10-7
Криволинейное движение . | ||||
При криволинейном движении вектор скорости всегда направлен по касательной к траектории движения. Любое криволинейное движение можно представить в виде суммы прямолинейных движений и движений по окружностям разных радиусов. Скорость изменяется как по величине, так и по направлению. Вектор ускорения направлен под углом к вектору скорости. | ||||
РАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТОЧКИ ПО ОКРУЖНОСТИ. | ||||
Равномерное движение точки по окружности- движение точки с постоянной по модулю скоростью (v=const) по траектории, представляющей собой окружность. Но, т.к. скорость всегда направлена по касательной к траектории движения, то по направлению она изменяется. Значит равномерное движение по окружности – ускоренное движение! Точка совершает перемещение с постоянной по модулю скоростью, следовательно: . В этом случае скорость точки называется линейной скоростью (l – длина дуги). Вектор линейной скорости направлен по касательной к окружности в данной точке. | ||||
Можно характеризовать изменение положения тела с помощью углового перемещения (угла поворота) j. Возьмем несколько концентрических окружностей и построим для всех центральный угол j так, чтобы радиусы этих окружностей, образующие угол, накладывались друг на друга. Из рисунка видно, что одному и тому же углу j соответствуют у одной окружности дуга l и радиус r, а у другой – дуга L и радиус R. За меру угла можно принять отношение длины дуги к радиусу: . Единица измерения угла в этом случае наз. радианом (сокращение – рад). 1 радиан — центральный угол, длина дуги которого равна радиусу окружности. | ||||
Если точка совершила полный оборот, то длина дуги равна длине окружности. Следовательно: - полный оборот точки соответствует 2p радиан. Для перевода единиц составим пропорцию: . Следовательно: | ||||
Равномерное движение точки по окружности – это движение, при котором точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые угловые перемещения (поворачивается на одинаковые углы). Если характеризовать движение углом поворота, то удобно ввести угловую скорость: - угловая скорость показывает, на какой угол поворачивается точка при равномерном движении по окружности за единицу времени. Единица измерения в СИ - 1 рад/с. | ||||
Можно сказать, что равномерным движением по окружности наз. движение с постоянной угловой скоростью. Линейная и угловая скорости связаны между собой: , т.е. | ||||
К важным характеристикам вращательного движения относятся частота и период. Период - физическая величина, показывающая, чему равно время, за которое точка совершает один полный оборот. Если обозначить N – число оборотов, а Т – период, то: . Единица измерения в СИ – 1 с. Т.к. за период точка поворачивается на угол 2p, то . Частота – количество оборотов, которое совершила точка за единицу времени: . Единица измерения в СИ – 1 Гц (герц). Частота равна одному герцу, если за 1 секунду точка совершает один полный оборот (1Гц=1с-1). Частота и период – взаимно обратные величины: . Следовательно: . | ||||
Центростремительное ускорение. | ||||
При движении по окружности с постоянной по модулю скоростью она постоянно изменяется по направлению. Характеристикой этого изменения является центростремительное или нормальное ускорение. Ускорение нормально, т.е. перпендикулярно скорости в любой момент времени. | ||||
В ектор ускорения при равномерном движении по окружности направлен к центру окружности (центру вращения). Поэтому ускорение называется центростремительным ускорением. | ||||
Центростремительное ускорение показывает изменение скороститолько по направлению, но не меняет по величине. Используя связь между угловой и линейной скоростями, получим: | ||||
При прекращении действия цетростремительной силы тело будет двигаться по прямой: | ||||