Характеристики механического движения тела:
- траектория (линия, вдоль которой движется тело),
- перемещение (направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела M1 с его последующим положением M2),
- скорость (отношение перемещения ко времени движения - для равномерного движения).
Основные виды механического движения
В зависимости от траектории движение тела разделяются на:
Прямолинейные;
Криволинейные.
В зависимости от скорости движения разделяются на:
Равномерные,
Равноускоренные
Равнозамедленные
В зависимости от способа перемещения движения бывают:
Поступательное
Вращательное
Колебательное
Сложные движения (Например: винтовое движение, в котором тело равномерно вращается вокруг некоторой оси и в тоже время совершает вдоль этой оси равномерное поступательное движение)
Поступательное движение - это движение тела, при котором все его точки движутся одинаково. В поступательном движении всякая прямая, соединяющая любые две точки тела остается параллельной сама себе.
Вращательное движение - это движение тела вокруг некоторой оси. При таком движении все точки тела совершают движение по окружностям, центром которых является эта ось.
Колебательное движение - это периодическое движение, которое совершается поочерёдно в двух противоположных направлениях.
Например, колебательное движение совершает маятник в часах.
Поступательное и вращательное движения - самые простые виды механического движения.
Прямолинейным и равномерным движение называется такое движение, когда за любые сколь угодно малые равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения. Запишем математическое выражение этого определения s = υ ? t. Это значит, что перемещение определяют по формуле, а координату - по формуле.
Равноускоренным движением называется движение тела, при котором его скорость за любые равные промежутки времени увеличивается одинаково. Для характеристики этого движения нужно знать скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории, т. е. мгновенную скорость, а также ускорение.
Мгновенная скорость - это отношение достаточно малого перемещения на участке траектории, примыкающей к этой точке, к малому промежутку времени, в течение которого это перемещение совершается.
υ = S/t. Единица измерения в системе СИ м/с.
Ускорение - величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло. α = ?υ/t (системе СИ м/с2) Иначе, ускорение - это быстрота изменения скорости или приращение скорости за каждую секунду α . t . Отсюда формула мгновенной скорости: υ = υ 0 + α.t.
Перемещение при этом движении определяют по формуле: S = υ 0 t + α . t 2 /2.
Равнозамедленным движением называется движение, когда ускорение имеет отрицательную величину, скорость при этом равномерно замедляется.
При равномерном движении по окружности углы поворота радиуса за любые равные промежутки времени будут одинаковы. Поэтому угловая скорость ω = 2πn , или ω = πN/30 ≈ 0.1N , где ω - уговая скорость n - число оборотов в секунду, N - число оборотов в минуту. ω в системе СИ измеряется в рад/с. (1/c)/ Она представляет угловую скорость, при которой каждая точка тела за одну секунду проходит путь, равный её расстоянию от оси вращения. При этом движении модуль скорости постоянный, он направлен по касательной к траектории и постоянно меняет направление (см. рис. ), поэтому возникает центростремительное ускорение.
Период вращения Т = 1/n - это время, за которое тело совершает один полный оборот, поэтому ω = 2π/Т.
Линейная скорость при вращательном движении выражается формулами:
υ = ωr, υ = 2πrn, υ = 2πr/T, где r - расстояние точки от оси вращения. Линейная скорость точек, лежащих на окружности вала или шкива, называется окружной скоростью вала или шкива (в системе СИ м/с)
При равномерном движении по окружности скорость остается постоянной по величине но все время меняется по направлению. Всякое изменение скорости связано с ускорением. Ускорение изменяющее скорость по направлению называется нормальным или центростремительным , это ускорение перпендикулярно к траектории и направлено к центру ее кривизны (к центру окружности, если траектория окружность)
α п = υ 2 /R или α п = ω 2 R (так как υ = ωR где R радиус окружности, υ - скорость движения точки)
Относительность механического движения - это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта .
Положение тела (точки) в пространстве можно определить относительно какого-либо другого тела, выбранного за тело отсчета A. Тело отсчета, связанная с ним система координат и часы составляют систему отсчета. Характеристики механического движения относительны, т. е. они могут быть различными в разных системах отсчета.
Пример: за движением лодки следят два наблюдателя: один на берегу в точке O, другой - на плоту в точке O1 (см. рис. ). Проведем мысленно через точку О систему координат XOY - это неподвижная система отсчета. Другую систему X"O"Y" свяжем с плотом - это подвижная система координат. Относительно системы X"O"Y" (плота) лодка за время t совершает перемещение и будет двигаться со скоростью υ = s лодки относительно плота /t v = (s лодки- s плота)/t. Относительно системы XOY (берег) лодка за это же время совершит перемещение s лодки, где s лодкиперемещение плота относительно берега. Скорость лодки относительно берега или . Скорость тела относительно неподвижной системы координат равна геометрической сумме скорости тела относительно подвижной системы и скорости этой системы относительно неподвижной.
Виды систем отсчёта могут быть различными, например, неподвижная система отсчёта, подвижная система отсчёта, инерциальная система отсчёта, неинерциальная система отсчёта.
«Физика - 10 класс»
Какими величинами можно описать механическое движение тела?
Существует несколько способов описания, или, что одно и то же, задания движения точки. Рассмотрим два из них, которые наиболее часто применяются.
Координатный способ.
Будем задавать положение точки с помощью координат. Если точка движется, то её координаты изменяются с течением времени. Так как координаты точки зависят от времени, то можно сказать, что они являются функциями времени.
Математически это принято записывать в виде
Уравнения (1.1) называют кинематическими уравнениями движения точки, записанными в координатной форме.
Если уравнения движения известны, то для каждого момента времени мы сможем рассчитать координаты точки, а следовательно, и её положение относительно выбранного тела отсчёта. Вид уравнений для каждого конкретного движения будет вполне определённым.
Основной задачей кинематики является определение уравнения движения тел.
Количество выбираемых для описания движения координат зависит от условий задачи. Если движение точки происходит вдоль прямой, то достаточно одной координаты и, следовательно, одного уравнения, например, x(t). Если движение происходит на плоскости, то его можно описать двумя уравнениями - x(t) и y(t). Уравнения описывают движение точки в пространстве.
Векторный способ.
Положение точки можно задать, и с помощью радиус-вектора.
Радиус-вектор - это направленный отрезок, проведённый из начала координат в данную точку.
При движении материальной точки радиус-вектор, определяющий её положение, с течением времени изменяется (поворачивается и меняет длину), т. е. является функцией времени:
На рисунке радиус-вектор определяет положение точки в момент времени t 1 , а радиус-вектор 2 - в момент времени t 2 .
Вышеприведенная формула и есть уравнение движения точки, записанное в векторной форме.
Если оно известно, то мы можем для любого момента времени рассчитать радиус-вектор точки, а значит, определить её положение.
Задание трёх скалярных уравнений равносильно заданию одного векторного уравнения.
Итак, мы знаем, что положение точки в пространстве определяется её координатами или её радиус-вектором.
Модуль и направление любого вектора находят по его проекциям на оси координат. Чтобы понять, как это делается, вначале необходимо ответить на вопрос: что понимают под проекцией вектора на ось?
Изобразим ось ОХ. Опустим из начала А и конца В вектора перпендикуляры на ось ОХ. Точки А 1 и В 1 есть проекции соответственно начала и конца вектора на эту ось.
Проекция вектора
Проекцией вектора на какую-либо ось называется длина отрезка А 1 В 1 между проекциями начала и конца вектора на эту ось, взятая со знаком «+» или «-».
Проекцию вектора мы будем обозначать той же буквой, что и вектор, но, во-первых, без стрелки над ней и, во-вторых, с индексом внизу, указывающим, на какую ось проецируется вектор. Так, а х и а у - проекции вектора на оси координат ОХ и OY.
Виды движений в производстве Презентацию подготовил Ученик 10А класса Варсеев Тимофей
ПРОИЗВОДСТВОЧто такое производство? Производство, в экономическом смысле - процесс создания какого-либо продукта. Производство может быть ручное (что малоэффективно), механизированно-ручное и механизированное (самое эффективное).
Производство Во время механизированно-ручного и механизированного производства товар движется по конвейеру (устройство для непрерывного перемещения обрабатываемого изделия, см рис.) Но раз товар движется, значит можно назвать вид движения.Так, какие виды движения присутствуют на производстве?
ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ И КРИВОЛИНЕЙНОЕ Сравнивая траектории движения, к одной группе можно отнести прямолинейное, к другой – криволинейное движение.Прямолинейное движение – это движение, происходящее вдоль прямой линии.Криволинейное движение – это движение, траектория которого представляет собой кривую линию (например, окружность, эллипс, гиперболу, параболу, ломаную).
ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ И КРИВОЛИНЕЙНОЕ На конвейере используются оба вида движения, однако прямолинейное используется чаще. Так как, при криволинейном движение на товар действует больше сил, чем при прямолинейном, следовательно вероятность деформации товара выше, путем опрокидывания или падения.
РАВНОМЕРНОЕ И НЕРАВНОМЕРНОЕРавномерное движение – это механическое движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит одно и то же расстояние.Неравномерным называется такое движение, при котором за равные промежутки времени тело проходит различные отрезки пути.
РАВНОМЕРНОЕ И НЕРАВНОМЕРНОЕОпять таки, на всей конвейерной ленте присутствуют оба эти вида движения. На промежутке конвейера, где происходит функция доставки от станка к станку, то там равномерное. Товар должен двигаться одинаково быстро на всем пути. А если рассмотреть промежуток, где работают сами станки, то там движение может быть как равномерное, так и неравномерное. Это зависит от самого станка.
РАВНОУСКОРЕННОЕ И РАВНОЗАМЕДЛЕННОЕРавноускоренное и равнозамедленное движение – это движение, при котором модуль (величина) скорости равномерно меняется, а вектор ускорения остается постоянным и по модулю, и по направлению. Во время производства скорость товара меняется. Она как увеличивается, так и уменьшается. Чтобы не было резких остановок и таких же резких ускорений, используется равноускоренное и равнозамедленное движение с малым по модулю ускорением.
ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ И ВРАЩАТЕЛЬНОЕПоступательное движение - это механическое движение системы точек, при котором отрезок прямой, связывающий две любые точки этого тела, форма и размеры которого во время движения не меняются, остаётся параллельным своему положению в любой предыдущий момент времени. Вращательное движение – это движение твердого тела, имеющего как минимум две неподвижные точки. Прямая, проходящая через эти точки, называется осью вращения. Тело вращается вокруг своей оси. Как и предыдущие виды движения, эти два тоже имеют место быть во время производства.
ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ И ВРАЩАТЕЛЬНОЕВо время прямолинейного движения тела, тело так же движется и поступательно.Вращательное движение присутствует при процессе обертки бутылки. Бутыль поворачивается вокруг своей оси, когда станок наклеивает обертку.
ЗАКЛЮЧЕНИЕВыполнив данную работу, я разобрался, какие же виды движения используются во время производства, и понял, где и как их используют на производстве.
Понятие движения является одной из философских категорий, наряду с другими, такими, как материя и время, служащими основанием для материалистических наук. Но так глубоко мы сейчас рассматривать этот вопрос не будем. Просто посмотрим, что собой представляют и какие бывают виды движения с точки зрения классической механики.
В физике существует специальный раздел механики - кинематика. Она изучает и его виды, причём рассматривает именно само движение объекта без его взаимодействия с другими телами. Изменение расположения тела относительно других в данный промежуток времени и называется механическим движением, что по-гречески звучит как «кинематика».
Движением пронизана вся наша жизнь. Перемещаются люди и животные, движутся реки и воздух, Земля и Солнце. Вполне возможно, что именно первоначальное наблюдение древних греков за процессами перемещения и привело впоследствии к созданию такой науки, как физика - по крайней мере, к созданию таких ее разделов, как механика и кинематика.
Различают следующие виды механического поступательное и колебательное. характеризуется тем, что у тела все точки перемещаются в одном направлении на одинаковое расстояние за один и тот же интервал времени. При вращательном движении или вращении любые точки предмета перемещаются по окружностям, у которых центры расположены на линии, называющейся осью вращения. Колебательным называется такое движение, которое периодически полностью или частично повторяется.
Рассматривая виды движения, мы ввели два понятия - движение точки и тела. Собственно говоря, описание перемещения тела целиком есть не что иное, как описание движения его различных точек. Поэтому зачастую достаточно охарактеризовать перемещение какой-либо точки, чтобы понять движение самого тела. Поступательное движение характеризуется одинаковым перемещением всех точек тела, поэтому можно считать, что, рассмотрев движение одной точки, мы определили, как движется тело.
Однако всем вышесказанным виды движения не ограничиваются. Движение может быть прямолинейным или криволинейным, равномерным или равноускоренным. Для описания характера движения нужно опять ввести новое понятие - траектория. Ее можно определить как линию, по которой движется тело. Проводя ручкой по бумаге, мы видим след, который остается за ней. Это и есть траектория перемещения пера.
Теперь, с введением понятия траектории, можно более внимательно присмотреться к ранее отмеченным видам движения. Так, при поступательном разных точек могут быть различными, но они остаются параллельны сами себе. Как пример можно привести кузов (но не колеса) автомобиля, движущегося прямо. Движение иглы в швейной машинке или поршня в цилиндре мотора - другие примеры поступательного движения.
Понятие траектории дает объяснение прямолинейного и криволинейного движения. Если траектория представляет собой прямую линию, то это если нет - то криволинейное. В качестве примера вращательного криволинейного движения можно привести Вращение не будет поступательным движением.
Конечно, все приведенное является только частью того, что необходимо рассмотреть, коснувшись темы «Виды движения». Для полного же описания характера движения нужно вводить новые понятия - такие, как скорость, пройденный путь, система отсчета. Тогда можно будет более подробно понять характер движения как отдельной точки, так и тела в целом. Но даже приведенный материал позволяет немного заглянуть в многоликий мир движения.
В статье рассмотрены принятые в классической физике виды движения, даны примеры разных их видов и описаны отличительные признаки.
Подробности Категория: Механика Опубликовано 17.03.2014 18:55 Просмотров: 15751Механическое движение рассматривают для материальной точки и для твёрдого тела.
Движение материальной точки
Поступательное движение абсолютно твёрдого тела - это механическое движение, в процессе которого любой отрезок прямой, связанный с этим телом, всегда параллелен самому себе в любой момент времени.
Если мысленно соединить прямой две любые точки твёрдого тела, то полученный отрезок всегда будет параллельным себе в процессе поступательного движения.
При поступательном движении все точки тела движутся одинаково. То есть, они проходят одинаковое расстояние за одинаковые промежутки времени и движутся в одном направлении.
Примеры поступательного движения: движение кабины лифта, чашек механических весов, санок, мчащихся с горы, педалей велосипеда, платформы железнодорожного состава, поршней двигателя относительно цилиндров.
Вращательное движение
При вращательном движении все точки физического тела движутся по окружностям. Все эти окружности лежат в плоскостях, параллельных друг другу. А центры вращения всех точек расположены на одной неподвижной прямой, которая называется осью вращения . Окружности, которые описываются точками, лежат в параллельных плоскостях. И эти плоскости перпендикулярны оси вращения.
Вращательное движение встречается очень часто. Так, движение точек на ободе колеса является примером вращательного движения. Вращательное движение описывает пропеллер вентилятора и др.
Вращательное движение характеризуют следующие физические величины: угловая скорость вращения, период вращения, частота вращения, линейная скорость точки.
Угловой скоростью тела при равномерном вращении называют величину, равную отношению угла поворота к промежутку времени, в течение которого этот поворот произошёл.
Время, за которое тело проходит один полный оборот, называется периодом вращения (T) .
Число оборотов, которые тело совершает в единицу времени, называется частотой вращения (f) .
Частота вращения и период связаны между собой соотношением T = 1/f.
Если точка находится на расстоянии R от центра вращения, то её линейная скорость определяется по формуле:
