Brzina je kvantitativna karakteristika kretanja tijela.
prosječna brzina je fizička veličina jednaka omjeru vektora pomaka tačke i vremenskog perioda Δt tokom kojeg je došlo do ovog pomaka. Smjer vektora prosječne brzine poklapa se sa smjerom vektora pomaka Prosječna brzina je određena formulom:
Trenutačna brzina, odnosno brzina ulaska ovog trenutka vrijeme je fizička veličina jednaka granici kojoj teži prosječna brzina kako se vremenski interval Δt beskonačno smanjuje:
Drugim riječima, trenutna brzina u datom trenutku je omjer vrlo malog kretanja i vrlo kratkog vremenskog perioda tokom kojeg se to kretanje dogodilo.
Vektor trenutne brzine je usmjeren tangencijalno na putanju tijela (slika 1.6).
Rice. 1.6. Vektor trenutne brzine.
U SI sistemu brzina se mjeri u metrima u sekundi, odnosno jedinicom brzine se smatra brzina takvog ravnomjernog pravolinijskog kretanja u kojem tijelo pređe put od jednog metra u jednoj sekundi. Jedinica brzine je označena sa gospođa. Brzina se često mjeri u drugim jedinicama. Na primjer, prilikom mjerenja brzine automobila, voza itd. Jedinica koja se obično koristi je kilometri na sat:
1 km/h = 1000 m / 3600 s = 1 m / 3,6 s
1 m/s = 3600 km / 1000 h = 3,6 km/h
Dodatak brzine
Brzina kretanja tijela u razni sistemi referenca povezuje klasičnu zakon sabiranja brzina.
Relativna brzina tijela fiksni referentni okvir jednak zbiru brzina tijela u pokretni referentni sistem i najmobilniji referentni sistem u odnosu na stacionarni.
Na primjer, putnički voz kreće se duž pruge brzinom od 60 km/h. Uz vagon ovog voza hoda osoba brzinom od 5 km/h. Ako željeznicu smatramo nepokretnom i uzmemo je kao referentni sistem, tada će brzina osobe u odnosu na referentni sistem (tj. željeznica), biće jednak sabiranju brzina voza i osobe, tj
60 + 5 = 65 ako osoba ide u istom pravcu kao i voz
60 – 5 = 55 ako se osoba i voz kreću u različitim smjerovima
Međutim, to je tačno samo ako se osoba i voz kreću istom prugom. Ako se osoba kreće pod uglom, morat će uzeti u obzir ovaj ugao, sjećajući se da je brzina vektorska količina.
Pogledajmo sada gore opisani primjer detaljnije - s detaljima i slikama.
Dakle, u našem slučaju, željeznica je fiksni referentni okvir. Voz koji se kreće ovim putem jeste pokretni referentni okvir. Vagon kojim se osoba šeta je dio voza.
Povežimo XOY koordinatni sistem sa fiksnim referentnim sistemom (slika 1.7), a X P O P Y P koordinatni sistem sa pokretnim referentnim sistemom (vidi i deo Referentni sistem). Pokušajmo sada pronaći brzinu osobe u odnosu na fiksni referentni okvir, odnosno u odnosu na željeznicu.
Ovo zakon sabiranja pomaka. U našem primjeru, kretanje osobe u odnosu na željeznicu jednako je zbiru kretanja osobe u odnosu na vagon i vagona u odnosu na željeznicu.
Rice. 1.7. Zakon sabiranja pomaka.
Ovo je zakon dodavanje brzine:
Brzina tijela u odnosu na fiksni referentni okvir jednaka je zbroju brzina tijela u pokretnom referentnom okviru i brzini pokretnog referentnog okvira u odnosu na stacionarni okvir.
Šta mislite ko se kreće brže, agronom Vasechkin? Renault auto ili avion Boeing? Ko će od njih brže stići od Moskve do Krasnodara? Odgovor je očigledan: Renault je brži od Vasečkina, ali sporiji od Boeinga.
To jest, ne samo da znamo kako se različiti objekti kreću, već možemo i uporediti njihove brzine. Šta je brzina u fizici? Kako pronaći brzinu tijela i koje su jedinice brzine?
Brzina u fizici: kako pronaći brzinu?
U 7. razredu se u časove fizike uvodi pojam brzine. Bez sumnje, svi školarci do sada su već upoznati s ovom riječi i imaju ideju o tome šta ona znači. Oni također znaju da se brzina mjeri u km/h. Ali malo je vjerovatno da će moći koherentno da objasne šta je brzina u fizici, koje su jedinice brzine. Zato ovaj naizgled jednostavan koncept zahtijeva objašnjenje i analizu.
U fizici se brzina kretanja Vasechkina, Renaulta i Boeinga naziva brzinom njihovog kretanja. A ova brzina karakterizira udaljenost koju svaki od učesnika ovog putovanja pređe u jedinici vremena. A ako u letu pređemo razdaljinu od 1350 kilometara između Moskve i Krasnodara za dva sata, autom će nam trebati ne manje od 15 sati, onda će pješice bezobzirni Vasečkin moći hodati brzim korakom samo cijeli svoj odmor i stignem na mjesto samo da poljubim svekrvu, probam palačinke i ukrcam se na avion za Moskvu kako bih u ponedjeljak stigao na posao. Shodno tome, u jedinici vremena za sat, avion će preletjeti 670 kilometara, automobil će putovati 90 kilometara, a turist Vasechkin će preći čak pet kilometara puta. I onda kažu da je brzina aviona 670 kilometara na sat, automobila 90 kilometara na sat, a pješaka 5 kilometara na sat. Odnosno, brzina se određuje dijeljenjem prijeđenog puta jedinicom vremena sa satom, minutom ili sekundom.
Jedinice brzine
U praksi se koriste jedinice kao što su km/h, m/s i neke druge. Brzina je označena slovom v, udaljenost slovom s, a vrijeme slovom t. Formula za pronalaženje brzine u fizici izgleda ovako: v=(s)/(t).
A ako trebamo preračunati brzinu ne u kilometrima na sat, već u metrima u sekundi, tada se ponovno izračunavanje događa na sljedeći način. Pošto je 1 km = 1000 m, a 1 sat = 60 min = 3600 s, možemo napisati: 1 km/h = (1000 m)/(3600 s). I tada će brzina aviona biti jednaka: 670 km/h=670×(1000 m)/(3600 s)=186 m/s
Osim svoje numeričke vrijednosti, brzina ima i smjer, pa je na slikama brzina označena strelicom i naziva se vektorska veličina.
Prosječna brzina u fizici
Napomenimo još jednu tačku. U našem primjeru, vozač automobila je vozio brzinom od 90 km/h. Na autoputu je mogao ravnomjerno voziti tom brzinom dugo vremena. Ali prolazeći kroz različite gradove usput, ili je stao na semaforima, pa puzao u saobraćajnim gužvama, pa u kratkim rafalima birao broj dobra brzina. One. njegova brzina na različitim dijelovima rute bila je neujednačena. U ovom slučaju se uvodi koncept prosječne brzine. Označava se prosječna brzina u fizici v_av i smatra se istom brzinom za ravnomjerno kretanje. Samo uzmite ukupnu udaljenost putovanja i podijelite s ukupnim vremenom.
Primjer 1
Na primjer, auto se kreće putem i u njemu su ljudi. Kreću se zajedno sa transportom autoputem. Odnosno, ljudi se kreću u prostoru u odnosu na cestu, ali ljudi se ne kreću u odnosu na sam automobil.
Iz ovog primjera je jasno da je u početku potrebno odrediti tijelo koje se razmatra u kretanju, a koje se u nauci naziva referentnom tačkom. Koordinatni sistem je usko povezan sa tehnikom merenja vremena, što kao rezultat stvara koncept reference.
U osnovi, lokacija tijela je data koordinatama. Analizirajmo jedan primjer: dimenzije stanice koja se nalazi u orbiti u blizini Zemlje mogu se zanemariti, a može se izračunati samo putanja kretanja svemirski brod tokom spajanja sa stanicom. Tako se dimenzije fizičkih elemenata mogu zanemariti, a ponekad se tijelo smatra materijalnom tačkom. Prava duž koje se određena veličina kreće naziva se putanja, čija se dužina naziva putanjom. Jedinica puta je metar (m). Mehaničko kretanje karakteriziraju tri fiziološke veličine: brzina, pomak i ubrzanje.
Koncept brzine mehaničkog kretanja
Definicija 2
Brzina je fizička veličina koja je jednaka kretanju tijela u vremenskom intervalu tokom kojeg je došlo do ove interakcije.
Mehaničko kretanje se takođe procenjuje brzinom kretanja tela (tačke). Ovo je brzina kretanja. Brzina je koncept vektorske veličine. Da bi se u potpunosti podesio, potrebno je direktno utvrditi pravac i veličinu brzine uz koju je inicijalno mjerena. U pravilu se brzina elemenata razmatra duž putanje kretanja. U ovom slučaju, veličina objekta koji se proučava se određuje kao put koji se prijeđe u jednoj jedinici vremena. Drugim riječima, da bi se pronašao tačan koeficijent putanje kretanja, putanja tijela se mora podijeliti s vremenom tokom kojeg je prešlo.
Definicija 3
Trenutna brzina je brzina tačke u određenom trenutku vremena ili u određenoj tački na putanji.
Ovo je vektorska fizička veličina, numerički jednaka granici kojoj teži prosječna brzina u vrlo kratkom vremenskom periodu. Navedena putanja je prvi izvod vektora u skladu sa vremenom. Vektor trenutne brzine određuje se tangentno na liniju kretanja tijela u smjeru njegovog daljeg kretanja.
Ova vrijednost daje tačnu predstavu o kretanju objekta u datom trenutku.
Na primjer, dok vozi automobil u određenom trenutku, vozač gleda u brzinomjer i vidi da displej pokazuje 100 km/h. Zatim strelica pokazuje na 90 km/h, a nakon nekoliko minuta - 110 km/h.
Napomena 1
Vrijednost trenutne brzine transporta u određenim trenucima vremena je primljena očitanja uređaja.
Postoji li fizičko značenje koncepta “trenutne brzine”? Ovaj pojam karakterizira promjena kretanja elemenata u prostoru. Ali da biste saznali kako se njegova lokacija promijenila, trebali biste promatrati kretanje u određenom vremenskom periodu.
Čak i najmoderniji uređaji za mjerenje brzine mjere kretanje u određenom vremenskom periodu – konačnom vremenskom intervalu. Definicija "brzine tijela u ovom trenutku" se ne smatra ispravnom sa stanovišta fizike. Međutim, ova konkretna teza je vrlo zgodna u matematičkim proračunima, pa se stalno koristi.
Zakon sabiranja brzina
Brzina bilo kojeg fizičkog tijela u odnosu na fiksni referentni koncept uvijek je jednaka vektorskom zbiru pomaka elemenata u odnosu na pokretni sistem. Ova teorija pomaže da se precizno odredi lokacija objekta u određenom vremenskom periodu.
Da bismo razumjeli ovaj zakon, potrebno je razmotriti dva referentna sistema, od kojih je jedan povezan sa fiksnom referentnom tačkom $O$. Označimo ovaj koncept $K$, koji ćemo nazvati fiksnim.
Drugi sistem, označen kao $K’$ i koji se kreće u odnosu na tijelo $O$ brzinom $\bar(u)$, smatrat će se pokretnim.
Potrebno je shvatiti da je brzina vektorska veličina. Iz putanje kretanja moguće je odrediti samo smjer vektorske brzine. Vektor brzine je usmjeren tangencijalno na putanju duž koje prolazi tijelo koje se trenutno kreće.
Negativna brzina
Napomena 2
Brzina tijela može biti negativna u slučaju kada se tijelo kreće u suprotnom smjeru od koordinatne ose u odabranom referentnom sistemu.
Britanska naučnica, Roberta Boyd, bila je u stanju da snopu svjetlosti dodijeli "negativnu" brzinu, u kojoj se vrh pulsa pomjera prema izvoru, a ne od njega. Zanimljivo, ako promijenite medij na poseban način i propuštate svjetlost kroz njega, moguće je lako kontrolisati brzinu svjetlosnog pulsa - "zamrznuti" ga ili ga usporiti desetine hiljada puta, pa čak i potpuno zaustaviti.
U ovom aspektu govorimo o grupnoj brzini, koja određuje brzinu širenja jednog snopa svjetlosnog impulsa. Zbog raspršenja, ovaj element se može kretati nekoliko redova veličine sporije od svakog fotona pojedinačno, i obrnuto, brže od brzine svjetlosti u vakuumu.
IN u ovom slučaju Ne govorimo o kršenju zakona prirode, jer prvi fotoni u impulsu dođu do kraja bez “ brži od svetlosti" U slučaju zaustavljanja svjetlosnog snopa, potrebno je govoriti o apsorpciji impulsa pripremljenim medijem sa ponovljenom emisijom. Istovremeno, sve važnih parametara originalnog objekta, “do posljednjeg fotona”.
Šta mislite ko se kreće brže, agronom Vasečkin, automobil Renault ili avion Boeing? Ko će od njih brže stići od Moskve do Krasnodara? Odgovor je očigledan: Renault je brži od Vasečkina, ali sporiji od Boeinga.
To jest, ne samo da znamo kako se različiti objekti kreću, već možemo i uporediti njihove brzine. Šta je brzina u fizici? Kako pronaći brzinu tijela i koje su jedinice brzine?
Brzina u fizici: kako pronaći brzinu?
U 7. razredu se u časove fizike uvodi pojam brzine. Bez sumnje, svi školarci do sada su već upoznati s ovom riječi i imaju ideju o tome šta ona znači.
- Oni također znaju da se brzina mjeri u km/h i označava slovom V.
Ali malo je vjerovatno da će moći koherentno da objasne šta je brzina u fizici, koje su jedinice brzine. Zato ovaj naizgled jednostavan koncept zahtijeva objašnjenje i analizu.
U fizici, brzina kretanja Vasechkina, Renaulta i Boeinga naziva se brzina njihovog kretanja. A ova brzina karakterizira udaljenost koju svaki od učesnika ovog putovanja pređe u jedinici vremena. A ako u letu pređemo razdaljinu od 1350 kilometara između Moskve i Krasnodara za dva sata, autom će nam trebati ne manje od 15 sati, onda će pješice bezobzirni Vasečkin moći hodati brzim korakom samo cijeli svoj odmor i stignem na mjesto samo da poljubim svekrvu, probam palačinke i ukrcam se na avion za Moskvu kako bih u ponedjeljak stigao na posao.
Shodno tome, u jedinici vremena za sat, avion će preletjeti 670 kilometara, automobil će putovati 90 kilometara, a turist Vasechkin će preći čak pet kilometara puta. I onda kažu da je brzina aviona 670 kilometara na sat, automobila 90 kilometara na sat, a pješaka 5 kilometara na sat. Odnosno, brzina se određuje dijeljenjem prijeđenog puta jedinicom vremena sa satom, minutom ili sekundom.
Jedinice brzine
U praksi se koriste jedinice kao što su km/h, m/s i neke druge. Brzina je označena slovom v, udaljenost slovom s, a vrijeme slovom t. Formula za pronalaženje brzine u fizici izgleda ovako:
- V = s/t,
Gdje je s prijeđena udaljenost
t je vrijeme provedeno na ovoj stazi
A ako trebamo preračunati brzinu ne u kilometrima na sat, već u metrima u sekundi, tada se ponovno izračunavanje događa na sljedeći način. Pošto je 1 km = 1000 m, a 1 sat = 60 min = 3600 s, možemo napisati: 1 km/h = (1000 m)/(3600 s). I tada će brzina aviona biti jednaka: 670 km/h=670×(1000 m)/(3600 s)=186 m/s
Osim svoje numeričke vrijednosti, brzina ima i smjer, pa je na slikama brzina označena strelicom i naziva se vektorska veličina.
Prosječna brzina u fizici
Napomenimo još jednu tačku. U našem primjeru, vozač automobila je vozio brzinom od 90 km/h. Na autoputu je mogao da vozi ujednačeno ovom brzinom dugo vremena. Ali, prolazeći kroz različite gradove usput, ili je stao na semaforima, zatim puzao u saobraćajnim gužvama, ili je ubrzao u kratkim naletima.
One. njegova brzina na različitim dijelovima rute bila je neujednačena. U ovom slučaju se uvodi koncept prosječne brzine. Prosječna brzina u fizici je označena sa V _sr i smatra se istom brzinom za ravnomjerno kretanje. Samo uzmite ukupnu udaljenost putovanja i podijelite s ukupnim vremenom.
Brzina je jedna od glavnih karakteristika. Ona izražava samu suštinu pokreta, tj. određuje razliku koja postoji između tijela koje miruje i tijela koje se kreće.
SI jedinica za brzinu je gospođa.
Važno je zapamtiti da je brzina vektorska veličina. Smjer vektora brzine određen je kretanjem. Vektor brzine je uvijek usmjeren tangencijalno na putanju u tački kroz koju prolazi tijelo koje se kreće (slika 1).
Na primjer, razmotrite točak automobila u pokretu. Točak se rotira i sve tačke točka se kreću u krug. Prskanje koje lete iz točka će letjeti duž tangenta na ove kružnice, ukazujući na smjerove vektora brzina pojedinih tačaka točka.
Dakle, brzina karakterizira smjer kretanja tijela (smjer vektora brzine) i brzinu njegovog kretanja (modul vektora brzine).
Negativna brzina
Može li brzina tijela biti negativna? Da možda. Ako je brzina nekog tijela negativna, to znači da se tijelo kreće u smjeru suprotnom od smjera koordinatne ose u odabranom referentnom sistemu. Slika 2 prikazuje kretanje autobusa i automobila. Brzina automobila je negativna, a brzina autobusa pozitivna. Treba imati na umu da kada govorimo o predznaku brzine, mislimo na projekciju vektora brzine na koordinatnu osu.
Ujednačeno i neravnomjerno kretanje
IN opšti slučaj brzina zavisi od vremena. Prema prirodi ovisnosti brzine o vremenu, kretanje može biti ravnomjerno ili neravnomjerno.
DEFINICIJA
Ujednačeno kretanje– ovo je kretanje sa konstantnim modulom brzine.
U slučaju neravnomjernog kretanja govorimo o:
Primjeri rješavanja problema na temu "Brzina"
PRIMJER 1
| Vježbajte | Automobil je prošao prvu polovinu puta između njih dvojice naselja brzinom od 90 km/h, a drugu polovinu brzinom od 54 km/h. Definiraj prosječna brzina auto. |
| Rješenje | Bilo bi pogrešno izračunati prosječnu brzinu automobila kao aritmetičku sredinu dvije navedene brzine. Koristimo definiciju prosječne brzine: Pošto se pretpostavlja pravolinijski ravnomerno kretanje, vektorski znaci mogu biti izostavljeni. Vrijeme provedeno automobilom za prelazak cijele udaljenosti: gdje je vrijeme potrošeno na završetak prve polovine puta, a vrijeme potrošeno na završetak druge polovine puta. Ukupno kretanje je jednako udaljenosti između naseljenih područja, tj. . Zamjenom ovih omjera u formulu za prosječnu brzinu, dobijamo: Pretvorimo brzine u pojedinačnim sekcijama u SI sistem: Tada je prosječna brzina automobila: |
| Odgovori | Prosječna brzina automobila je 18,8 m/s |
PRIMJER 2
| Vježbajte | Automobil putuje 10 sekundi brzinom od 10 m/s, a zatim vozi još 2 minuta brzinom od 25 m/s. Odredite prosječnu brzinu automobila. |
| Rješenje | Hajde da napravimo crtež. |
