Ruch – jedno w najczęściej obserwowanych zjawisk fizycznych

Prezentacja na temat: "Ruch – jedno w najczęściej obserwowanych zjawisk fizycznych"— Zapis prezentacji:

1 Ruch – jedno w najczęściej obserwowanych zjawisk fizycznych
Zjawiska ruchu Ruch – jedno w najczęściej obserwowanych zjawisk fizycznych Często ruch zachodzi z tak dużą lub tak małą prędkością i w tak krótkim lub tak długim czasie, że nie można obserwować bezpośrednio jego przebiegu, wówczas zarejestrujemy tor poruszającego się obiektu. Ten ruch cząstek emitowanych w zderzeniach jąder atomowych  trwał ułamki milionowych części sekundy. (CERN, Rap.Ann. 1986)

2 Opis ruchu - podstawowe pojęcia
Układ odniesienia – nieruchome w czasie obserwacji ciało lub zbiór ciał, względem którego opisujemy ruch innych ciał Układ współrzędnych – związany z danym układem odniesienia zespól wzajemnie prostopadłych osi umożliwiający jednoznaczne określenie położenia punktu w przestrzeni Punkt materialny - ciało, którego rozmiary w badanym ruchu można uznać za pomijalnie małe Układ punktów materialnych - zbiór skończonej liczby punktów materialnych o zadanej konfiguracji przestrzennej Ciało sztywne – ciało, które nie ulega odkształceniu w czasie rozpatrywanego ruchu Stan spoczynku względem danego układu odniesienia – kiedy ciało nie zmienia swego położenia względem tego układu odniesienia.

3 Z Y X Układ odniesienia związany z przejazdem kolejowym
i umiejscowiony na nim układ współrzędnych prostokątnych

4 Ruch postępowy - wszystkie punkty danego ciała przemieszczają się tak samo co do wartości i kierunku względem zadanego układu odniesienia Ruch prostoliniowy - przemieszczenie odbywa się wzdłuż linii prostej Ruch obrotowy - wszystkie punkty danego ciała poruszają się po okręgach, których środki znajdują się na jednej prostej - osi obrotu Ruch płaski – ruch zachodzący w jednej płaszczyźnie. Kinematyka – dział fizyki zajmujący się opisem ruchu, bez wnikania w jego przyczyny Dynamika - dział fizyki zajmujący się opisem związków pomiędzy przyczynami ruchu, a jego własnościami

5 Prędkość Prędkość jest zmianą odległości w jednostce czasu.

6 Prędkość stała Jeżeli ciało, które w pewnej chwili t0 znajdowało się w położeniu x0, porusza się ze stałą prędkością v, to po czasie t znajdzie się w położeniu x: x-x0 = v(t  t0)

7

8 Interpretacja graficzna: prędkość to nachylenie prostej x(t);
różne nachylenia wykresów x(t) odpowiadają różnym prędkościom. Wielkość v (wektor) może być dodatnia albo ujemna, jej znak wskazuje kierunek ruchu !!! Wektor v ujemny to ruch w kierunku malejących x.

9 Jeżeli obiekt przyspiesza lub zwalnia to wskazania
szybkościomierza nie zgadzają się z podanym wyrażeniem, chyba że weźmiemy bardzo małe wartości x  xo (x) czyli również bardzo małe t ‑ to (t). Dlatego konieczne jest wprowadzenie pojęcia prędkość chwilowa

10

11

12

13 Prędkość średnia

14

15 Samochód przejeżdża odcinek 20 km z prędkością 40 km/h,
a potem, przez następne 20 km, jedzie z prędkością 80 km/h. Oblicz prędkość średnią. t1 = x1/v1 = 20/40 = 0.5 h t2 = x2/v2 = 20/80 = 0.25 h = km/h a nie 60 km/h

16 Przyspieszenie to tempo
zmian prędkości.

17 Przyspieszenie jednostajne
Prędkość zmienia się jednostajnie z czasem, czyli przyspieszenie .

18 Gdy przyspieszenie zmienia się z czasem,
należy ograniczyć się do pomiaru zmian prędkości v w bardzo krótkim czasie t (analogicznie do prędkości chwilowej). Odpowiada to pierwszej pochodnej v względem t.

19 Ruch jednostajnie zmienny
Często chcemy znać zarówno położenie ciał, jak i jego prędkość. Ze wzoru Natomiast do policzenia położenia można skorzystać ze wzoru:

20

21

22 Dyskutując ruch po linii prostej możemy operować liczbami,
a nie wektorami, bo mamy do czynienia z wektorami równoległymi. Jednak przy opisie zjawisk należy pamiętać, że mamy do czynienia z wektorami.

23 Ruch na płaszczyźnie Ruch w dwóch wymiarach można opisywać w układzie współrzędnych x i y (np. y - wysokość, x – odległość w kierunku poziomym). Taki ruch można traktować jak dwa niezależne ruchy jednowymiarowe.

24 Przemieszczenie, prędkość i przyspieszenie
Położenie punktu w chwili t przedstawia wektor r, prędkość wektor v, przyspieszenie wektor a. Wektory r, v, a są wzajemnie zależne od siebie i dadzą się przedstawić za pomocą wersorów i, j, k, czyli wektorów jednostkowych, w postaci:

25

26 Przemieszczenie i droga

27

28 Z definicji prędkości:
Przemieszczenie: Droga: Prędkość stała:

29 Przyspieszenie Składowa przyspieszenia odpowiedzialna za zmianę kierunku wektora prędkości Składowa przyspieszenia styczna do toru – wskazuje, jak szybko zmienia się wartość prędkości.

30 Składowa normalna przyspieszenia – przyspieszenie dośrodkowe.
Składowa styczna przyspieszenia

31 as - przyspieszenie styczne
Kiedy naciskasz pedał gazu lub hamulca – zmieniasz as. as - przyspieszenie styczne

32 an - przyspieszenie normalne
(dośrodkowe) Kiedy kręcisz kierownicą - zmieniasz an.

33 Przyspieszenie, to nie tylko
zmiana prędkości, to także zmiana kierunku