Enakomerno gibanje. Formula za enotno gibanje.

Poznavanje klasičnega fizičnega tečaja se začne z najenostavnejšimi zakoni, ki se držijo teles, ki se gibljejo v prostoru. Pravokotno enakomerno gibanje je najenostavnejša sprememba položaja telesa v prostoru. Takšno gibanje se preučuje v kinematični sekciji.

Nasprotnik Aristotela

Galileo Galilei je ostal v analih zgodovine kot eden največjih naravoslovcev pozne renesanse. Poskušal je preveriti trditve Aristotela - krivoverje, ki ga takrat ni bilo mogoče slišati, ker je cerkev močno podpirala učenje tega starodavnega modreca. Zamisel o enotnem gibanju torej ni bila upoštevana - telo se je bodisi premaknilo „na splošno“ bodisi je bilo v mirovanju. Potrebni so bili številni poskusi, da bi razložili naravo gibanja.

Galilejski poskusi

Klasičen primer proučevanja gibanja je bil slavni eksperiment Galileo, ko je s slavnim vrgel različne uteži Poševni stolp v Pisi. Kot rezultat tega poskusa je postalo jasno, da telesa z različnimi masami padejo z enako hitrostjo. Kasneje se je poskus nadaljeval v vodoravni ravnini. Galileo je predlagal, da bi v odsotnosti trenja katera koli žoga padala po drsniku poljubno dolgo, medtem ko bi bila njena hitrost tudi konstantna. Zato je eksperimentalno Galileo Galilei odkril bistvo Newtonovega prvega zakona - v odsotnosti zunanjih sil se telo giblje v ravni liniji s konstantno hitrostjo. Pravokotno enotno gibanje je izraz Newtonov prvi zakon. Trenutno različne vrste gibanja sodelujejo v posebnem fizikalni odsek - kinematiko. Prevedeno iz grščine to ime pomeni doktrino gibanja.

Novi koordinatni sistem

Analiza enakomernega gibanja ne bi bila mogoča brez ustvarjanja novega načela za določanje položaja teles v prostoru. Sedaj ga imenujemo pravokotni koordinatni sistem. Njegov avtor je slavni filozof in matematik Rene Descartes, zahvaljujoč kateremu imenujemo koordinatni sistem kartezijan. V tej obliki je zelo priročno predstavljati pot v telesu tridimenzionalni prostor in analizirati to gibanje, privezati položaj telesa na koordinatne osi. Pravokotni koordinatni sistem je sestavljen iz dveh desni, ki se križata pod pravim kotom. Točka sečišča se običajno upošteva kot izvor meritev. Vodoravna črta se imenuje abscisa, navpična črta je ordinata. Ker živimo v tridimenzionalnem prostoru, se tretji osi doda ravninski koordinatni sistem - imenuje se aplikat.

Določitev hitrosti

Hitrosti ni mogoče izmeriti, ko merimo razdaljo in čas. To je vedno vrednost izpeljave, ki je zapisana kot razmerje. V najbolj splošni obliki je hitrost telesa enaka razmerju prevožene razdalje do pretečenega časa. Formula za hitrost je:

Kjer je d prevožena razdalja, je t pretekli čas.

Smer neposredno vpliva na vektorsko oznako hitrosti (količina, ki opredeljuje čas, je skalar, torej nima smeri).

Razumevanje enakomernega gibanja

Z enakomernim gibanjem se telo giblje po ravni črti s konstantno hitrostjo. Ker je hitrost vektorska količina, so njene lastnosti opisane ne le po številu, ampak tudi po smeri. Zato je bolje pojasniti definicijo in reči, da je hitrost enotnega pravokotnega gibanja konstantna v magnitudi in smeri. Za opis pravokotnega enakomernega gibanja zadostuje uporaba kartezičnega koordinatnega sistema. V tem primeru bo os OX udobno položena v smeri gibanja.

Z enakomernim premikom se položaj telesa v kateremkoli časovnem obdobju določi le z eno koordinato, x. Smer gibanja telesa in vektor hitrosti sta usmerjena vzdolž osi x, z začetkom gibanja pa se lahko šteje od ničelne oznake. Zato lahko analizo gibanja telesa v prostoru zmanjšamo na projekcijo poti gibanja na osi OX in opišemo proces algebrskih enačb.

Enotno gibanje v smislu algebre

Recimo, da _je telo v določenem trenutku t ₁ na točki na osi x, katere koordinata je x ₁ . Po drugi strani pa bo telo nekaj časa spremenilo svojo lokacijo. Sedaj bo koordinata njegove lokacije v prostoru x ₂ . Z zmanjšanjem upoštevanja gibanja telesa na njegovo mesto na osi koordinat lahko ugotovimo, da je pot, ki jo je telo prepotovalo, enaka razliki med začetno in končno koordinato. Algebraically, to je zapisano kot: Δs = x ₂ - x _1.

Znesek premestitve

Vrednost, ki določa gibanje telesa, je lahko večja in manjša od 0. Vse je odvisno od tega, kako se je telo premaknilo glede na smer osi. V fiziki je mogoče zabeležiti tako negativno kot pozitivno premikanje - vse je odvisno od izbranega koordinatnega sistema. Pravokotno enakomerno gibanje poteka s hitrostjo, ki jo opisuje formula:

V tem primeru bo hitrost večja od nič, če se telo giblje vzdolž osi OX od nič; manj kot nič - če gibanje poteka od desne proti levi na osi x.

Takšna kratka evidenca odraža bistvo enotnega pravokotnega gibanja - karkoli spremeni koordinate, ostane hitrost gibanja nespremenjena.

Galileo, dolgujemo še eno odlično idejo. Analiziramo gibanje telesa v svetu brez trenja, pri čemer je znanstvenik vztrajal, da sile in hitrosti niso odvisne druga od druge. Ta briljantna domneva se je odražala v vseh obstoječih zakonih gibanja. Tako so sile, ki delujejo na telo, neodvisne druga od druge in delujejo, kot da druge ne obstajajo. Z uporabo tega pravila za analizo gibanja telesa je Galileo razumel, da se lahko vsa mehanika procesa razgradi v sile, ki so geometrijsko (vektorsko) ali linearne, če delujejo v eni smeri. Približno bo izgledal takole:

Kaj pomeni to enotno gibanje? Zelo preprosto je. Pri zelo majhnih vrzelih na poti se lahko hitrost telesa šteje za enotno, z ravno potjo. Tako je obstajala odlična priložnost za preučevanje bolj zapletenih gibov, ki so jih zmanjšali na preproste. Tako smo proučevali enakomerno gibanje telesa vzdolž kroga.

Enakomerno gibanje po krogu

Enotna in enakomerno pospešeno gibanje lahko opazujemo v gibanju planetov v njihovih orbitah. V tem primeru planet sodeluje v dveh vrstah neodvisnih gibov: premika se enakomerno po obodu in se istočasno premika z enako hitrostjo do Sonca. Takšno kompleksno gibanje razlagajo sile, ki delujejo na planetih. Diagram vpliva planetnih sil je prikazan na sliki:

Kot lahko vidite, je planet vpleten v dva različna gibanja. Geometrijsko dodajanje hitrosti nam bo dalo hitrost planeta na danem odseku poti.

Enotno gibanje je osnova za nadaljnje proučevanje kinematike in fizike na splošno. To je osnovni proces, v katerega se lahko zmanjšajo veliko bolj zapleteni premiki. Toda v fiziki, kot drugje, se veliki začne z majhnimi stvarmi, in spuščanje vesoljskega plovila v brezzračni prostor, ki upravlja podmornice, ne smemo pozabiti na tiste preproste poskuse, na katerih je Galileo enkrat preizkusil svoja odkritja.