Физикийн лавлах хүрээ - энэ нь юу вэ, тодорхойлолт, төрлүүд. Механик хөдөлгөөн гэж юу вэ: физик дэх хөдөлгөөний тодорхойлолт

Хуудас 1

Лавлах байгууллага нь цаг хугацаа, зайг хэмжих хэрэгслийн багцыг лавлагааны систем гэж нэрлэдэг.  

Лавлах байгууллага, түүнтэй холбоотой координатын систем, цагийг хэмжих төхөөрөмж (цаг) нь лавлагааны системийг бүрдүүлдэг. IMiMgl As нь туулсан замын урт гэж нэрлэгддэг.  

Лавлагаа бие нь түүн дээр байрлуулсан цагны хамт лавлагааны системийг бүрдүүлдэг.  

Лавлах байгууллага нь ердийн байдлаар хөдөлгөөнгүй гэж үздэг бие юм.  

Нэг буюу өөр координатын системтэй холбоотой жишиг биеийг хөдөлгөөнгүй гэж үздэг бөгөөд үүнтэй холбоотой бусад биетүүдийн хөдөлгөөнийг судалдаг. Жишээлбэл, ширээн дээр хэвтэж буй бөмбөгийг авч үзвэл та ширээ эсвэл өрөөний ханыг лавлагаа болгон авч болно. Үнэн хэрэгтээ ширээ, өрөө нь дэлхийг тэнхлэгээ тойрон өдөр бүр эргэдэг, дэлхийтэй хамт нарны эргэн тойронд хаалттай тойрог замд жилийн хөдөлгөөнд оролцдог. Тиймээс тухайн бие хөдөлж байгаа эсвэл амарч байгаа эсэх нь зөвхөн түүний хөдөлгөөнийг авч үзсэн лавлагааны биетээр тодорхойлогддог.  

Маш олон лавлагаа байгууллага буюу координатын системүүд байдаг: хөдөлгөөнийг аливаа зүйлтэй харьцуулж тайлбарлаж болно. Гэсэн хэдий ч физикчид инерцээр хөдөлдөг жишиг биетүүдийг тусгай анги гэж эртнээс тодорхойлж ирсэн. Тэдгээрийг инерцийн буюу Галилейн координатын систем гэж нэрлэдэг.  

Лавлах байгууллага нь Дэлхий, Нар, одод болон бусад биетүүд байж болно. Биеийн хөдөлгөөний тодорхойлолт нь жишиг биеийг сонгохоос хамаарна. Жишээлбэл, хөдөлж буй галт тэрэгний вагонд сууж буй зорчигч вагоны ханыг лавлагаа болгон сонгосон бол тайван байдалд байна. Хэрэв лавлагаа байгууллага нь станцын барилга бол үүнтэй харьцуулахад зорчигч хөдөлгөөнтэй байх болно. Байгальд хөдөлгөөнгүй бие гэж байдаггүй. Зарим биетэй харьцуулахад амарч байгаа бие бусад биетэй харьцуулахад хөдөлдөг. Үнэмлэхүй амар амгалан байгальд байдаггүй. Биеийн механик хөдөлгөөн нь амрах байдал шиг харьцангуй юм.  

Лавлах байгууллага гэдэг нь бидний сонирхож буй объектын орон зай дахь байрлалыг тодорхойлдог бие (биеийн систем) юм.  

Хэрэв лавлагаа бие жигд эргэлддэг бол үгүй гадаад хүчмөн системийг хаалттай гэж үзэж болно. Гэсэн хэдий ч тэнд байрлах биетүүд жишиг хүрээтэй харьцуулахад хөдөлгөөнгүй бол төвөөс зугтах инерцийн хүчний үйлчлэлийг (NISO дахь ажиглагчийн үүднээс) мэдэрдэг.  

Лавлах биеийг Дэлхийтэй холбож, ордны тэнхлэгийг доош чиглүүлье.  

Бид хөдөлгөөнийг авч үзэх лавлагааны биеийг сонгоно.  

Зорчигчийг жишиг бие болгон авч, ирж буй галт тэрэгний хөдөлгөөний дагуу координатын тэнхлэгийг чиглүүлье.  

Лавлагааны бие ба түүнтэй холбоотой координатууд ба өөр хоорондоо синхрончлогдсон цагуудын нийлбэр нь лавлагааны систем гэж нэрлэгддэг системийг бүрдүүлдэг. Лавлах хүрээний тухай ойлголт нь физикийн үндэс суурь юм. Зай, цаг хугацааны интервалыг ашиглан хөдөлгөөний орон зайн цаг хугацааны тодорхойлолт нь зөвхөн тодорхой лавлах системийг сонгосон тохиолдолд л боломжтой юм.  

Аливаа координатын системийг лавлагаа байгууллагатай холбож болно; Тэгш өнцөгт (картезийн) системийг ихэвчлэн ашигладаг. Хөдөлгөөнийг нь судлахдаа хэмжээ, дотоод бүтцийг үл тоомсорлож болох физик биеийг материаллаг цэг гэж нэрлэдэг.  

Долдугаар ангийн физикийн хичээлээс бид биеийн механик хөдөлгөөн нь бусад биетэй харьцуулахад цаг хугацааны хөдөлгөөн гэдгийг санаж байна. Энэ мэдээлэлд үндэслэн бид таамаглаж болно шаардлагатай багцбиеийн хөдөлгөөнийг тооцоолох хэрэгсэл.

Нэгдүгээрт, бид тооцоогоо хийх зүйл хэрэгтэй. Дараа нь бид энэ "ямар нэгэн зүйл" -тэй харьцуулахад биеийн байрлалыг хэрхэн тодорхойлох талаар тохиролцох шаардлагатай болно. Эцэст нь та ямар нэгэн байдлаар цагийг тэмдэглэх хэрэгтэй болно. Тиймээс тодорхой мөчид бие хаана байхыг тооцоолохын тулд бидэнд лавлагааны хүрээ хэрэгтэй болно.

Физикийн лавлах хүрээ

Физикийн лавлах систем нь жишиг бие, жишиг биетэй холбоотой координатын систем, цаг эсвэл цагийг хадгалах бусад төхөөрөмжийн хослол юм. Аливаа лавлагааны систем нь нөхцөлт бөгөөд харьцангуй гэдгийг үргэлж санаж байх ёстой. Та үргэлж өөр лавлах системийг ашиглаж болно, үүнтэй харьцуулахад аливаа хөдөлгөөн огт өөр шинж чанартай байх болно.

Харьцангуйн онол нь ерөнхийдөө физикийн бараг бүх тооцоонд анхаарах ёстой чухал зүйл юм. Жишээлбэл, олон тохиолдолд бид хөдөлж буй биеийн яг координатыг хэзээ ч тодорхойлж чадахгүй.

Ялангуяа бид зуу зуун метр тутамд цагтай ажиглагч байрлуулж болохгүй төмөр замын замМосквагаас Владивосток хүртэл. Энэ тохиолдолд бид тодорхой хугацааны туршид биеийн хурд, байршлыг ойролцоогоор тооцоолно.

Хэдэн зуун, мянган километрийн замд галт тэрэгний байршлыг тодорхойлоход нэг метр хүртэлх нарийвчлал нь бидний хувьд чухал биш юм. Физикийн хувьд энэ талаар ойролцоо тооцоолол байдаг. Эдгээр ойролцоо ойлголтуудын нэг нь "материаллаг цэг" гэсэн ойлголт юм.

Физикийн материаллаг цэг

Физикийн хувьд материаллаг цэг нь түүний хэмжээ, хэлбэрийг үл тоомсорлож болох тохиолдолд биеийг илэрхийлдэг. Энэ тохиолдолд материаллаг цэг нь анхны биеийн масстай байна гэж үздэг.

Жишээлбэл, онгоц Новосибирскээс Новополоцк руу нисэхэд шаардагдах хугацааг тооцоолоход онгоцны хэмжээ, хэлбэр нь бидний хувьд чухал биш юм. Энэ нь ямар хурдтай хөгжиж, хот хоорондын зайг мэдэхэд л хангалттай. Хэрэв бид тодорхой өндөрт, тодорхой хурдтай салхины эсэргүүцлийг тооцоолох шаардлагатай бол ижил онгоцны хэлбэр, хэмжээсийн талаар нарийн мэдлэггүйгээр хийх боломжгүй юм.

Бараг ямар ч биеийг биетийн туулах зай нь түүний хэмжээтэй харьцуулахад их байх үед эсвэл биеийн бүх цэгүүд тэнцүү хөдөлж байх үед материаллаг цэг гэж үзэж болно. Тухайлбал, дэлгүүрээс уулзвар хүртэл хэдхэн метрийн зайд явж буй машин энэ зайтай нэлээд дүйцэхүйц. Гэхдээ ийм нөхцөлд ч гэсэн энэ нь материаллаг цэг гэж үзэж болно, учир нь машины бүх хэсгүүд тэнцүү, ижил зайд хөдөлсөн.

Гэхдээ бид ижил машиныг гаражид байрлуулах шаардлагатай бол үүнийг материаллаг цэг гэж үзэх боломжгүй болсон. Та түүний хэмжээ, хэлбэрийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Эдгээр нь харьцангуйн онолыг, өөрөөр хэлбэл бидний тодорхой тооцоолол хийдэг зүйлтэй холбоотойгоор авч үзэх шаардлагатай жишээ юм.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Хөдөлгөөний харьцангуй байдалХөдөлгөөнт аливаа биетийн зан үйлийг зөвхөн лавлагааны бие гэж нэрлэдэг өөр биетэй холбоотой байдлаар тодорхойлж болно гэдгээр илэрдэг.

Лавлах байгууллага ба координатын систем

Лавлах байгууллага нь дур зоргоороо сонгогддог. Хөдөлгөөнт байгууллага болон лавлагаа байгууллага нь тэгш эрхтэй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хөдөлгөөнийг тооцоолохдоо шаардлагатай бол тэдгээр нь тус бүрийг жишиг бие эсвэл хөдөлж буй бие гэж үзэж болно. Жишээлбэл, хүн дэлхий дээр зогсоод зам дагуу явж буй машиныг хардаг. Хүн дэлхийтэй харьцуулахад хөдөлгөөнгүй бөгөөд дэлхийг жишиг биет гэж үздэг бөгөөд энэ тохиолдолд онгоц, машин нь хөдөлж буй биетүүд юм. Гэтэл дугуйн доороос зам гүйгээд байна гэж байгаа машинд сууж байгаа зорчигчийн ч зөв. Тэрээр машиныг жишиг бие (машинтай харьцуулахад хөдөлгөөнгүй) гэж үздэг бол Дэлхий бол хөдөлгөөнт бие юм.

Орон зай дахь биеийн байрлалын өөрчлөлтийг бүртгэхийн тулд координатын системийг жишиг биетэй холбох шаардлагатай. Координатын систем нь орон зай дахь объектын байрлалыг тодорхойлох арга юм.

Физик асуудлыг шийдвэрлэхэд хамгийн түгээмэл нь декарт юм тэгш өнцөгт системхарилцан перпендикуляр гурван шулуун тэнхлэгтэй координатууд - абсцисса (), ординат () ба хэрэглэх (). SI масштабын уртыг хэмжих нэгж нь метр юм.

Газар дээр чиглүүлэхдээ туйлын координатын системийг ашигладаг. Газрын зургийг ашиглан хүссэн зайгаа тодорхойлно суурин. Хөдөлгөөний чиглэлийг азимутаар тодорхойлно, i.e. тухайн хүнийг хүссэн цэг рүү холбосон шугамаар тэг чиглэлийг гаргах өнцөг. Тиймээс туйлын координатын системд координатууд нь зай ба өнцөг юм.

Газарзүй, одон орон судлал, хиймэл дагуулын хөдөлгөөнийг тооцоолоход болон сансрын хөлөгбөмбөрцөг координатын систем дэх бүх биеийн байрлалыг дэлхийн төвтэй харьцуулан тодорхойлно. Бөмбөрцөг координатын систем дэх огторгуй дахь цэгийн байрлалыг тодорхойлохын тулд гарал үүсэл хүртэлх зай ба өнцөг болон - радиус векторын Гринвичийн гол меридиан (уртраг) ба экваторын хавтгай (өргөргийн) хавтгайтай хийдэг өнцгийг тогтооно. ).

Лавлах систем

Координатын систем, түүнтэй холбоотой лавлагаа байгууллага, цагийг хэмжих төхөөрөмж нь биеийн хөдөлгөөнийг харгалзан үздэг жишиг системийг бүрдүүлдэг.

Хөдөлгөөний тухай аливаа асуудлыг шийдэхдээ юуны өмнө хөдөлгөөнийг авч үзэх лавлах системийг зааж өгөх ёстой.

Хөдөлгөөнт хүрээтэй харьцуулахад хөдөлгөөнийг авч үзэхдээ хурдыг нэмэх сонгодог хууль хүчинтэй байна: хөдөлгөөнгүй жишиг системтэй харьцуулахад биеийн хурд нь хөдөлж буй хүрээтэй харьцуулахад биеийн хурдны вектор нийлбэртэй тэнцүү байна. Хөдөлгөөнгүй хүрээтэй харьцуулахад лавлагаа ба хөдөлж буй жишиг хүрээний хурд:

"Хөдөлгөөний харьцангуй байдал" сэдвээр асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ

Дасгал хийх

Онгоц агаартай харьцуулахад 50 м/с хурдтай хөдөлдөг. Салхины хурд газартай харьцуулахад 15 м/с байна. Онгоц салхитай хамт хөдөлж байвал газартай харьцуулахад ямар хурдтай байх вэ? салхины эсрэг? салхины чиглэлд перпендикуляр?

Шийдэл

IN энэ тохиолдолдхурд гэдэг нь агаарын хөлгийн газартай харьцуулахад хурд (тогтмол жишиг хүрээ), агаарын хөлгийн харьцангуй хурд нь агаарын хөлгийн хурд (хөдөлгөөнт хүрээ), агаарын хөлгийн хурд юм. Хөдөлгөөнгүй хүрээтэй харьцуулсан лавлагаа нь газартай харьцуулахад салхины хурд юм. Салхины чиглэлд тэнхлэгээ чиглүүлье. Хурд нэмэх хуулийг вектор хэлбэрээр бичье. Тэнхлэг дээрх төсөөлөлд энэ тэгш байдлыг дараах байдлаар дахин бичнэ. Томъёонд тоон утгыг орлуулснаар бид агаарын хөлгийн хурдыг газартай харьцуулахад тооцоолно. Энэ тохиолдолд бид координатын системийг ашиглан координатын тэнхлэгүүдийг зурагт үзүүлсэн шиг чиглүүлнэ. Бид вектор нэмэх дүрмийг ашиглан векторуудыг нэмнэ. Газартай харьцуулахад онгоцны хурд:

Физикт ийм зүйл байдаг механик хөдөлгөөн, тодорхойлолтыг гурван хэмжээст орон зай дахь биетийн координатыг бусад биетэй харьцуулахад цаг хугацаа алдсан өөрчлөлт гэж тайлбарладаг. Хачирхалтай нь та хаашаа ч хөдлөхгүйгээр автобусны хурдыг давж чадна. Энэ утга нь харьцангуй ба өгөгдсөн цэгээс хамаарна. Хамгийн гол нь объекттой холбоотой цэгийг ажиглахын тулд лавлагааны хүрээг засах явдал юм.

-тай холбоотой

Тодорхойлолт

Физикийн ойлголтууд:

1. Материаллаг цэг нь процессыг судлахад тооцдоггүй жижиг параметр, масстай бие юмуу объектын хэсэг юм. Энэ бол физикийн хувьд үл тоомсорлодог хэмжигдэхүүн юм.
2. Шилжилт гэдэг нь материаллаг цэгийн нэг координатаас нөгөө координат хүртэл туулсан зай юм. Энэ ойлголтыг хөдөлгөөнтэй андуурч болохгүй, учир нь физикт энэ нь замын тодорхойлолт юм.
3. Туулсан зай нь тухайн объектын туулсан зай юм. Ямар зайг туулсан бэ гэдгийг физикийн хэсэгт авч үздэг "Кинематик" гэж нэрлэдэг.
4. Сансар огторгуй дахь замнал нь шулуун шугам буюу эвдэрсэн шугам, үүний дагуу объект нь замыг дайран өнгөрдөг. Физикийн салбарын тодорхойлолтын дагуу замнал гэж юу болохыг та оюун ухаанаараа зураасаар төсөөлж болно.
5. Механик гэдэг нь өгөгдсөн зам дагуух хөдөлгөөн юм.

Анхаар!Биеийн харилцан үйлчлэл нь механикийн хуулийн дагуу явагддаг бөгөөд энэ хэсгийг кинематик гэж нэрлэдэг.

Координатын систем гэж юу болох, практикт замнал гэж юу болохыг ойлгох уу?

Сансар огторгуйн цэгийг оюун ухаанаар олж, түүнээс координатын тэнхлэгүүдийг зурах нь хангалттай бөгөөд объект нь үүнтэй харьцуулахад эвдэрсэн эсвэл шулуун шугамын дагуу хөдөлж, хөдөлгөөний хэлбэрүүд нь өөр өөр байх болно; хэлбэлзэх, эргэх үед.

Жишээлбэл, муур өрөөнд байгаа, ямар ч объект руу шилждэг эсвэл орон зай дахь байрлалаа өөрчилдөг, өөр өөр зам дагуу хөдөлдөг.

Сонгосон замууд нь ижил биш тул объект хоорондын зай өөр байж болно.

Төрөл

Мэдэгдэж буй хөдөлгөөний төрлүүд:

1. Прогрессив.Сансар огторгуйд ижилхэн хөдөлж буй хоорондоо холбогдсон хоёр цэгийн параллелизмаар тодорхойлогддог. Обьект нэг шугамын дагуу өнгөрөхөд урагш хөдөлдөг. Саваа солихыг төсөөлөхөд хангалттай бал үзэг, өөрөөр хэлбэл, саваа нь өгөгдсөн замын дагуу орчуулгатай хөдөлдөг бол түүний хэсэг бүр зэрэгцээ, тэнцүү хөдөлдөг. Энэ нь механизмд ихэвчлэн тохиолддог.
2. Эргэлтийн.Объект нь бие биетэйгээ параллель байгаа бүх хавтгай дахь тойргийг дүрсэлдэг. Эргэлтийн тэнхлэгүүд нь тайлбарласан тэнхлэгүүдийн төвүүд бөгөөд тэнхлэг дээр байрлах цэгүүд нь хөдөлгөөнгүй байдаг. Эргэдэг тэнхлэг нь өөрөө биеийн дотор байрладаг (эргэлтийн), мөн түүний гадаад цэгүүдтэй (тойрог тойрог) холбогдсон байж болно. Энэ нь юу болохыг ойлгохын тулд та ердийн зүү, утас авч болно. Сүүлийнхийг хурууныхаа хооронд барьж, зүүг аажмаар суллана. Зүү нь тойрог дүрслэх бөгөөд ийм төрлийн хөдөлгөөнийг тойрог зам гэж ангилах ёстой. Эргэлтийн дүрсний жишээ: объектыг хатуу гадаргуу дээр эргүүлэх.
3. Тербелмттэй. Өгөгдсөн траекторийн дагуу хөдөлж буй биеийн бүх цэгүүд яг ижил хугацаанд эсвэл ойролцоогоор давтагдана. Сайн жишээ- утсан дээр өлгөөтэй, зүүн, баруун тийш хэлбэлздэг шайб.

Анхаар!Урагшлах хөдөлгөөний онцлог. Объект шулуун шугамаар хөдөлдөг бөгөөд ямар ч хугацааны интервалд түүний бүх цэгүүд нэг чиглэлд хөдөлдөг - энэ нь урагшлах хөдөлгөөн юм. Хэрэв унадаг дугуй унаж байгаа бол ямар ч үед та түүний дурын цэгийн замыг тусад нь авч үзэх боломжтой, энэ нь ижил байх болно. Гадаргуу нь тэгш байх эсэх нь хамаагүй.

Практикт ийм төрлийн хөдөлгөөнүүд өдөр бүр тохиолддог тул оюун ухаанаараа тоглоход хэцүү биш байх болно.

Харьцангуй онол гэж юу вэ

Механикийн хуулиудын дагуу объект тодорхой цэгтэй харьцуулахад хөдөлдөг.

Жишээлбэл, хэрэв хүн зогсож, автобус хөдөлж байвал тухайн хүний ​​хөдөлгөөний харьцангуй байдал гэж нэрлэдэг. тээврийн хэрэгсэлобъект руу.

Тухайн объект ямар хурдтай хөдөлдөг вэ тодорхой биеорон зайд энэ биетэй харьцуулахад мөн харгалзан үздэг бөгөөд үүний дагуу хурдатгал нь харьцангуй шинж чанартай байдаг.

Харьцангуй байдал гэдэг нь биеийн хөдөлгөөний үед тодорхойлсон траекторийн шууд хамаарал юм. туулах боломжтой зам, хурдны шинж чанар, түүнчлэн хөдөлгөөн лавлагааны системтэй холбоотой.

Тооцоолол хэрхэн явагддаг вэ?

Лавлах систем гэж юу вэ, түүнийг хэрхэн тодорхойлдог вэ? Орон зайн координатын системтэй холбоотой лавлагаа, хөдөлгөөний цаг хугацааны үндсэн лавлагаа - энэ нь лавлагааны систем юм. IN өөр өөр системүүднэг бие өөр өөр байршилтай байж болно.

Цэг нь хөдөлж эхлэхэд координатын системд байрладаг, түүний хөдөлгөөний цагийг харгалзан үздэг.

Лавлах байгууллага --д байрлах хийсвэр объект юм өгсөн оноотүүний байрлалд анхаарлаа хандуулахдаа бусад биетүүдийн координатыг авч үздэг. Жишээлбэл, машин зогсож, хүн хөдөлж байгаа тохиолдолд энэ тохиолдолд лавлагааны бие нь машин юм.

Нэг төрлийн хөдөлгөөн

Нэг жигд хөдөлгөөний тухай ойлголт - физикийн энэ тодорхойлолтыг дараах байдлаар тайлбарлав.