Pergerakan jasad di angkasa diterangkan oleh satu set ciri, antaranya yang utama ialah jarak perjalanan, kelajuan dan pecutan. Ciri yang terakhir ini sebahagian besarnya menentukan keanehan dan jenis pergerakan itu sendiri. Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan persoalan tentang apa itu pecutan dalam fizik, dan kami akan memberikan contoh penyelesaian masalah menggunakan nilai ini.
Persamaan utama dinamik
Sebelum mentakrifkan pecutan dalam fizik, mari kita berikan persamaan utama dinamik, yang dipanggil hukum kedua Newton. Ia selalunya ditulis seperti berikut:
F¯dt=dp¯
Iaitu, daya F¯, mempunyai watak luaran, mempunyai kesan pada badan tertentu pada masa dt, yang membawa kepada perubahan dalam momentum oleh nilai dp¯. Bahagian kiri persamaan biasanya dipanggil momentum badan. Ambil perhatian bahawa kuantiti F¯ dan dp¯ adalah vektor dalam alam semula jadi, dan vektor yang sepadan dengannya diarahkansama.
Setiap pelajar mengetahui formula untuk momentum, ia ditulis seperti berikut:
p¯=mv¯
Nilai p¯ mencirikan tenaga kinetik yang disimpan dalam badan (faktor halaju v¯), yang bergantung pada sifat inersia badan (faktor jisim m).
Jika kita menggantikan ungkapan ini ke dalam formula hukum ke-2 Newton, kita mendapat kesamaan berikut:
F¯dt=mdv¯;
F¯=mdv¯ / dt;
F¯=ma¯, dengan a¯=dv¯ / dt.
Nilai input a¯ dipanggil pecutan.
Apakah pecutan dalam fizik?
Sekarang mari kita terangkan maksud nilai a¯ yang diperkenalkan dalam perenggan sebelumnya. Mari tuliskan definisi matematiknya sekali lagi:
a¯=dv¯ / dt
Menggunakan formula, seseorang boleh memahami dengan mudah bahawa ini adalah pecutan dalam fizik. Kuantiti fizikal a¯ menunjukkan betapa cepatnya kelajuan akan berubah mengikut masa, iaitu, ia adalah ukuran kadar perubahan kelajuan itu sendiri. Sebagai contoh, mengikut hukum Newton, jika daya 1 Newton bertindak ke atas jasad seberat 1 kilogram, maka ia akan memperoleh pecutan 1 m / s2, iaitu, untuk setiap saat pergerakan badan akan meningkatkan kelajuannya sebanyak 1 meter sesaat.
Pecutan dan kelajuan
Dalam fizik, ini adalah dua kuantiti berbeza yang disambungkan oleh persamaan kinematik gerakan. Kedua-dua kuantiti adalahvektor, tetapi dalam kes umum ia diarahkan secara berbeza. Pecutan sentiasa diarahkan mengikut arah daya yang bertindak. Kelajuan diarahkan sepanjang trajektori badan. Vektor pecutan dan halaju akan bertepatan antara satu sama lain hanya apabila daya luar ke arah tindakan bertepatan dengan pergerakan jasad.
Tidak seperti kelajuan, pecutan boleh menjadi negatif. Fakta terakhir bermakna ia diarahkan kepada pergerakan badan dan cenderung mengurangkan kelajuannya, iaitu, proses nyahpecutan berlaku.
Formula umum yang mengaitkan modul kelajuan dan pecutan kelihatan seperti ini:
v=v0+ at
Ini adalah salah satu persamaan asas bagi pergerakan badan yang dipercepatkan secara seragam. Ia menunjukkan bahawa dari semasa ke semasa kelajuan meningkat secara linear. Jika pergerakannya sama perlahan, maka tolak hendaklah diletakkan di hadapan istilah at. Nilai v0di sini ialah beberapa kelajuan awal.
Dengan gerakan dipercepatkan secara seragam (setara perlahan), formula ini juga sah:
a¯=Δv¯ / Δt
Ia berbeza daripada ungkapan serupa dalam bentuk pembezaan kerana di sini pecutan dikira dalam selang masa terhingga Δt. Pecutan ini dipanggil purata sepanjang tempoh masa yang ditandakan.
Laluan dan pecutan
Jika badan bergerak secara seragam dan dalam garis lurus, maka laluan yang dilalui olehnya dalam masa t boleh dikira seperti berikut:
S=vt
Jika v ≠ const, maka apabila mengira jarak yang dilalui oleh badan, pecutan perlu diambil kira. Formula yang sepadan ialah:
S=v0 t + at2 / 2
Persamaan ini menerangkan gerakan dipercepatkan secara seragam (untuk gerakan perlahan seragam, tanda "+" mesti digantikan dengan tanda "-").
Gerakan bulat dan pecutan
Dikatakan di atas bahawa pecutan dalam fizik ialah kuantiti vektor, iaitu, perubahannya mungkin berlaku dalam arah dan nilai mutlak. Dalam kes pergerakan dipercepatkan rectilinear yang dianggap, arah vektor a¯ dan modulusnya kekal tidak berubah. Jika modul mula berubah, maka pergerakan seperti itu tidak lagi dipercepatkan secara seragam, tetapi akan kekal sebagai rectilinear. Jika arah vektor a¯ mula berubah, maka gerakan akan menjadi lengkung. Salah satu jenis pergerakan sedemikian yang paling biasa ialah pergerakan titik material di sepanjang bulatan.
Dua formula sah untuk jenis pergerakan ini:
α¯=dω¯ / dt;
ac=v2 / r
Ungkapan pertama ialah pecutan sudut. Makna fizikalnya terletak pada kadar perubahan halaju sudut. Dalam erti kata lain, α menunjukkan betapa cepat badan berputar ke atas atau memperlahankan putarannya. Nilai α ialah pecutan tangen, iaitu, ia dihalakan secara tangen ke bulatan.
Ungkapan kedua menerangkan pecutan sentripetal ac. Jika kelajuan putaran linearkekal malar (v=const), maka modul ac tidak berubah, tetapi arahnya sentiasa berubah dan cenderung menghalakan badan ke arah tengah bulatan. Di sini r ialah jejari putaran badan.
Masalah badan jatuh bebas
Kami mendapati bahawa ini adalah pecutan dalam fizik. Sekarang mari tunjukkan cara menggunakan formula di atas untuk gerakan rectilinear.
Salah satu masalah biasa dalam fizik dengan pecutan jatuh bebas. Nilai ini mewakili pecutan yang diberikan oleh daya graviti planet kita kepada semua jasad yang mempunyai jisim terhingga. Dalam fizik, pecutan jatuh bebas berhampiran permukaan Bumi ialah 9.81 m/s2.
Andaikan sesetengah badan berada pada ketinggian 20 meter. Kemudian dia dilepaskan. Berapa lama masa yang diperlukan untuk sampai ke permukaan bumi?
Memandangkan kelajuan awal v0sama dengan sifar, maka untuk jarak yang dilalui (tinggi h) kita boleh menulis persamaan:
h=gt2 / 2
Dari mana kita mendapat masa musim gugur:
t=√(2j / g)
Menggantikan data daripada keadaan, kami dapati mayat akan berada di atas tanah dalam masa 2.02 saat. Pada hakikatnya, masa ini akan menjadi lebih lama sedikit disebabkan oleh kehadiran rintangan udara.
