Vzorec pro lineární pohyb s konstantním zrychlením. Pohyb s konstantním zrychlením

„Super fyzika“ se přesouvá od „lidí“!
„Cool Physics“ je stránka pro ty, kteří milují fyziku, studují sami sebe a učí ostatní.
„Super fyzika“ je vždy nablízku!
Zajímavé materiály o fyzice pro školáky, učitele a všechny zvědavce.

Původní stránka "Cool Physics" (class-fizika.narod.ru) je součástí katalogových verzí od roku 2006 „Vzdělávací internetové zdroje pro základní všeobecné a střední (úplné) všeobecné vzdělávání“, schválené Ministerstvem školství a vědy Ruské federace, Moskva.

Čtěte, učte se, prozkoumejte!
Svět fyziky je zajímavý a fascinující, zve všechny zvědavce na cestu po stránkách webu Cool Physics.

A pro začátek vizuální mapa fyziky, která ukazuje, odkud pocházejí a jak jsou různé oblasti fyziky propojeny, co studují a k čemu jsou potřeba.
The Map of Physics byla vytvořena na základě videa The Map of Physics od Dominique Wilimmana z kanálu Domain of Science.

Fyzika a tajemství umělců

Tajemství mumií faraonů a vynálezy Rebrandta, padělky mistrovských děl a tajemství papyrů Starověký Egypt- umění skrývá mnohá tajemství, ale moderní fyzici pomocí nových metod a přístrojů nacházejí vysvětlení všeho více úžasná tajemství minulost...... číst

ABC fyziky

Všemocné tření

Je všude, ale kam bez něj můžete jít?
Ale tady jsou tři hrdinové asistenti: grafit, molybdenit a teflon. Tyto úžasné látky, které mají velmi vysokou pohyblivost částic, se v současnosti používají jako vynikající tuhá maziva......... číst

Aeronautika

"Takže stoupají ke hvězdám!" - vepsáno do erbu zakladatelů letectví, bratří Montgolfierů.
Slavný spisovatel Jules Verne letěl dál horkovzdušný balón jen 24 minut, ale pomohlo mu to vytvořit to nejúžasnější umělecká díla......... číst

Parní stroje

"Tento mohutný obr byl vysoký tři metry: obr snadno utáhl dodávku s pěti pasažéry. Na hlavu." Steam Man byla tam komínová roura, ze které se valil hustý černý dým... všechno, i obličej, byl ze železa a všechno se to neustále mlelo a drnčelo..." O koho jde? Pro koho jsou ty chvály? . ...... číst

Tajemství magnetu

Thales z Milétu ho obdařil duší, Platón ho přirovnal k básníkovi, Orfeus ho našel jako ženicha... V období renesance byl magnet považován za odraz oblohy a připisovala se mu schopnost ohýbat prostor. Japonci věřili, že magnet je síla, která pomůže obrátit štěstí směrem k vám......... čtěte

Na druhé straně zrcadla

Víte, kolik zajímavých objevů může přinést „přes zrcadlo“? Obraz vašeho obličeje v zrcadle má prohozenou pravou a levou polovinu. Obličeje jsou ale málokdy zcela symetrické, takže vás ostatní vidí úplně jinak. Přemýšleli jste o tom? ......... číst

Tajemství společného vrcholu

"Uvědomění, že zázrak byl blízko nás, přichází příliš pozdě." - A. Blok.
Věděli jste, že Malajci dokážou celé hodiny fascinovaně sledovat kolovrátek? Ke správnému roztočení je však potřeba značné zručnosti, protože váha malajského vršku může dosáhnout několika kilogramů......... přečti

Vynálezy Leonarda da Vinciho

"Chci tvořit zázraky!" řekl a zeptal se sám sebe: "Ale řekni mi, udělal jsi něco?" Leonardo da Vinci psal svá pojednání tajným písmem pomocí obyčejného zrcadla, takže jeho zašifrované rukopisy bylo možné číst poprvé až o tři století později.........

Plán lekce na téma „Rychlost při lineárním pohybu s konstantní zrychlení»

datum :

Předmět: „Rychlost při přímém pohybu s konstantním zrychlením“

cíle:

Vzdělávací : Zajistit a formovat vědomou asimilaci znalostí o rychlosti při přímočarém pohybu s konstantním zrychlením;

Vývojový : Pokračujte v rozvoji dovedností samostatná činnost, dovednosti skupinové práce.

Vzdělávací : Formovat kognitivní zájem o nové poznatky; rozvíjet behaviorální disciplínu.

Typ lekce: lekci v získávání nových znalostí

Vybavení a zdroje informací:

Isachenkova, L. A. Fyzika: učebnice. pro 9. třídu. veřejné instituce prům. vzdělávání s ruštinou Jazyk trénink / L. A. Isachenková, G. V. Palchik, A. A. Sokolskij; upravil A. A. Sokolský. Minsk: People's Asveta, 2015

Isachenkova, L. A. Sbírka úloh z fyziky. 9. ročník: příručka pro studenty všeobecných institucí. prům. vzdělávání s ruštinou Jazyk trénink / L. A. Isachenková, G. V. Palchik, V. V. Dorofeychik. Minsk: Aversev, 2016, 2017.

Struktura lekce:

Organizační moment (5 min)

Aktualizace základních znalostí (5 min)

Učení nového materiálu (15 minut)

Minuta tělesné výchovy (2 min)

Upevňování znalostí (13min)

Shrnutí lekce (5 minut)

Organizace času

Dobrý den, posaďte se! (Kontrola přítomných).Dnes v lekci musíme pochopit rychlost lineárního pohybu s konstantním zrychlením. A to znamená, žeTéma lekce : Rychlost při přímém pohybu s konstantním zrychlením

Aktualizace referenčních znalostí

Nejjednodušší ze všech nerovnoměrných pohybů - přímočarý pohyb s konstantním zrychlením. Říká se tomu stejně variabilní.

Jak se mění rychlost tělesa při rovnoměrném pohybu?

Učení nového materiálu

Zvažte pohyb ocelové koule po nakloněném skluzu. Zkušenosti ukazují, že jeho zrychlení je téměř konstantní:

Nechat PROTI okamžik času t = 0 míč měl počáteční rychlost (obr. 83).

Jak zjistit závislost rychlosti míče na čase?

Zrychlení míčeA = . V našem příkladuΔt = t , Δ - . Prostředek,

, kde

Při pohybu s konstantním zrychlením závisí rychlost tělesa lineárně na čas.

Z rovnosti ( 1 ) a (2) vzorce pro projekce jsou následující:

Pojďme sestavit grafy závislostíA X ( t ) A proti X ( t ) (rýže. 84, a, b).

Rýže. 84

Podle obrázku 83A X = A > 0, = proti 0 > 0.

Pak závislosti A X ( t ) odpovídá rozvrhu1 (viz obr. 84, A). Tentopřímka rovnoběžná s časovou osou. Závislostiproti X ( t ) odpovídá rozvrhu, popisující zvýšení projekcesko růst (viz obr. 84, b). Je jasné, že rostemodulRychlost. Míč se pohybujerovnoměrně zrychlený.

Uvažujme druhý příklad (obr. 85). Nyní je počáteční rychlost koule směrována nahoru podél drážky. Pohybem nahoru bude míč postupně ztrácet rychlost. Na místěA On naokamžik se zastaví azačnesklouznout dolů. TečkaA volalbod zvratu.

Podle výkres 85 A X = - a< 0, = proti 0 > 0, a vzorce (3) a (4) sladit grafiku2 A 2" (cm. rýže. 84, A , b).

Plán 2" ukazuje, že na začátku, když se koule pohybovala nahoru, projekce rychlostiproti X byl pozitivní. Zároveň se snížilt= se rovnal nule. V tuto chvíli míč dosáhl bodu obratuA (viz obr. 85). V tomto okamžiku se směr rychlosti míče změnil na opačný a nat> projekce rychlosti se stala zápornou.

Z grafu 2" (viz obr. 84, b) je také zřejmé, že před okamžikem rotace se modul rychlosti snížil - míč se pohyboval nahoru stejnou rychlostí. Nat > t n modul rychlosti se zvyšuje - míč se pohybuje dolů rovnoměrně zrychleně.

Sestavte si vlastní grafy modulu rychlosti v závislosti na čase pro oba příklady.

Jaké další zákony rovnoměrného pohybu je třeba znát?

V §8 jsme dokázali, že pro uniformu přímočarý pohyb plocha obrázku mezi grafemproti X a časová osa (viz obr. 57) je číselně rovna průmětu posunutí Δr X . Prokazatelně toto pravidlo platí i pro nerovnoměrný pohyb. Potom podle obrázku 86 průmět posunutí Δr X s rovnoměrně střídavým pohybem je určen plochou lichoběžníkuabeceda . Tato plocha se rovná polovině součtu základenlichoběžník vynásobený jeho výškouINZERÁT .

Jako výsledek:

Protože průměrná hodnota projekce rychlosti vzorce (5)

následuje:

Při jízdě Skonstantní zrychlení, vztah (6) je splněn nejen pro projekci, ale i pro vektory rychlosti:

Průměrná rychlost pohybu s konstantním zrychlením se rovná polovině součtu počáteční a konečné rychlosti.

Vzorce (5), (6) a (7) nelze použítPro hnutí Snerovnoměrné zrychlení. To může vést kNa hrubé chyby.

Upevňování znalostí

Podívejme se na příklad řešení problému ze strany 57:

Auto se pohybovalo rychlostí, jejíž modul = 72. Řidič na úseku silnice viděl červený semafors= 50 m rovnoměrně snížena rychlost na = 18 . Určete povahu pohybu auta. Najděte směr a velikost zrychlení, se kterým se auto pohybovalo při brzdění.

Dané: Reshe tion:

72 = 20 Pohyb vozu byl rovnoměrně pomalý. Usko-

řízení autaopačný směr

18 = 5 rychlostí jeho pohybu.

Akcelerační modul:

s= 50 m

Doba brzdění:

A - ? Δ t =

Pak

Odpovědět:

Shrnutí lekce

Při jízdě SPři konstantním zrychlení závisí rychlost lineárně na čase.

Při rovnoměrně zrychleném pohybu se směry okamžité rychlosti a zrychlení shodují, při rovnoměrně pomalém pohybu jsou opačné.

Průměrná rychlost jízdySkonstantní zrychlení se rovná polovině součtu počáteční a konečné rychlosti.

Organizace domácí práce

§ 12, ex. 7 č. 1, 5

Odraz.

Pokračujte ve větách:

Dnes jsem se ve třídě naučil...

Bylo to zajímavé…

Znalosti, které jsem na lekci získal, se mi budou hodit

ABSTRAKTNÍ

Přednášky z fyziky

MECHANIKA

Kinematika

Kinematika je obor mechaniky, který studuje mechanický pohyb aniž bychom analyzovali příčiny, které to způsobily.

Mechanický pohyb- nejjednodušší forma pohyb těles, který spočívá v tom, že se časem mění poloha některých těles vůči jiným, případně poloha částí těla vůči sobě. V tomto případě tělesa interagují podle zákonů mechaniky.

Základní pojmy:

Materiální bod- těleso, jehož velikost a tvar lze zanedbat.

Referenční tělo– těleso, vůči němuž se uvažuje pohyb zkoumaného tělesa (jiná tělesa).

Referenční rámec– soubor referenčního tělesa, s ním spojený souřadnicový systém a stacionární hodiny vzhledem k referenčnímu tělesu.

Radius Vect op – vektor spojující počátek souřadnic s místem umístění tělesa tento momentčas.

Trajektorie– čára, kterou tělo popisuje ( těžiště) během svého pohybu,

Cesta – skalární Fyzické množství, rovnající se délce trajektorie popsané tělesem během uvažovaného časového období. ( , m)

Rychlost– vektorová fyzikální veličina charakterizující rychlost pohybu částice po trajektorii a směr, kterým se částice v každém časovém okamžiku pohybuje, tzn. změny polohy v čase (υ, m/s).

Akcelerace – vektorová fyzikální veličina rovna poměru přírůstku rychlosti tělesa na nějaké časové období na velikost této mezery, tzn. rychlost (rychlost) změny rychlosti ( A, m/s 2).

Vektor zrychlení se může změnit změnou jeho směru, velikosti nebo obojího. Pokud rychlost klesá, používá se termín „zpomalení“.

Bodová rychlost

Typy pohybů:

Jednotný pohyb –

pohyb tělesa, při kterém urazí stejné dráhy v libovolných stejných časových intervalech.

1 – Souřadnice bodu v časovém okamžiku t.

2 – Souřadnice bodu dovnitř počáteční okamžikčas t= 0

3 – Promítání vektoru rychlosti na souřadnicovou osu

Pohyb s konstantním zrychlením

A= = S = υ 0 t ± υ = υ 0 ± A t

Rovnoměrný pohyb po kruhu -

Dynamika

Dynamika - obor mechaniky, který studuje příčiny vznik mechanický pohyb.

Hmotnost– skalární fyzikální veličina, která je kvantitativním měřítkem setrvačnosti tělesa a zároveň charakterizuje látkové množství (m, kg),

Platnost– vektorová fyzikální veličina, která je mírou interakce těles a vede ke vzniku zrychlení v tělese nebo k deformaci tělesa. Síla je charakterizována velikostí, směrem a místem působení (F, N).

SÍLY

Newtonovy zákony:

Newtonův první zákon:

v inerciálních vztažných systémech uzavřený systém nadále zůstává ve stavu klidu nebo přímočarého rovnoměrného pohybu.

Klasická newtonovská mechanika je použitelná ve speciální třídě inerciální referenční systémy.

Všechny inerciální vztažné systémy se vůči sobě pohybují přímočaře a rovnoměrně.

Druhý Newtonův zákon:

síla působící na systém zvenčí vede ke zrychlení systému.

Třetí Newtonův zákon:

akční síla má stejnou velikost a opačný směr než reakční síla; síly mají stejnou povahu, ale jsou aplikovány na různá těla a nejsou kompenzovány.

Gravitační síla

Síly v přírodě:

Zákon zachování hybnosti

Hybnost je vektorová fyzikální veličina rovna součinu hmotnosti tělesa a jeho rychlosti: ,

Zákon zachování hybnosti:

Zákon zachování energie

Energie– charakteristika pohybu a interakce těles, jejich schopnost provádět změny v venkovní svět(E, J).

Celková mechanická energie je chápána jako součet kinetických a potenciálních energií:

Celková mechanická energie

Potenciální energie

Kinetická energie

Potenciální energie těla- skalární fyzikální veličina, která charakterizuje schopnost tělesa (nebo hmotného bodu) konat práci díky jeho přítomnosti v poli působení sil.

Kinetická energie těla- energie mechanické soustavy v závislosti na rychlosti pohybu jejích bodů.

Zákon zachování mechanické energie:

Absolutní teplotní stupnice

Angličtina zavedena fyzik W. Kelvin
- žádné záporné teploty
Jednotka SI absolutní teploty: [T] = 1K (Kelvin)
Nulová teplota absolutní stupnice je absolutní nula (0K = -273 C), nejnižší teplota v přírodě. Aktuálně bylo dosaženo nejnižší teploty - 0,0001 K.
V magnitudě se 1K rovná 1 stupni na Celsiově stupnici.

Vztah mezi absolutní stupnicí a stupnicí Celsia: Ve vzorcích je absolutní teplota označena písmenem „T“ a teplota na stupnici Celsia písmenem „t“.

Základní rovnice MKT plynu

Základní rovnice MKT propojuje mikroparametry částic (hmotnost molekuly, průměrnou kinetickou energii molekul, střední kvadrát rychlosti molekul) s makroparametry plynu (p - tlak, V - objem, T - teplota ).

průměrná kinetická energie translačního pohybu molekul střední kvadratická rychlost

průměrná kinetická energie translačního pohybu molekul

RMS rychlost: =

Vnitřní energie monoatomického ideálního plynu: U = = pV

Plyny se vyznačují úplnou poruchou v uspořádání a pohybu molekul.
Vzdálenost mezi molekulami plynu je mnohonásobná více velikostí molekul. Malé přitažlivé síly nemohou udržet molekuly blízko sebe, takže plyny se mohou neomezeně rozpínat.
Tlak plynu na stěny nádoby vzniká nárazy pohybujících se molekul plynu.

Kapalina

Tepelný pohyb molekul v kapalině je vyjádřen vibracemi kolem stabilní rovnovážné polohy v rámci objemu, který molekule poskytují její sousedé.
Molekuly se nemohou volně pohybovat v celém objemu látky, ale jsou možné přechody molekul do sousedních míst. To vysvětluje tekutost kapaliny a schopnost měnit její tvar.

V kapalině je vzdálenost mezi molekulami přibližně stejná jako průměr molekuly. Když se vzdálenost mezi molekulami zmenšuje (stlačování kapaliny), odpudivé síly se prudce zvyšují, takže kapaliny jsou nestlačitelné.

Pevný

Tepelný pohyb molekul v pevné látce je vyjádřen pouze vibracemi částic (atomů, molekul) kolem stabilní rovnovážné polohy.

Většina pevných látek má prostorově uspořádané uspořádání částic, které tvoří pravidelnou krystalovou mřížku. Částice hmoty (atomy, molekuly, ionty) se nacházejí ve vrcholech - uzlech krystalové mřížky. Uzly krystalové mřížky se shodují s polohou stabilní rovnováhy částic.

Vlhkost vzduchu:

rosný bod– teplota, při které se pára nasytí

Pevný

Základy termodynamiky

Základní pojmy:

Termodynamika- teorie fyziky, která studuje tepelné vlastnosti makroskopických systémů, aniž by se odvolávala na mikroskopickou stavbu těles, která systém tvoří.

Termodynamický systém– fyzický systém, skládající se z velkého počtu částic (atomů a molekul), které podléhají tepelnému pohybu a při vzájemné interakci si vyměňují energie.

Termodynamika uvažuje pouze rovnovážné stavy.

Rovnovážné stavy– stavy, ve kterých se parametry termodynamického systému v čase nemění.

Termodynamický proces– přechod systému z výchozí stav do finále přes sekvenci přechodných stavů (jakákoli změna v termodynamickém systému).

Termodynamické procesy

Vnitřní energie– energie, skládající se ze součtu energií molekulárních interakcí a energie tepelného pohybu molekul v závislosti pouze na termodynamickém stavu systému.

Způsoby, jak se změnit vnitřní energie :

1. Provádění mechanických prací.
2. Výměna tepla (přenos tepla)

Výměna tepla– přenos vnitřní energie z jednoho těla do druhého.

Výměna tepla

desublimace

sublimace

vypařování

kondenzace

krystalizace

tání

Množství tepla (Q, J)– míra energie

Množství tepla:

První zákon termodynamiky

Prohlášení prvního zákona termodynamiky:

Dokončení práce

Q 2 – přenesená energie (přenese se „zbytek“ energie)

Tepelný stroj musí pracovat cyklicky. Na konci cyklu se tělo vrátí do původního stavu a vnitřní energie nabude počáteční hodnoty. Práce cyklu může být provedena pouze díky externím zdrojům dodávajícím teplo pracovní kapalině.

Skutečné tepelné motory pracují v otevřeném cyklu, tzn. po expanzi se plyn uvolní a do stroje se zavede nová část plynu.

Účinnost

Účinnost ( η ) – pracovní poměr A dosažené pracovní tekutinou za cyklus, na množství tepla Q výsledná pracovní tekutina pro stejný cyklus.

η = · 100 % = · 100 % = · 100 %

Účinnost charakterizuje stupeň účinnosti tepelného motoru a závisí pouze na teplotě ohřívače a chladničky.

ü Chcete-li zvýšit účinnost tepelného motoru, můžete zvýšit teplotu ohřívače a snížit teplotu chladničky;

ü Efektivita je vždy< 1

Druhý zákon termodynamiky

Druhý termodynamický zákon určuje směr procesů probíhajících v přírodě a spojených s přeměnou energie.

Výroky druhého zákona termodynamiky:

1. Je nemožný termodynamický proces, v jehož důsledku by se teplo předávalo z chladného tělesa na teplejší, bez dalších změn v přírodě.
2. V přírodě není možný proces, jehož jediným výsledkem je přeměna veškerého tepla přijatého z určitého tělesa na práci.

Druhý termodynamický zákon popírá možnost využití vnitřních energetických zásob jakéhokoli zdroje, aniž by se převáděla na více nízká úroveň, tj. žádná lednička.

ZÁKLADY ELEKTRODYNAMIKY

Elektrodynamika- nauka o vlastnostech elektromagnetické pole.

1. ELEKTROSTATIKA
- obor elektrodynamiky studující elektricky nabitá tělesa v klidu.
Elementární částice může mít email nabíjet, pak se nazývají nabité; interagují spolu silami, které závisí na vzdálenosti mezi částicemi, ale mnohonásobně převyšují síly vzájemné gravitace (tato interakce se nazývá elektromagnetická).
Elektrický náboj – hlavní skalární fyzikální veličina, která určuje intenzitu elektromagnetických interakcí (q, C).

1 C - nabití projde za 1 sekundu průřez vodič při proudu 1A.
Existují 2 známky elektrického náboje: pozitivní a negativní.
Částice s podobnými náboji se odpuzují a částice s odlišnými náboji se přitahují.
Proton má kladný náboj, elektron záporný náboj a neutron je elektricky neutrální.
Základní poplatek- minimální poplatek, který nelze rozdělit.
Tělo je nabité, pokud má přebytek poplatků jakéhokoli znamení:
záporně nabitý - pokud je přebytek elektronů;
kladně nabitý – pokud je nedostatek elektronů.
Elektrifikace těles - jeden ze způsobů, jak získat nabitá tělesa.

V tomto případě jsou obě tělesa nabitá a náboje jsou opačného znaménka, ale stejné velikosti.

MAGNETY

Magnety mají dva póly: S (jižní) a N (severní), které mají největší gravitaci.

Jako póly magnetu se odpuzují a opačné póly se přitahují.

Vlastnosti magnetického pole:

Magnetický tok(F, Wb) – počet magnetických indukčních čar procházejících místem.

Síla magnetického pole(N, A/m) – veličina, která charakterizuje magnetické pole v libovolném bodě prostoru vytvořené makroproudy (proudy tekoucí ve vodičích elektrického obvodu) ve vodičích bez ohledu na prostředí.

B = μ s N

Pro stejnosměrný proud: N = ;

ve středu kruhového proudu: H = ;

ve středu solenoidu: H = .

Magnetická permeabilita látky

Hodnota magnetické indukce závisí na prostředí, ve kterém magnetické pole existuje. Poměr magnetické indukce B pole v daném prostředí k magnetické indukci B o ve vakuu charakterizuje magnetické vlastnosti daného prostředí a nazývá se relativní magnetická permeabilita látky - µ.

ELEKTROMAGNETICKÁ INDUKCE

Způsoby získání indukčního proudu:

Fenomén elektromagnetické indukce– výskyt elektrického proudu v uzavřeném vodivém obvodu, který je buď v klidu v časově proměnném magnetickém poli, nebo se pohybuje v konstantním magnetickém poli tak, že se mění počet magnetických indukčních čar procházejících obvodem. Čím rychleji se mění počet magnetických indukčních čar, tím větší je indukovaný proud.

ZÁKON ELEKTROMAGNETICKÉ INDUKCE:

Elektrický proud v obvodu je možný, pokud na volné náboje vodiče působí vnější síly. Práce, kterou tyto síly vykonají při pohybu jednoho kladného náboje podél uzavřené smyčky, se nazývá emf. Při změně magnetického toku povrchem ohraničeným obrysem se v obvodu objevují vnější síly, jejichž působení je charakterizováno indukovaným emf.
S ohledem na směr indukčního proudu podle Lenzova pravidla:

Indukované emf v uzavřené smyčce se rovná rychlosti změny magnetického toku povrchem ohraničeným smyčkou, brané s opačným znaménkem.

ELEKTRICKÉ POLE VORTEX

Důvodem výskytu elektrického proudu ve stacionárním vodiči je elektrické pole.
Jakákoli změna magnetického pole generuje indukční elektrické pole, bez ohledu na přítomnost nebo nepřítomnost uzavřeného obvodu, a pokud je vodič otevřený, pak na jeho koncích vzniká potenciálový rozdíl; Pokud je vodič uzavřen, pak je v něm pozorován indukovaný proud.

Vířivé proudy:

Indukční proudy v masivních vodičích se nazývají Foucaultovy proudy. Foucaultovy proudy mohou dosahovat velmi velkých hodnot, protože Odpor masivních vodičů je nízký. Proto jsou jádra transformátorů vyrobena z izolovaných desek.
Ve feritech - magnetických izolátorech vířivé proudy prakticky nevznikají.

Využití vířivých proudů

Ohřev a tavení kovů ve vakuu, klapky v elektrických měřicích přístrojích.

Škodlivé účinky vířivých proudů

Jedná se o energetické ztráty v jádrech transformátorů a generátorů v důsledku uvolňování velkého množství tepla.

SEBEINDUKCE

Fenomén samoindukce– výskyt indukovaného emf v obvodu, který je způsoben změnou magnetického pole proudu tekoucího ve stejném obvodu.

Vlastní magnetické pole ve stejnosměrném obvodu se mění v momentech sepnutí a otevření obvodu a při změně síly proudu.

Indukčnost (koeficient samoindukce) – fyzikální veličina ukazující závislost emf samoindukce na velikosti a tvaru vodiče a na prostředí, ve kterém se vodič nachází.
Indukčnost cívky závisí na:
počet závitů, velikost a tvar cívky a relativní magnetická permeabilita média (případně jádra).

ENERGIE MAGNETICKÉHO POLE PROUDU

Kolem vodiče s proudem je magnetické pole, které má energii.
Energie magnetického pole se rovná vlastní energii proudu.
Vlastní energie proudu je číselně rovna práci, kterou musí zdroj proudu vykonat, aby překonal samoindukční emf, aby vytvořil proud v obvodu.

Střídavý proud

Střídavý proud– proud měnící se směr a velikost podle harmonického zákona.

RMS aktuální hodnota- síla stejnosměrného proudu, který uvolní stejné množství tepla ve vodiči za stejnou dobu jako střídavý proud. Já =

Okamžitá hodnota proudu je úměrná okamžité hodnotě napětí a je ve fázi: i = = I m cos ωt

Efektivní hodnota střídavého napětí se určuje obdobně jako efektivní hodnota proudu U =

Okamžitá hodnota napětí se mění podle harmonického zákona: u = U m cos ωt

Aktivní odpory– elektrická zařízení, která přeměňují elektrickou energii na vnitřní energii (vysokoodporové vodiče, topné spirály, rezistory).

Napájení střídavým proudem.

Když se fáze oscilací proudu a napětí shodují, okamžitý výkon střídavého proudu se rovná:

p = iu = i 2 R= I m U m cos 2ωt

Průměrná hodnota výkonu za období střídavého proudu je: p =

Indukčnost a kapacita ve střídavém obvodu:

1. Indukčnost

V cívce připojené k obvodu střídavého napětí je intenzita proudu menší než intenzita proudu v obvodu s konstantním napětím pro stejnou cívku. V důsledku toho cívka v obvodu střídavého napětí vytváří větší odpor než v obvodu stejnosměrného napětí.

Napětí vede proud ve fázi po π/2

Indukční reaktance je : X L = ωL = 2πνL

Ohmův zákon: I m = , kde Lω je indukční reaktance.

2. Kapacita

Když je kondenzátor připojen k obvodu stejnosměrného napětí, proud je nulový, a když je kondenzátor připojen k obvodu střídavého napětí, proud není nulový. Proto kondenzátor v obvodu střídavého napětí vytváří menší odpor než ve stejnosměrném obvodu.

Kapacita se rovná: X C = =

Rezonance v elektrickém obvodu.

Rezonance v elektrickém obvodu - jev prudkého nárůstu amplitudy vynucených proudových oscilací při shodě frekvencí ω 0 = ω, kde ω 0 je vlastní frekvence oscilačního obvodu, ω je frekvence napájecího napětí.

Princip činnosti je založen na jevu elektromagnetické indukce.

Princip činnosti při volnoběžných otáčkách, tzn. bez Rn:

ε ind1/ε ind2= ω 1 /ω 2 = k, kde ε ind1 A ε ind2– indukované emf ve vinutí, ω 1 a ω 2 – počet závitů ve vinutí,

k – transformační koeficient.

Li k > 1 , pak transformátor sníží napětí; Li k< 1 , pak transformátor zvýší napětí. Transformátor při chodu naprázdno spotřebovává malé množství energie ze sítě, která se vynakládá na obrácení magnetizace jeho jádra.

Transformátory pro přeměnu střídavých proudů vysokého výkonu mají vysokou účinnost.

Přenos elektrické energie:

5. Elektromagnetické kmity a vlny

Oscilační obvod- obvod, ve kterém energie elektrické pole mohla být přeměněna na energii magnetického pole a zpět.

Elektrický oscilační obvod– systém sestávající z kondenzátoru a cívky, které jsou vzájemně propojeny v uzavřeném elektrickém obvodu

Volné elektromagnetické oscilace– periodicky se opakující změny proudu v cívce a napětí mezi deskami kondenzátoru bez spotřeby energie z vnějších zdrojů.

Pokud je obrys „ideální“, tzn. elektrický odpor rovná se 0 X L = X C ω =

T = 2π – Thomsonův vzorec (doba volných elektromagnetických kmitů v elektrickém obvodu)

Elektromagnetické pole – speciální tvar hmota, soubor elektrických a magnetických polí.

Variabilní elektrické a magnetické pole existují současně a tvoří jediné elektromagnetické pole.

ü Když je rychlost nabíjení nulová, existuje pouze elektrické pole.

ü Při konstantní rychlosti nabíjení vzniká elektromagnetické pole.

ü Při zrychleném pohybu náboje je emitována elektromagnetická vlna, která se šíří v prostoru konečnou rychlostí.

Význam elektromagnetického pole:

ü se můžete zaregistrovat

ü existuje nezávisle na naší vůli a přáních

ü má vysokou, ale konečnou rychlost

Elektromagnetické vlny

Elektromagnetické pole proměnlivé v čase a šířící se prostorem (vakuem) rychlostí 3 × 10 8 m/s tvoří elektromagnetickou vlnu. Konečná rychlost šíření elektromagnetického pole vede k tomu, že se elektromagnetické kmity v prostoru šíří ve formě vlnění.

Daleko od antény jsou hodnoty vektorů E a B ve fázi.

Hlavní podmínkou pro vznik elektromagnetického vlnění je zrychlený pohyb elektrických nábojů.

Rychlost elektromagnetické vlny: υ = νλ λ = = υ2π

Vlastnosti vlny:

Ø odraz, lom, interference, difrakce, polarizace;

Ø tlak na látku;

Ø absorpce prostředím;

Ø konečná rychlost šíření ve vakuu S;

Ø způsobuje jev fotoelektrického jevu;

Ø rychlost v médiu klesá.

6. VLNÁ OPTIKA

Optika- obor fyziky, který studuje světelné jevy.
Podle moderních koncepcí má světlo dvojí povahu (dualita vlna-částice): světlo má vlnové vlastnosti a je elektromagnetické vlny, ale zároveň jde i o tok částic – fotonů. V závislosti na světelném dosahu se ve větší míře projevují určité vlastnosti.

Rychlost světla ve vakuu:

Při řešení úloh se pro výpočty obvykle bere hodnota c = 3 × 10 8 km/s.

ODRAZ SVĚTLA

Vlnová plocha je soubor bodů oscilujících ve stejné fázi.
Huygensův princip: Každý bod, do kterého se porucha dostala, se stává zdrojem sekundárních sférických vln.
Zákony odrazu světla
MN - reflexní plocha
AA 1 a BB 1 - paprsky dopadající rovinné vlny
AA 2 a BB 2 - odražené paprsky rovinné vlny
AC - vlnová plocha dopadající rovinné vlny je kolmá na dopadající paprsky
DB - vlnová plocha odražené rovinné vlny kolmé na odražené paprsky
α - úhel dopadu (mezi dopadajícím paprskem a kolmo k odrazné ploše)
β - úhel odrazu (mezi odraženým paprskem a kolmým k odraznému povrchu)
Zákony odrazu:
1. Dopadající paprsek, odražený paprsek a kolmice rekonstruovaná v místě dopadu paprsku leží ve stejné rovině.
2. Úhel dopadu se rovná úhlu odrazu.

LOM SVĚTLA

Lom světla je změna směru šíření světla při průchodu rozhraním mezi dvěma prostředími.
Zákony lomu světla:

1. Dopadající paprsek a lomený paprsek leží ve stejné rovině s kolmicí k rozhraní mezi dvěma prostředími, obnovené v bodě dopadu paprsku.
2. Poměr sinu úhlu dopadu k sinu úhlu lomu pro dvě daná média je konstantní hodnota

kde n je relativní index lomu (jinak index lomu druhého prostředí vzhledem k prvnímu)
Index lomu

Fyzický význam: ukazuje, kolikrát je rychlost světla v prostředí, ze kterého paprsek vychází, větší než rychlost světla v prostředí, do kterého vstupuje.

PLNÝ ODRAZ VNITŘNÍHO SVĚTLA

Nechť je absolutní index lomu prvního prostředí větší než absolutní index lomu druhého prostředí
, tedy první médium je opticky hustší.
Pokud tedy pošle

Pro rovnoměrně zrychlený pohyb platí následující rovnice, které uvádíme bez odvození:

Jak víte, vektorový vzorec vlevo a dva skalární vzorce vpravo jsou stejné. Z hlediska algebry skalární vzorce znamenají, že při rovnoměrně zrychleném pohybu závisí projekce posunutí na čase podle kvadratického zákona. Porovnejte to s povahou projekcí okamžité rychlosti (viz § 12-h).

S vědomím, že  sx = x – xo  a  sy = y – yo  (viz § 12), získáme ze dvou skalárních vzorců z pravého horního sloupce rovnice pro souřadnice:

Protože zrychlení při rovnoměrně zrychleném pohybu tělesa je konstantní, lze souřadnicové osy vždy umístit tak, aby vektor zrychlení směřoval rovnoběžně s jednou osou, například s osou Y. Pohybová rovnice podél osy X bude tedy výrazně zjednodušené:

x  =  xo + υox t  + (0) a y  =  yo + υoy t  + ½ ay t²

Upozorňujeme, že levá rovnice se shoduje s rovnicí rovnoměrného přímočarého pohybu (viz § 12-g). To znamená, že rovnoměrně zrychlený pohyb se může „skládat“ z rovnoměrného pohybu podél jedné osy a rovnoměrně zrychleného pohybu podél druhé osy. To potvrzují zkušenosti s jádrem na jachtě (viz § 12-b).

Úkol. Dívka natáhla ruce a hodila míč. Zvedl se o 80 cm a brzy spadl k nohám dívky a přeletěl 180 cm. Jakou rychlostí byl míč vržen a jakou měl míč, když dopadl na zem?

Odmocnime obě strany rovnice pro průmět okamžité rychlosti na osu Y: υy = υoy + ay t (viz § 12). Dostaneme rovnost:

υy²  = ( υoy + ay t )²  = υoy² + 2 υoy ay t + ay² t²

Vyjmeme ze závorek faktor 2 ay pouze pro dva termíny vpravo:

υy²  = υoy² + 2 ay ( υoy t + ½ ay t² )

Všimněte si, že v závorkách dostáváme vzorec pro výpočet průmětu posunutí:  sy = υoy t + ½ ay t². Nahradíme-li jej sy, dostaneme:

Řešení. Udělejme nákres: nasměrujte osu Y nahoru a položte počátek souřadnic na zem k nohám dívky. Použijme vzorec, který jsme odvodili pro druhou mocninu projekce rychlosti, nejprve v horním bodě vzestupu míče:

0 = υoy² + 2·(–g)·(+h) ⇒ υoy = ±√¯2gh = +4 m/s

Poté, když se začnete pohybovat od horního bodu dolů:

υy² = 0 + 2·(–g)·(–H) ⇒ υy = ±√¯2gh = –6 m/s

Odpověď: Míč byl vyhozen nahoru rychlostí 4 m/s a v okamžiku dopadu měl rychlost 6 m/s, namířen proti ose Y.

Poznámka. Doufáme, že chápete, že vzorec pro druhou mocninu promítání okamžité rychlosti bude správný analogicky pro osu X:

Pokud je pohyb jednorozměrný, to znamená, že k němu dochází pouze podél jedné osy, můžete použít kterýkoli ze dvou vzorců v rámci.

V této lekci, jejímž tématem je: „Pohybová rovnice s konstantním zrychlením. Pohyb vpřed,“ připomeneme si, co je pohyb, co se děje. Připomeňme si také, co je zrychlení, zvažte pohybovou rovnici s konstantním zrychlením a jak ji použít k určení souřadnic pohybujícího se tělesa. Uvažujme příklad úlohy pro konsolidaci materiálu.

Hlavním úkolem kinematiky je kdykoli určit polohu těla. Tělo může být v klidu, pak se jeho poloha nezmění (viz obr. 1).

Rýže. 1. Tělo v klidu

Těleso se může pohybovat po přímce konstantní rychlostí. Pak se jeho pohyb bude měnit rovnoměrně, to znamená rovnoměrně po stejné časové úseky (viz obr. 2).

Rýže. 2. Pohyb tělesa při pohybu konstantní rychlostí

Pohyb, rychlost násobená časem, to už dávno umíme. Těleso se může pohybovat konstantním zrychlením, zvažte takový případ (viz obr. 3).

Rýže. 3. Pohyb těla s konstantním zrychlením

Akcelerace

Zrychlení je změna rychlosti za jednotku času(viz obr. 4) : Rýže. 4. Zrychlení Rychlost je vektorová veličina, proto změna rychlosti, tedy rozdíl mezi vektory konečné a počáteční rychlosti, je vektor. Zrychlení je také vektor, směřující stejným směrem jako vektor rozdílu rychlostí (viz obr. 5). Uvažujeme lineární pohyb, takže můžeme vybrat souřadnicovou osu podél přímky, podél které k pohybu dochází, a vzít v úvahu průměty vektorů rychlosti a zrychlení na tuto osu:

Pak se jeho rychlost mění rovnoměrně: (pokud byla jeho počáteční rychlost nulová). Jak nyní najít posun? Je nemožné násobit rychlost časem: rychlost se neustále měnila; který vzít? Jak určit, kde během takového pohybu bude tělo v každém okamžiku - dnes tento problém vyřešíme.

Okamžitě definujme model: uvažujeme přímočarý posuvný pohyb tělesa. V tomto případě můžeme použít materiálový bodový model. Zrychlení směřuje podél stejné přímky, po které se pohybuje hmotný bod (viz obr. 6).

Pohyb vpřed

Translační pohyb je pohyb, při kterém se všechny body těla pohybují stejným způsobem: stejnou rychlostí při stejném pohybu (viz obr. 7). Rýže. 7. Pohyb vpřed Jak jinak by to mohlo být? Mávněte rukou a pozorujte: je jasné, že dlaň a rameno se pohybovaly odlišně. Podívejte se na ruské kolo: body v blízkosti osy se téměř nepohybují, ale kabiny se pohybují různými rychlostmi a po různých trajektoriích (viz obr. 8). Rýže. 8. Pohyb vybraných bodů na ruském kole Podívejte se na jedoucí automobil: pokud neberete v úvahu rotaci kol a pohyb částí motoru, všechny body auta se pohybují stejně, považujeme pohyb auta za translační (viz obr. 9). Rýže. 9. Pohyb auta Pak nemá smysl popisovat pohyb každého bodu, můžete popsat pohyb jednoho. Automobil považujeme za hmotný bod. Vezměte prosím na vědomí, že během translačního pohybu zůstává čára spojující libovolné dva body těla během pohybu rovnoběžná sama se sebou (viz obr. 10). Rýže. 10. Poloha přímky spojující dva body

Auto jelo hodinu rovně. Na začátku hodiny byla jeho rychlost 10 km/h a na konci - 100 km/h (viz obr. 11).

Rýže. 11. Kresba k problému

Rychlost se měnila rovnoměrně. Kolik kilometrů ujelo auto?

Pojďme analyzovat stav problému.

Rychlost vozu se měnila rovnoměrně, to znamená, že jeho zrychlení bylo po celou dobu jízdy konstantní. Zrychlení podle definice se rovná:

Auto jelo rovně, takže můžeme uvažovat jeho pohyb v projekci na jednu souřadnicovou osu:

Pojďme najít posun.

Příklad zvýšení rychlosti

Ořechy jsou umístěny na stůl, jeden ořech za minutu. Je to jasné: bez ohledu na to, kolik minut uplyne, na stole se objeví tolik ořechů. Nyní si představme, že rychlost umisťování oříšků se od nuly rovnoměrně zvyšuje: první minutu nejsou umístěny žádné oříšky, druhou minutu vkládají jeden oříšek, pak dva, tři a tak dále. Kolik ořechů bude po nějaké době na stole? Je jasné, že je to méně, než kdyby byla vždy zachována maximální rychlost. Navíc je jasně vidět, že je to 2x méně (viz obr. 12). Rýže. 12. Počet matic při různých rychlostech pokládky Stejné je to s rovnoměrně zrychleným pohybem: řekněme, že nejprve byla rychlost nulová, ale nakonec se vyrovnala (viz obr. 13). Rýže. 13. Změňte rychlost Pokud by se těleso neustále pohybovalo takovou rychlostí, jeho výchylka by se rovnala , ale protože rychlost rostla rovnoměrně, byla by 2x menší.

Víme, jak najít posunutí během UNIFORMNÍHO pohybu: . Jak tento problém obejít? Pokud se rychlost příliš nemění, pak lze pohyb považovat přibližně za rovnoměrný. Změna rychlosti bude během krátké doby malá (viz obr. 14).

Rýže. 14. Změňte rychlost

Cestovní čas T proto rozdělíme na N malých úseků trvání (viz obr. 15).

Rýže. 15. Dělení časového úseku

Vypočítejme posun v každém časovém intervalu. Rychlost se zvyšuje v každém intervalu o:

Na každém segmentu budeme považovat pohyb za rovnoměrný a rychlost přibližně rovnou počáteční rychlosti za daný časový úsek. Podívejme se, zda naše aproximace povede k chybě, pokud předpokládáme, že pohyb je v krátkém intervalu rovnoměrný. Maximální chyba bude:

a celková chyba za celou cestu -> . Pro velké N předpokládáme, že chyba je blízká nule. To uvidíme na grafu (viz obr. 16): v každém intervalu bude chyba, ale celková chyba při dostatečně velkém počtu intervalů bude zanedbatelná.

Rýže. 16. Chyba intervalu

Každá následující hodnota rychlosti je tedy o stejnou hodnotu větší než ta předchozí. Z algebry víme, že se jedná o aritmetickou progresi s rozdílem v progresi:

Dráha v úsecích (při rovnoměrném přímočarém pohybu (viz obr. 17) je rovna:

Rýže. 17. Zohlednění oblastí pohybu těla

Na druhé sekci:

Na n-tý oddíl cesta je:

Aritmetický postup

Aritmetický postup je číselná posloupnost, ve které se každé následující číslo liší od předchozího o stejnou hodnotu. Aritmetická progrese je specifikována dvěma parametry: počátečním členem progrese a rozdílem progrese. Potom se sekvence zapíše takto: Součet prvních termínů aritmetický postup vypočítá se podle vzorce:

Shrňme si všechny cesty. Toto bude součet prvních N členů aritmetické posloupnosti:

Protože jsme pohyb rozdělili do mnoha intervalů, můžeme předpokládat, že pak:

Měli jsme mnoho vzorců, a abychom se nepletli, nepsali jsme pokaždé indexy x, ale uvažovali jsme vše v projekci na souřadnicovou osu.

Získali jsme tedy hlavní vzorec pro rovnoměrně zrychlený pohyb: posunutí během rovnoměrně zrychleného pohybu v čase T, který spolu s definicí zrychlení (změny rychlosti za jednotku času) použijeme při řešení problémů:

Pracovali jsme na řešení problému s autem. Dosadíme do řešení čísla a dostaneme odpověď: auto ujelo 55,4 km.

Matematická část řešení úlohy

Zjistili jsme pohyb. Jak určit souřadnici tělesa v každém okamžiku?

Podle definice je pohyb tělesa v čase vektor, jehož začátek je v počátečním bodě pohybu a konec je v konečném bodě, ve kterém se těleso po čase nachází. Potřebujeme najít souřadnici tělesa, napíšeme tedy výraz pro průmět posunutí na souřadnicovou osu (viz obr. 18):

Rýže. 18. Projekce pohybu

Vyjádřeme souřadnici:

To znamená, že souřadnice těla v okamžiku času se rovná počáteční souřadnici plus projekce pohybu, který tělo během času udělalo. Projekci posunu při rovnoměrně zrychleném pohybu jsme již našli, zbývá jen dosadit a napsat:

Toto je pohybová rovnice s konstantním zrychlením. Umožňuje vám kdykoli zjistit souřadnice pohybujícího se hmotného bodu. Je jasné, že volíme časový okamžik v intervalu, kdy model funguje: zrychlení je konstantní, pohyb přímočarý.

Proč nelze použít pohybovou rovnici k nalezení cesty

V jakých případech můžeme modul pohybu považovat za rovný dráze? Když se těleso pohybuje po přímce a nemění směr. Například u rovnoměrného přímočarého pohybu ne vždy jasně definujeme, zda nalézáme cestu nebo posun, stále se shodují. Při rovnoměrně zrychleném pohybu se rychlost mění. Pokud rychlost a zrychlení směřují opačným směrem (viz obr. 19), pak se modul rychlosti sníží a v určitém okamžiku se stane rovným nule a rychlost změní směr, to znamená, že se těleso začne pohybovat v opačným směrem. Rýže. 19. Modul rychlosti klesá A pak, pokud je těleso v daném časovém okamžiku ve vzdálenosti 3 m od začátku pozorování, pak se jeho posunutí rovná 3 m, ale pokud těleso nejprve urazilo 5 m, pak se otočilo a urazilo další 2 m, pak bude dráha rovna 7 m. A jak ji můžete najít, když tato čísla neznáte? Stačí najít okamžik, kdy je rychlost nulová, tedy kdy se těleso otočí, a najít cestu do a z tohoto bodu (viz obr. 20). Rýže. 20. Okamžik, kdy je rychlost 0

Bibliografie

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Physics: Referenční kniha s příklady řešení problémů. - 2. vydání repartice. - X.: Vesta: Nakladatelství Ranok, 2005. - 464 s.
2. Landsberg G.S. Učebnice elementární fyziky; v.1. Mechanika. Teplo. Molekulární fyzika- M.: Nakladatelství "Science", 1985.

1. Internetový portál „kaf-fiz-1586.narod.ru“ ()
2. Internetový portál „Study - Easy“ ()
3. Internetový portál "Hypermarket znalostí" ()

Domácí práce

1. Co je to aritmetická progrese?
2. Jaký druh pohybu se nazývá translační?
3. Čím se vyznačuje vektorová veličina?
4. Zapište si vzorec pro zrychlení změnou rychlosti.
5. Jaký tvar má pohybová rovnice s konstantním zrychlením?
6. Vektor zrychlení směřuje k pohybu těla. Jak tělo změní svou rychlost?