15

• Ответ: 4)

Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью

• Если направление скорости меняется, а модуль скорости – нет, то тело равномерно движется по окружности с постоянным ускорением, которое направлено к центру окружности, поэтому называется центростремительным. Найти центростремительное ускорение можно найти по формуле α = .

• Скорость равномерного движения по окружности можно найти, если путь – дину окружности – разделить на время одного оборота, т.е. период обращения V = или V = 2πνR = ωR, где ω – угловая скорость или циклическая частота.

Пример решения задачи на движение тела по окружности.

• Диск вращается равномерно. Чему равно отношение центростремительных ускорений точек диска, находящихся на расстояниях R 1 = и R 1 = от оси вращения.
• Варианты ответов: 1) 6 2) 1,5 3) 1 4) 2,25
• Решение: для любых точек на диске одинаковой является угловая скорость ω.

a = ω 2 R, тогда = = = 1,5

• Ответ: 2)

Основные динамические понятия

• Инерция
• Инерциальная система отсчета
• Инертность
• Масса
• Сила
• Первый, второй и третий законы Ньютона
• Классический принцип относительности
• Закон Всемирного тяготения
• Силы в механике: сила тяжести, сила трения, сила упругости.

Не путайте инерцию и инертность !

• Инерция – это явление сохранения скорости движения тел при отсутствии воздействия на него.
• Инертность – это свойство тел сопротивляться изменению скорости под воздействием сил.
• Основу динамики составляют три закона Ньютона.
• Первый закон Ньютона определяет причины изменения движения: Тело сохраняет состояние покоя или движется равномерно и прямолинейно, если равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю.
• Системы отсчета, относительно которых тело при отсутствии внешних воздействий движется прямолинейно и равномерно или находится в состоянии покоя, называют инерциальными.

инерция

+

инертность

+

• Масса тела – это физическая величина, характеризующая его инертность и гравитационные свойства.
• Сила (мера взаимодействия тел) - это физическая векторная величина, которая является количественной характеристикой действия одного тела на другое.
• Принцип суперпозиции сил : Если на тело действуют несколько сил, то равнодействующая сил равна векторной сумме этих сил.
• Второй закон Ньютона : Ускорение, сообщаемое телу силой, прямо пропорционально величине силы, обратно пропорционально массе и направлено так же, как и действующая сила. a =
• Третий закон Ньютона: Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. F 1 = - F 2

Примеры задач на первый закон Ньютона

• Задача 1: Если на тело не действуют другие тела или действуют, но сумма сил, характеризующих их воздействие, равна нулю ( действие тел скомпенсировано), то тело

• Обязательно движется по инерции равномерно и прямолинейно
• Движется, но обязательно останавливается
• Обязательно покоится
• Движется равномерно и прямолинейно или покоится.

• Задача 2: Тяжелый чемодан необходимо передвинуть в купе по направлению к локомотиву. Это легче будет сделать, если поезд в это время

• Стоит на месте
• Движется равномерно и прямолинейно
• Ускоряется
• Тормозит

Алгоритм решения задач по динамике

• Сделать рисунок к задаче с указанием направления сил, действующих на тело;
• Выбрать систему координат, одну из осей направить по ускорению ( для разных тел можно выбирать разные системы координат);
• Записать уравнения второго закона Ньютона в векторной форме для каждого из тел в отдельности;
• Записать эти уравнения в проекциях на выбранные оси;
• Найти решение системы уравнений с учетом начальных условий.

Силы в механике

• Сила трения
• Сила упругости
• Сила Всемирного тяготения
• Сила тяжести
• Вес тела

Сила трения

• Силы трения обусловлены шероховатостью соприкасающихся поверхностей, силами межмолекулярного притяжения соприкасающихся поверхностей.
• Эти силы: а) действуют при соприкосновении тел;

б) действуют параллельно поверхности соприкосновения тел;

в) препятствуют взаимному перемещению тел.

• Различают: - силу трения покоя ( если скорость равна нулю);

- силу трения скольжения ( Fтр = μ N)

Задача : тело равномерно движется по плоскости. Сила его давления на плоскость равна 10 Н, сила трения 2,5 Н. коэффициент трения скольжения равен

• 25 2) 4,0 3) 0,75 4) 0,25

Решение: μ = = = 0,25

Ответ: 4)

Сила упругости

• Сила упругости возникает в результате деформации тел.
• При изменении взаимного положения атомов и молекул в твердом теле в результате его деформации электромагнитные силы стремятся возвратить атомы в первоначальное положение.
• В простейшем случае сила упругости перпендикулярна поверхности взаимодействующих тел .
• Силу упругости, действующую на тело со стороны опоры или подвеса, называют силой реакции опоры или подвеса.
• Сила упругости всегда противоположна направлению внешних сил.
• В случае упругих деформаций силы упругости подчиняются закону Гука.

Закон Гука: F упр = - k x В большинстве случаев закон Гука выполняется при малых деформациях.

• Задача: Два груза, связанных нерастяжимой нитью, находятся на горизонтальной поверхности стола, к одному из них приложена горизонтальная сила. Как изменится сила натяжения нити, если стол с грузами поместить на подъемник, движущийся равномерно вверх?
• Варианты ответов: 1) Увеличится.

2) Уменьшится.

3) Не изменится.

• Решение: сила натяжения нити зависит от ускорения системы, а значит, от равнодействующей приложенных сил, в данном случае горизонтальных – силы тяги и противоположной ей силы трения. Сила трения скольжения пропорциональна силе реакции опоры, которая неизменна в случае равномерного подъема. Значит, сила натяжения не изменится.
• Ответ: 3)

Сила всемирного тяготения (гравитационная сила) – это сила, возникающая между всеми телами, направленные вдоль прямой, проходящей через центры масс взаимодействующих тел.

• Силы всемирного тяготения описывает закон всемирного тяготения , который открыл Ньютон.

Сила тяжести. Вес тела.

• F тяж - это сила, действующая со стороны Земли на все тела вблизи поверхности Земли
• F тяж = mg
• Ускорение свободного падения изменяется вблизи поверхности Земли в пределах от 9,780 на экваторе до 9,832 на полюсах. Это обусловлено суточным вращением и сплюснутостью Земли. ( R экв =6378 км, R пол =6357 км)
• Вес тела – это сила, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на горизонтальную опору или растягивает подвес.
• Если тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, то вес тела P = mg.
• Если тело движется вверх с ускорением α, то вес тела больше силы тяжести, а если тело движется вниз с ускорением, то вес тела меньше силы тяжести.
• Если тело движется вниз с ускорением, равным ускорению свободного падения, то в этом случае вес тела равен нулю.

• Задача: ракета после выключения двигателей движется вертикально вверх, достигает верхней точки траектории и затем движется вниз. На каком участке траектории в корабле наблюдается состояние невесомости? Сопротивлением воздуха пренебречь.
• Варианты ответов:

• Во время всего полета с неработающими двигателями.
• Только во время движения вверх.
• Только во время движения вниз.
• Только в момент достижения верхней точки траектории.

• Ответ: 1), так как после выключения двигателей движение ракеты происходит только под действием силы тяжести.

g. 3) Вниз, α g. 2) Вверх, α g. 4) Вниз, α 5) Подпрыгнет в любом случае при торможении. Решение : Если коробка подпрыгнула, это значит, что в какой то момент сила реакции опоры стала равна нулю, что возможно только при движении тела с ускорением, направленным вниз. Следовательно, лифт двигался вверх, с ускорением α g. Ответ: 1 ) " width="640"

• Задача : движущийся равномерно лифт начал останавливаться. Куда двигался лифт, если стоящая на полу коробка подпрыгнула?
• Варианты ответов :

1) Вверх, α g. 3) Вниз, α g.

2) Вверх, α g. 4) Вниз, α

5) Подпрыгнет в любом случае при торможении.

• Решение : Если коробка подпрыгнула, это значит, что в какой то момент сила реакции опоры стала равна нулю, что возможно только при движении тела с ускорением, направленным вниз. Следовательно, лифт двигался вверх, с ускорением α g.
• Ответ: 1 )

Задача.

Желаю успехов в изучении физики!