Des exemples de mouvement mécanique nous sont connusVie courante. Ce sont des voitures qui passent, des avions qui volent, des voiliers. Les exemples les plus simples de mouvement mécanique que nous créons nous-mêmes, en passant par d'autres personnes. Chaque seconde, notre planète se déplace sur deux plans: autour du soleil et de son axe. Et ce sont aussi des exemples de mouvement mécanique. Parlons donc plus spécifiquement de cela aujourd'hui.
Avant de parler, quels exemples existentmouvement mécanique, comprenons généralement ce qu'on appelle la mécanique. Nous n'entrerons pas dans la jungle scientifique et fonctionnerons avec un nombre énorme de termes. En termes simples, la mécanique est une branche de la physique qui étudie le mouvement des corps. Et quel genre de mécanique cela peut-il être? Les étudiants en cours de physique se familiarisent avec ses sous-sections. Ce sont la cinématique, la dynamique et la statique.
Chacune des sous-sections étudie également le mouvement des corps,mais n'a des traits caractéristiques que pour lui. Qui, soit dit en passant, est universellement utilisé pour résoudre des problèmes pertinents. Commençons par la cinématique. Tout manuel scolaire moderne ou ressource électronique indiquera clairement que le mouvement d'un système mécanique en cinématique est envisagé sans tenir compte des raisons qui ont conduit au mouvement. En même temps, nous savons que la raison de l'accélération qui met le corps en mouvement est précisément la force.
Mais la considération des interactions des corps auLa section suivante, appelée dynamique, traite du mouvement. Le mouvement mécanique, dont la vitesse est l'un des paramètres importants, en dynamique est inextricablement lié à ce concept. La dernière section est statique. Elle étudie les conditions d'équilibre des systèmes mécaniques. L'exemple statique le plus simple est l'équilibrage des poids horaires. Note aux enseignants: la leçon de physique «Mouvement mécanique» à l'école devrait commencer par cela. Donnez d'abord des exemples, puis divisez la mécanique en trois parties, puis ne procédez qu'aux autres.
Même si nous nous tournons vers un seulsection, supposons que ce sera cinématique, un grand nombre de tâches différentes nous attend ici. Le fait est qu'il existe plusieurs conditions sur la base desquelles la même tâche peut être présentée sous un jour différent. De plus, les problèmes de mouvement cinématique peuvent être réduits aux cas de chute libre. Nous en parlerons maintenant.
Ce processus peut recevoir plusieurs définitions.Cependant, tous se résumeront inévitablement à un point. En chute libre, seule la gravité agit sur le corps. Il est dirigé depuis le centre de masse du corps le long du rayon jusqu'au centre de la terre. Sinon, vous pouvez «tordre» le libellé et les définitions à votre guise. Cependant, la présence de la gravité seule dans le processus d'un tel mouvement est une condition préalable.
Nous devons d'abord mettre la main sur les formules.Si vous demandez à un professeur de physique moderne, il vous répondra que la connaissance des formules est déjà la moitié de la solution au problème. Un quart est consacré à la compréhension du processus, et un autre quart au processus de calcul. Mais les formules, les formules et, encore une fois, les formules - c'est ce qui est utile.
Nous pouvons appeler la chute libre privéecas de mouvement uniformément accéléré. Pourquoi? Oui, car nous avons tout ce qu'il faut pour cela. L'accélération ne change pas, elle est égale à 9,8 mètres par seconde au carré. Sur cette base, nous pouvons avancer. La formule de la distance parcourue par le corps pendant un mouvement uniformément accéléré est: S = Vot + (-) à ^ 2/2. Ici S est la distance, Vo est la vitesse initiale, t est le temps, a est l'accélération. Essayons maintenant d'apporter cette formule au cas de chute libre.
Comme nous l'avons dit plus tôt, c'est un cas particuliermouvement uniformément accéléré. Et si a est une désignation conventionnelle classique pour l'accélération, alors g dans la formule (remplace a) aura une valeur numérique très définie, également appelée tabulaire. Réécrivons la formule de la distance parcourue par le corps pour le cas de chute libre: S = Vot + (-) gt ^ 2/2.
Il est clair que dans un tel cas, le mouvement serase produire dans un plan vertical. Nous attirons l'attention des lecteurs sur le fait qu'aucun des paramètres que nous pouvons exprimer à partir de la formule écrite ci-dessus ne dépend du poids corporel. Que vous jetiez une boîte ou une pierre, par exemple, depuis le toit, ou deux pierres de masses différentes - ces objets vont simultanément atterrir et commencer à tomber en même temps.
Soit dit en passant, il existe une chose telle que l'instantla vitesse. Il indique la vitesse à tout moment du mouvement. Et avec une chute libre, nous pouvons facilement la déterminer, ne connaissant que la vitesse initiale. Et s'il est égal à zéro, la question est généralement insignifiante. La formule de la vitesse instantanée avec chute libre en cinématique est: V = Vo + gt. Notez que le signe «-» a disparu. Après tout, il est réglé lorsque le corps ralentit. Mais comment un corps peut-il ralentir lors d'une chute? Ainsi, si la vitesse initiale n'a pas été rapportée, l'instantané sera simplement égal au produit de l'accélération de la gravité g et du temps t écoulé depuis le début du mouvement.
Passons à des tâches spécifiques sur ce sujet.Supposons la condition suivante. Les enfants ont décidé de s'amuser et de lancer une balle de tennis depuis le toit de la maison. Découvrez à quelle vitesse la balle de tennis était lorsqu'elle a touché le sol, si la maison a douze étages. La hauteur d'un étage est prise égale à trois mètres. Le ballon est libéré des mains.
La solution à ce problème ne sera pas en une seule étape, carvous pourriez penser en premier. Il semble que tout semble très simple, il suffit de remplacer les chiffres nécessaires dans la formule par la vitesse instantanée et c'est tout. Mais lorsque nous essayons de le faire, nous pouvons rencontrer un problème: nous ne savons pas l'heure à laquelle le ballon est tombé. Regardons le reste des détails de la tâche.
Tout d'abord, on nous donne le nombre d'étages, et nous savonsla hauteur de chacun d'eux. C'est trois mètres. Ainsi, nous pouvons calculer immédiatement la distance normale du toit au sol. Deuxièmement, on nous dit que le ballon est libéré des mains. Comme d'habitude, dans les problèmes de mouvement mécanique (et même dans les tâches en général), il y a de petits détails qui peuvent à première vue sembler insignifiants. Cependant, ici, cette expression suggère que la balle de tennis n'a pas de vitesse initiale. Eh bien, l'un des termes de la formule disparaît alors. Maintenant, nous devons découvrir le temps que la balle a passé dans les airs avant de toucher le sol.
Pour cela, nous avons besoin de la formule de distance pourmouvement mécanique. Tout d'abord, nous supprimons le produit de la vitesse initiale au moment du mouvement, car il est égal à zéro, ce qui signifie que le produit sera égal à zéro. Ensuite, nous multiplions les deux côtés de l'équation par deux pour nous débarrasser de la fraction. Nous pouvons maintenant exprimer le carré du temps. Pour ce faire, doublez la distance divisée par l'accélération de la gravité. Nous pouvons seulement extraire la racine carrée de cette expression pour savoir combien de temps s'est écoulé avant que la balle ne touche le sol. Nous substituons les nombres, extrayons la racine et obtenons environ 2,71 secondes. Maintenant, nous substituons ce nombre dans la formule de la vitesse instantanée. Nous obtenons environ 26,5 mètres par seconde.
Note aux enseignants et aux élèves:on pourrait aller un peu différemment. Afin de ne pas confondre ces chiffres, la formule finale doit être simplifiée autant que possible. Cela sera utile dans la mesure où il y a moins de risque de se perdre dans vos propres calculs et de faire des erreurs. Dans ce cas, nous pourrions faire ce qui suit: exprimer le temps à partir de la formule de distance, mais pas substituer les nombres, mais substituer cette expression dans la formule de vitesse instantanée. Ensuite, cela ressemblerait à ceci: V = g * sqrt (2S / g). Mais après tout, l'accélération de la gravité peut être introduite dans l'expression radicale. Pour ce faire, imaginez-le dans un carré. Nous obtenons V = sqrt (2S * g ^ 2 / g). Maintenant, nous allons réduire l'accélération de la gravité dans le dénominateur, et dans le numérateur, nous effacerons son degré. En conséquence, nous obtenons V = sqrt (2gS). La réponse sera la même, seuls les calculs seront moindres.
Alors qu'avons-nous appris aujourd'hui?La physique étudie plusieurs sections. Le mouvement mécanique qui s'y trouve est divisé en statique, dynamique et cinématique. Chacune de ces mini-sciences a ses propres caractéristiques, qui sont prises en compte lors de la résolution des problèmes. Cependant, nous pouvons également donner une description générale d'un concept tel que le mouvement mécanique. La 10e année est le moment de l'étude la plus active de cette section de la physique, selon le programme scolaire. La mécanique comprend également les cas de chute libre, car ce sont des types particuliers de mouvement uniformément accéléré. Et avec ces situations, c'est la cinématique qui fonctionne pour nous.
