Razmatrali smo kretanje objekta u ravnini. Treba reći da se svaki pokret dešava u vremenu. Možemo reći da se lopta kretala od početne tačke A do krajnje tačke B neko vreme:
Δt \u003d t 1 - t 0, Gdje
t 1 - konačno vrijeme;
t 0 - početno vrijeme;
Δt - vremenski raspon
Ako želimo da znamo koliko brzo postoji pomeranje lopte, tada u stvari pokušavamo da merimo brzina lopta.
Brzina u fizici je označena simbolom V:
V = S/t(brzina = udaljenost/vrijeme)
Tačnije možemo reći:
Varijabilna V označava samo brzinu! Treba reći da brzina (kao i pomak) ima određeni smjer, tj. brzina je vektorska veličina!
1. Trenutna brzina
Recimo da se vozimo autom na autoputu. U nekom trenutku, vozač baci pogled na brzinomjer i vidi da strelica uređaja pokazuje brzinu od 110 km/h. Nakon nekog vremena, vozačev drugi pogled fiksira vrijednost od 95 km/h. I nakon nekog vremena - 105 km / h. Sva ova očitavanja brzinomjera (110; 95; 105) se nazivaju trenutnu brzinu vozila- ubrzaj ovog trenutka vrijeme.
2. Ujednačena brzina
Ujednačeno kretanje sa konstantna brzina- Ovo najjednostavniji oblik pokret. On dobri automobili Postoji način rada tempomata. U ovom načinu rada, automobil se kreće ravnomjernom brzinom, čiju vrijednost postavlja vozač.
3. Neravnomjerno kretanje
Međutim, u svakodnevnom životu kretanje se događa različitim brzinama - to je takozvano "neravnomjerno kretanje". U najjednostavnijem slučaju, promjena brzine može se izraziti formulom koja nam je već poznata:
ΔV = V 1 - V 0, Gdje
ΔV - promjena brzine;
V 0 - početna brzina;
V 1 - konačna brzina
prosječna brzina
Brzi voz Kijev-Lugansk polazi iz Kijeva u 18:40 i stiže u Lugansk sledećeg dana u 9:40. Dakle, vrijeme putovanja je 15 sati. Udaljenost između Kijeva i Luganska 840 km. U ovom slučaju, dijeljenjem udaljenosti s vremenom, dobivamo prosječna brzina:
V = 840/15 = 56 km/h
Imajte na umu da je prosječna brzina označena crticom iznad simbola V.
Šta mislite ko se brže kreće 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 su u ovom trenutku već upoznati s ovom riječi i zamišljaju šta ona znači. Oni također znaju da se brzina mjeri u km/h. Ali malo je vjerovatno da oni mogu koherentno objasniti što 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 ta brzina karakteriše koji put svaki od učesnika ovog putovanja savladava u jedinici vremena. A ako u letu savladamo 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 da prošeta cijeli svoj odmor brzim tempom i Dolazim na mesto samo da bih poljubila svekrvu, jela palačinke i stigla na avion za Moskvu da bih stigla na posao u ponedeljak. Shodno tome, po jedinici vremena na sat, avion će preletjeti 670 kilometara, automobil će putovati 90 kilometara, a turist Vasechkin će mahati 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 po jedinici vremena sa satom, minutom ili sekundom.
Jedinice brzine
U praksi se koriste jedinice kao što su km/h, m/s i neke druge. Označavaju brzinu 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 odvija na sljedeći način. Kako je 1 km = 1000 m, a 1 h = 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, stoga je na slikama brzina označena strelicom i naziva se vektorska veličina.
Prosječna brzina u fizici
Zapazimo još jednu stvar. U našem primjeru, vozač automobila vozio se brzinom od 90 km/h. Na autoputu je mogao ravnomjerno voziti tom brzinom dugo vremena. Ali prolazeći kroz različite gradove, ili je stao na semaforima, zatim puzao u saobraćajnim gužvama, a zatim birao brojeve u kratkim naletima dobra brzina. One. njegova brzina na različitim dijelovima staze bila je neujednačena. U ovom slučaju se uvodi koncept prosječne brzine. Označava se prosječna brzina u fizici v_av i smatra se na isti način kao i brzina pri ravnomerno 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. Sprej koji leti iz točka će letjeti duž tangenta na ove kružnice, ukazujući na smjer vektora brzine 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 tijela negativna, to znači da se tijelo kreće u smjeru suprotnom od smjera koordinatne ose u odabranom referentnom okviru. Slika 2 prikazuje kretanje autobusa i automobila. Brzina automobila je negativna, a brzina autobusa pozitivna. Treba imati na umu da govoreći 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 je jednoliko i neravnomjerno.
DEFINICIJA
Ujednačeno kretanje je kretanje sa konstantnom modulom brzinom.
U slučaju neravnomjernog kretanja govore o:
Primjeri rješavanja problema na temu "Brzina"
PRIMJER 1
| Vježbajte | Automobil je prošao prvu polovinu puta između dva naselja brzinom od 90 km/h, a druga polovina brzinom od 54 km/h. Odredite prosječnu brzinu automobila. |
| Rješenje | Bilo bi pogrešno izračunati prosječnu brzinu automobila kao aritmetičku sredinu dvije navedene brzine. Koristimo definiciju prosječne brzine: Pošto se pretpostavlja pravolinijsko ravnomjerno kretanje, predznaci vektora se mogu izostaviti. Vrijeme provedeno automobilom na prolasku cijelog segmenta staze: gdje je vrijeme potrebno da se završi prva polovina putovanja, a vrijeme potrebno da se završi druga polovina putovanja.
Ukupni pomak je jednak udaljenosti između naselja, tj. . Zamjenom ovih omjera u formulu za prosječnu brzinu, dobijamo: Brzine u pojedinim dionicama prevodimo u SI sistem: Tada je prosječna brzina automobila:
|
| Odgovori | Prosječna brzina automobila je 18,8 m/s |
(gospođa)PRIMJER 2
| Vježbajte | Automobil putuje 10 sekundi brzinom od 10 m/s, a zatim putuje još 2 minuta brzinom od 25 m/s. Odredite prosječnu brzinu automobila. |
| Rješenje | Hajde da napravimo crtež. |
Ova tema će biti korisna ne samo srednjoškolcima, već i odraslima. Osim toga, članak će biti zanimljiv roditeljima koji svojoj djeci žele objasniti jednostavne stvari iz prirodnih nauka. Među veoma važne teme je brzina u fizici.
Često učenici ne mogu shvatiti kako riješiti probleme, razlikovati dostupne vrste brzina, a još je teže razumjeti naučne definicije. Ovdje ćemo sve razmotriti na pristupačnijem jeziku, tako da sve bude ne samo jasno, već čak i zanimljivo. Ali ipak morate zapamtiti neke stvari, jer Tehnička nauka(fizika i matematika) zahtijevaju pamćenje formula, mjernih jedinica i, naravno, značenja simbola u svakoj formuli.
Gdje se nalazi?
Za početak, podsjetimo se da se ova tema odnosi na takav odjeljak fizike kao što je mehanika, pododjeljak "Kinematika". Osim toga, proučavanje brzine se ovdje ne završava, već će biti u sljedećim odjeljcima:
- optika,
- vibracije i talasi
- termodinamika,
- kvantna fizika i tako dalje.
Takođe, pojam brzine se nalazi u hemiji, biologiji, geografiji, informatici. U fizici se tema "brzina" najčešće javlja i detaljno se proučava.
Osim toga, ovu riječ koristimo u svakodnevnom životu svi mi, posebno među vozačima, vozačima transportna tehnologija. Čak i iskusni kuvari ponekad koriste frazu kao što je „umutiti bjelanjke mikserom na srednjoj brzini“.
Šta je brzina?
Brzina u fizici je kinematička veličina. To znači udaljenost koju tijelo pređe u određenom vremenskom periodu. Recimo da se mladić kreće od kuće do prodavnice, prešavši dve stotine metara u jednoj minuti. Naprotiv, njegova stara baka će proći ista ruta za šest minuta malim koracima. Odnosno, tip se kreće mnogo brže od svog starijeg rođaka, jer mnogo više razvija brzinu, praveći vrlo brze duge korake.
Isto važi i za automobil: jedan automobil ide brže, a drugi sporije jer su brzine različite. Kasnije ćemo razmotriti brojne primjere koji se odnose na ovaj koncept.
Formula
Na času u školi, formula brzine u fizici se nužno razmatra kako bi bilo zgodno rješavati probleme.
- V je, respektivno, brzina kretanja;
- S je udaljenost koju tijelo pređe pri kretanju iz jedne tačke u prostoru u drugu;
- t - vrijeme putovanja.
Trebalo bi zapamtiti formulu, jer će vam ona dobro doći u budućnosti pri rješavanju mnogih i ne samo problema. Na primjer, možda se pitate koliko brzo možete stići od kuće do posla ili škole. Ali udaljenost možete saznati unaprijed koristeći mapu na svom pametnom telefonu ili računaru ili koristeći papirnu verziju, znajući razmjer i ravnalo sa sobom. Zatim bilježite vrijeme prije nego što počnete da se krećete. Kada stignete na odredište, pogledajte koliko minuta ili sati je trebalo da prođe bez zaustavljanja.
Šta se meri?
Brzina se najčešće mjeri pomoću SI sistema jedinica. Ispod su ne samo jedinice, već i primjeri gdje se primjenjuju:
- km/h (kilometar na sat) - transport;
- m/s (metar u sekundi) - vjetar;
- km/s (kilometar u sekundi) - svemirski objekti, rakete;
- mm/h (milimetar na sat) - tečnosti.
Hajde da prvo shvatimo odakle dolazi razlomka i zašto je jedinica mere upravo to. Obratite pažnju na fizičku formulu za brzinu. Šta vidiš? Brojač je S (udaljenost, put). Kako se mjeri udaljenost? U kilometrima, metrima, milimetrima. U nazivniku, respektivno, t (vrijeme) - sati, minute, sekunde. Dakle, jedinice mjerenja količine su potpuno iste kao što je prikazano na početku ovog odjeljka.
Konsolidirajmo s vama proučavanje formule brzine u fizici na sljedeći način: koju će udaljenost tijelo savladati u određenom vremenskom periodu? Na primjer, osoba prijeđe 5 kilometara za 1 sat. Ukupno: brzina osobe je 5 km/h.
Od čega zavisi?
Često nastavnici učenicima postavljaju pitanje: "Šta određuje brzinu?". Učenici se često izgube i ne znaju šta da kažu. U stvari, sve je vrlo jednostavno. Samo pogledajte formulu da bi se pojavio savjet. Brzina tijela u fizici ovisi o vremenu kretanja i udaljenosti. Ako je barem jedan od ovih parametara nepoznat, bit će nemoguće riješiti problem. Osim toga, u primjeru se mogu naći i druge vrste brzina, o kojima će biti riječi u sljedećim odjeljcima ovog članka.
U mnogim zadacima u kinematici, morate izgraditi grafove ovisnosti, gdje je X-osa vrijeme, a Y-osa je udaljenost, putanja. Iz takvih slika se lako može procijeniti priroda brzine kretanja. Vrijedi napomenuti da u mnogim profesijama vezanim za transport električne mašine često koriste grafiku. Na primjer, na željeznici.
U pravo vrijeme, izmjerite brzinu
Postoji još jedna tema koja plaši srednjoškolce - trenutna brzina. U fizici se ovaj koncept javlja kao definicija veličine brzine u trenutnom vremenskom periodu.
Pogledajmo jednostavan primjer: mašinovođa vozi vlak, njegov pomoćnik s vremena na vrijeme prati brzinu. Vidite to u daljini.Trebalo bi provjeriti koliko se trenutno voz kreće. Pomoćnik vozača javlja u 16.00 sati da je brzina 117 km/h. Ovo je trenutna brzina zabilježena tačno u 16 sati. Tri minuta kasnije, brzina je bila 98 km/h. Ovo je takođe trenutna brzina u odnosu na 16 sati 03 minuta.
Početak pokreta
Bez početne brzine, fizika ne predstavlja gotovo nikakvo kretanje transportne opreme. Šta je ovo parametar? Ovo je brzina kojom se objekt počinje kretati. Recimo da automobil ne može početi da se kreće trenutno brzinom od 50 km/h. Ona mora da ubrza. Kada vozač pritisne pedalu, automobil počinje da se kreće glatko, na primjer, prvo brzinom od 5 km/h, zatim postepeno 10 km/h, 20 km/h i tako dalje (5 km/h je početna brzina ).
Naravno, možete napraviti nagli početak, što se dešava trkačima-sportistima prilikom udaranja teniske loptice reketom, ali ipak uvijek postoji početna brzina. Po našim standardima, to nemaju samo zvijezde, planete i sateliti naše Galaksije, jer ne znamo kada je počelo kretanje i kako. Zaista, do smrti, svemirski objekti ne mogu stati, oni su uvijek u pokretu.
ujednačena brzina
Brzina u fizici je kombinacija pojedinačnih pojava i karakteristika. Postoje i jednoliko i neujednačeno kretanje, krivolinijsko i pravolinijsko. Dajemo primjer: osoba hoda ravnom cestom istom brzinom, savladavajući udaljenost od 100 metara od tačke A do tačke B.
S jedne strane, ovo se može nazvati pravolinijskom i ravnomjernom brzinom. Ali ako na osobu priključite vrlo precizne senzore brzine i rute, možete vidjeti da još uvijek postoji razlika. Neujednačena brzina je kada se brzina mijenja redovno ili konstantno.
U svakodnevnom životu i tehnologiji
Brzina kretanja u fizici postoji svuda. Čak se i mikroorganizmi kreću, iako vrlo sporom brzinom. Vrijedi napomenuti da postoji rotacija, koju također karakterizira brzina, ali ima mjernu jedinicu - rpm (okreti u minuti). Na primjer, brzina rotacije bubnja veš mašina. Ova jedinica mjerenje se koristi svuda gdje postoje mehanizmi i mašine (motori, motori).
U geografiji i hemiji
Čak i voda ima brzinu kretanja. Fizika je samo pomoćna nauka u oblasti procesa koji se dešavaju u prirodi. Na primjer, brzina vjetra, valovi u moru - sve se to mjeri uobičajenim fizičkim parametrima, količinama.
Sigurno je da je mnogima od vas poznat izraz "brzina hemijske reakcije". Samo u hemiji ima drugačije značenje, jer znači koliko dugo će se odvijati ovaj ili onaj proces. Na primjer, kalijum permanganat će se brže otopiti u vodi ako protresete posudu.
Stealth Speed
Postoje nevidljive stvari. Na primjer, ne možemo vidjeti kako se kreću čestice svjetlosti, različita zračenja, kako se širi zvuk. Ali da nema kretanja njihovih čestica, onda nijedan od ovih fenomena ne bi postojao u prirodi.
Računarska nauka
Gotovo svaka moderna osoba susreće se s konceptom "brzine" dok radi na računaru:
- brzina interneta;
- brzina učitavanja stranice;
- brzina učitavanja procesora i tako dalje.
Postoji ogroman broj primjera brzine kretanja u fizici.
Pažljivo pročitajte članak, upoznali ste se sa pojmom brzine, naučili šta je to. Neka vam ovaj materijal pomogne da dublje proučite odjeljak "Mehanika", pokažete interesovanje za njega i prevladate strah prilikom odgovaranja na lekcijama. Na kraju krajeva, brzina u fizici je uobičajen koncept koji se lako pamti.
Hajde da napravimo eksperiment. Ugradite kapaljku na kolica (slika 11). Kapljice obojene tečnosti padaju iz kapaljke u pravilnim intervalima. Ako je teret pričvršćen na kolica (kao što je prikazano na slici 11), tada se pri određenoj njegovoj vrijednosti razmaci između tragova koje ostavljaju kapi na papiru (kada se kolica kreću) mogu biti jednake. To znači da kolica putuju jednake udaljenosti u jednakim vremenskim intervalima. Okretanjem slavine kapaljke tako da kapi češće padaju, ponavljamo eksperiment. Tragovi kapi i u ovom slučaju se ispostavljaju na jednakoj udaljenosti jedan od drugog, iako manji nego u prvom eksperimentu. A to znači da kolica putuju istim putevima u manjim jednakim vremenskim intervalima.
Ako tijelo putuje istim putevima u bilo kojem jednakim vremenskim intervalima, tada se njegovo kretanje naziva uniforma.
Brzinu kretanja karakteriše fizička veličina koja se zove brzina. Poznato je da se avion kreće brži od automobila, a umjetni Zemljin satelit je brži od aviona.
Brzina tijelo u ravnomjernom kretanju pokazuje koji put tijelo pređe u jedinici vremena. Na primjer, ako u svakom satu pješak pređe 3 km, a avion preleti 900 km, onda kažemo da je brzina pješaka 3 km/h, a brzina aviona 900 km/h.
Ako se zna da isti pješak pređe 6 km svaka dva sata, onda da bismo saznali koju stazu pređe za 1 sat, ovih 6 km treba podijeliti sa 2 sata.U ovom slučaju opet dobijamo 3 km/h .
dakle, da bi se odredila brzina tijela u ravnomjernom kretanju, potrebno je podijeliti put koji je tijelo prešlo s vremenom kretanja, tj.
.
Označimo sve količine uključene u ovaj izraz latiničnim slovima:
s- put, v- brzina, t- vrijeme.
Tada se formula za pronalaženje brzine može predstaviti na sljedeći način:
U SI se jedinica za brzinu uzima kao brzina takvog jednolikog kretanja, pri kojoj je tijelo koje se kreće za 1 s poput puta jednake 1 m. Ova jedinica se označava ili 1 m/s (čitaj "metar u sekundi" ).
U praksi se često koristi druga jedinica brzine: 1 km / h. Nađimo odnos između različitih jedinica brzine. Kako je 1 km = 1000 m, a 1 h = 60 min = 3600 s, možemo napisati:
.
Razmotrimo primjer. Neka se traži da se brzina aviona, jednaka 720 km/h, izrazi u metrima u sekundi. Pretvaramo kilometre u metre i sate u sekunde, dobijamo
.
Kod ravnomjernog kretanja, brojčana vrijednost brzine se ne mijenja. Ako je, na primjer, brzina tijela 60 km/h, tada će ta vrijednost ostati ista tijekom cijelog vremena kretanja.
Ali, osim svoje numeričke vrijednosti, brzina ima i svoj smjer. Stoga je na slikama brzina tijela prikazana strelicom (slika 12). Strelica pokazuje smjer brzine (a time i kretanja) tijela.
.
Veličine koje imaju smjer u prostoru nazivaju se vektorske veličine ili jednostavno vektori. Brzina je vektorska veličina. Vektorska veličina, kao što ćemo kasnije vidjeti, je također sila. S druge strane, veličine kao što su masa, putanja, zapremina nisu vektori: nemaju smjer u prostoru i karakterizira ih samo numerička vrijednost.
U tabeli 2 prikazane su vrijednosti nekih brzina koje se nalaze u prirodi.
tabela 2
Brzine putovanja, m/s
Nisu svi prijedlozi navedeni u Tabeli 2 ujednačeni. Samo zvuk, svetlost i radio talasi se šire konstantnom brzinom pod određenim uslovima. Brzine drugih tijela se mijenjaju u procesu kretanja. Stoga su za njih naznačene prosječne ili maksimalne vrijednosti koje mogu postići ova tijela.
Pokreti u kojima je brzina tijela različita na različitim dijelovima putanje nazivaju se neujednačen.
Neujednačeni pokreti karakterišu prosječna brzina. Prosječna brzina neravnomjernog kretanja nalazi se na isti način kao i brzina ravnomjernog kretanja, tj. putanja koju pređe tijelo dijeli se s vremenom kretanja: samo vrijednost dobivena u ovom slučaju ne mora se podudarati sa brzinom kretanja tijela. tijelo u određenim dijelovima putanje. Uz neravnomjerno kretanje, tijelo u nekim područjima ima manju brzinu, u drugim - veću. Na primjer, voz koji napušta stanicu počinje da se kreće sve brže i brže. Približavajući se stanici, on, naprotiv, usporava svoje kretanje.
Samo kod ravnomjernog kretanja, brzina tijela kroz cijelu putanju ima konstantnu brojčanu vrijednost.
Poznavajući brzinu i vrijeme ravnomjernog kretanja tijela, moguće je izračunati put koji tijelo pređe. Iz formule (6.1) slijedi da
(6.2)
dakle, da bi se pronašla udaljenost prijeđena ravnomjernim kretanjem, potrebno je pomnožiti brzinu tijela s vremenom kretanja.
Ako su put i brzina poznati, tada se može pronaći vrijeme kretanja. Iz formule (6.2) dobijamo
(6.3)
dakle, da biste pronašli vrijeme kretanja, trebate podijeliti udaljenost koju je tijelo prešlo s njegovom brzinom.
1. Koje kretanje se naziva uniformnim? 2. Šta pokazuje brzina ravnomjernog kretanja? 3. Kako se određuje brzina pri ravnomjernom kretanju? 4. Kako je prijeđen put ako su poznati brzina i vrijeme kretanja? 5. Kako je vrijeme kretanja ako su poznati put i brzina kretanja? 6. Koje kretanje se naziva neravnomjernim? 7. Kako treba promijeniti uslove eksperimenta prikazanog na slici 11 tako da kretanje kolica postane neravnomjerno? Kako će se u ovom slučaju promijeniti razmake između tragova koje ostave padajuće kapi? 8. Kakva je prosječna brzina? 9. Koje se veličine nazivaju vektorima? Kako su prikazani na slikama?
Eksperimentalni zadaci. 1. Odredite prosječnu brzinu kojom trčite 100 m. 2. Ako kod kuće imate automobil sa satom, onda nakon potrebnih mjerenja pronađite prosječnu brzinu kojom se kreće. Zabilježite rezultate mjerenja i proračuna u bilježnicu.
