Wer bewegt sich Ihrer Meinung nach schneller, der Agronom Vasechkin, das Renault-Auto oder ein Boeing-Flugzeug? Welcher von ihnen kommt schneller von Moskau nach Krasnodar? Die Antwort ist offensichtlich, Renault ist schneller als Vasechkin, aber langsamer als Boeing.
Das heißt, wir wissen nicht nur, wie sich verschiedene Objekte bewegen, sondern können auch ihre Geschwindigkeiten vergleichen. Und was ist Geschwindigkeit in der Physik? Wie finde ich die Geschwindigkeit des Körpers und wie lautet die Maßeinheit für die Geschwindigkeit?
Geschwindigkeit in der Physik: Wie finde ich die Geschwindigkeit?
In der 7. Klasse wird in der Physik das Konzept der Geschwindigkeit eingeführt. Zweifellos sind alle Schüler zu diesem Zeitpunkt bereits mit diesem Wort vertraut und vertreten, was es bedeutet. Sie wissen auch, dass die Geschwindigkeit in km / h gemessen wird. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass sie erklären können, was Geschwindigkeit in der Physik bedeutet und welche Geschwindigkeitseinheiten. Aus diesem Grund bedarf dieses scheinbar einfache Konzept der Klärung und Analyse.
In der Physik wird die Bewegungsgeschwindigkeit von Vasechkin, Renault und Boeing als die Geschwindigkeit ihrer Bewegung bezeichnet. Und diese Geschwindigkeit kennzeichnet, welchen Weg jeder der Teilnehmer dieser Reise pro Zeiteinheit überwindet. Und wenn wir im Flug die Entfernung von 1350 Kilometern zwischen Moskau und Krasnodar in zwei Stunden überwinden, werden wir mit dem Auto mindestens 15 Stunden brauchen, dann kann der rücksichtslose Vasechkin zu Fuß seinen ganzen Urlaub in flottem Tempo laufen und kommt nur für an den Ort Um die Schwiegermutter zu küssen, versuchen Sie es mit Pfannkuchen und steigen Sie in ein Flugzeug nach Moskau, um am Montag zur Arbeit zu gehen. Entsprechend fliegt das Flugzeug pro Zeiteinheit und Stunde 670 Kilometer, das Auto legt 90 Kilometer zurück und der Tourist Vasechkin legt bis zu fünf Kilometer auf der Straße zurück. Und dann sagen sie, dass die Geschwindigkeit des Flugzeugs 670 Kilometer pro Stunde beträgt, Autos 90 Kilometer pro Stunde und ein Fußgänger 5 km / h. Das heißt, die Geschwindigkeit wird bestimmt, indem die zurückgelegte Strecke durch eine Zeiteinheit durch eine Stunde, eine Minute oder eine Sekunde geteilt wird.
Geschwindigkeitseinheiten
In der Praxis werden Einheiten wie km / h, m / s und einige andere verwendet. Geben Sie die Geschwindigkeit des Buchstabens v, die Entfernung des Buchstabens s und die Uhrzeit des Buchstabens t an. Formel für das Finden von Geschwindigkeit in der Physik sieht so aus: v = (s) / (t).
Und wenn wir die Geschwindigkeit nicht in Kilometern pro Stunde, sondern in Metern pro Sekunde neu berechnen müssen, erfolgt die Neuberechnung wie folgt. Da 1 km = 1000 m und 1 h = 60 min = 3600 s, können wir schreiben: 1 km / h = (1000 m) / (3600 s). Und dann ist die Geschwindigkeit des Flugzeugs gleich: 670 km / h = 670 × (1000 m) / (3600 s) = 186 m / s
Die Geschwindigkeit hat neben ihrem Zahlenwert auch eine Richtung, daher wird in den Figuren die Geschwindigkeit durch einen Pfeil angegeben und als Vektorgröße bezeichnet.
Durchschnittliche Geschwindigkeit in der Physik
Lassen Sie uns noch eine Sache beachten. In unserem Beispiel fuhr der Fahrer des Autos das Auto mit einer Geschwindigkeit von 90 km / h. Auf der Autobahn konnte er lange Zeit gleichmäßig mit einer solchen Geschwindigkeit fahren. Aber als er durch verschiedene Städte fuhr, hielt er dann an der Ampel an, kroch dann in Staus und nahm in kurzen Abständen eine gute Geschwindigkeit auf. Dh Die Geschwindigkeit auf verschiedenen Streckenabschnitten war ungleichmäßig. In diesem Fall führen Sie das Konzept der Durchschnittsgeschwindigkeit ein. Die Durchschnittsgeschwindigkeit in der Physik wird angegeben v_sr und zählt ebenso wie die Geschwindigkeit bei gleichmäßiger Bewegung. Nehmen Sie nur die Gesamtentfernung des Pfades und dividieren Sie durch die Gesamtzeit.
Lassen Sie uns die Erfahrung machen. Setzen Sie eine Pipette in den Wagen ein (Abb. 11). In regelmäßigen Abständen fallen Tröpfchen einer farbigen Flüssigkeit aus dem Tropfer. Wenn wir eine Last an den Wagen anbringen (wie in Abbildung 11 gezeigt), können bei einem bestimmten Wert die Abstände zwischen den Spuren, die durch Tropfen auf Papier (wenn sich der Wagen bewegt) verbleiben, gleich sein. Dies bedeutet, dass der Wagen für gleiche Zeiträume auf dem gleichen Weg fährt. Drehen Sie das Tropfventil, damit die Tropfen häufiger fallen, und wiederholen Sie den Versuch. In diesem Fall sind die Spuren der Tröpfchen gleichmäßig voneinander beabstandet, obwohl sie kleiner als im ersten Experiment sind. Dies bedeutet, dass der Wagen für weniger gleiche Zeiträume den gleichen Weg zurücklegt.
Geht ein Körper in gleichen Zeitabständen auf die gleiche Weise, so heißt seine Bewegung uniform.
Die Bewegungsgeschwindigkeit ist durch eine physikalische Größe gekennzeichnet, die als Geschwindigkeit bezeichnet wird. Es ist bekannt, dass sich ein Flugzeug schneller als ein Auto und ein künstlicher Satellit der Erde schneller als ein Flugzeug bewegt.
Geschwindigkeit von körper in gleichmäßiger bewegung zeigt an, in welche richtung sich der körper pro zeiteinheit bewegt. Wenn zum Beispiel ein Fußgänger pro Stunde 3 km passiert und das Flugzeug 900 km fliegt, heißt es, dass die Geschwindigkeit eines Fußgängers 3 km / h und die Geschwindigkeit des Flugzeugs 900 km / h beträgt.
Wenn bekannt ist, dass derselbe Fußgänger alle zwei Stunden 6 km zurücklegt, sollten diese 6 km in 2 Stunden unterteilt werden, um zu wissen, in welche Richtung er in einer Stunde fährt. Gleichzeitig erhalten wir wieder 3 km / h.
Also um die geschwindigkeit des körpers bei gleichmäßiger bewegung zu bestimmen, ist es notwendig, den vom körper zurückgelegten weg in die bewegungszeit zu unterteilend.h.
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Bezeichnen Sie alle Werte in diesem Ausdruck in lateinischen Buchstaben:
s
- der Weg v - Geschwindigkeit, t - Zeit.Dann kann die Formel zum Ermitteln der Geschwindigkeit wie folgt dargestellt werden:
In SI wird die Geschwindigkeit einer solchen gleichförmigen Bewegung als eine Einheit der Geschwindigkeit genommen, in der ein sich bewegender Körper in 1 s einem Weg von 1 m gleicht. Diese Einheit wird als 1 m / s (abgelesen als "Meter pro Sekunde") bezeichnet.
In der Praxis wird häufig eine andere Geschwindigkeitseinheit verwendet: 1 km / h. Finden Sie die Verbindung zwischen verschiedenen Geschwindigkeitseinheiten. Da 1 km = 1000 m und 1 h = 60 min = 3600 s sind, können wir schreiben:
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Betrachten Sie ein Beispiel. Angenommen, Sie möchten die Geschwindigkeit des Flugzeugs, die 720 km / h entspricht, in Metern pro Sekunde ausdrücken. Wenn wir Kilometer in Meter und eine Stunde in Sekunden umrechnen, erhalten wir
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Bei einer gleichmäßigen Bewegung ändert sich der numerische Wert der Geschwindigkeit nicht. Wenn zum Beispiel die Körpergeschwindigkeit 60 km / h beträgt, bleibt dieser Wert während der gesamten Bewegung gleich.
Neben dem numerischen Wert hat die Geschwindigkeit eine eigene Richtung. Daher ist in den Figuren die Geschwindigkeit des Körpers als Pfeil dargestellt (Fig. 12). Der Pfeil gibt die Richtung der Geschwindigkeit (und damit die Bewegung) des Körpers an.
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Werte mit Raumrichtung heißen vektorgrößen oder einfach vektoren. Geschwindigkeit ist eine Vektorgröße. Die Vektorgröße ist, wie wir später sehen werden, auch Kraft. Andererseits sind solche Größen wie Masse, Weg, Volumen, Vektoren nicht: Sie haben keine Raumrichtung und sind nur durch einen numerischen Wert charakterisiert.
Tabelle 2 zeigt die Werte einiger in der Natur vorkommender Geschwindigkeiten.
Tabelle 2
Fahrgeschwindigkeiten, m / s
Nicht alle in Tabelle 2 gezeigten Bewegungen sind gleichförmig. Nur Schall-, Licht- und Funkwellen breiten sich unter bestimmten Bedingungen mit konstanter Geschwindigkeit aus. Die Geschwindigkeiten der anderen Körper variieren im Bewegungsablauf. Daher werden für sie die Durchschnitts- oder Höchstwerte angegeben, die von diesen Körpern erreicht werden können.
Bewegungen, bei denen die Geschwindigkeit des Körpers in verschiedenen Teilen der Flugbahn unterschiedlich ist, werden genannt ungleichmäßig.
Ungleichmäßige Bewegungen kennzeichnen durchschnittliche Geschwindigkeit. Die durchschnittliche Geschwindigkeit einer ungleichmäßigen Bewegung ist die gleiche wie die Geschwindigkeit einer gleichmäßigen Bewegung, d. H. Der vom Körper zurückgelegte Weg wird durch die Zeit der Bewegung geteilt: Nur der zur gleichen Zeit erhaltene Wert darf nicht mit der Geschwindigkeit des Körpers in bestimmten Bereichen der Flugbahn übereinstimmen. Bei ungleichmäßiger Bewegung hat der Körper in einigen Bereichen eine geringere Geschwindigkeit, in anderen - mehr. Beispielsweise fährt ein Zug, der von einem Bahnhof abfährt, immer schneller. Er nähert sich dem Bahnhof und verlangsamt im Gegenteil seine Bewegung.
Nur bei einer gleichmäßigen Bewegung hat die Geschwindigkeit des Körpers über die gesamte Flugbahn einen konstanten Zahlenwert.
Wenn man die Geschwindigkeit und die Zeit einer gleichmäßigen Körperbewegung kennt, kann man den vom Körper zurückgelegten Weg berechnen. Aus Formel (6.1) folgt das
(6.2)
Also um den Weg zu finden, der mit einer gleichmäßigen Bewegung zurückgelegt wird, muss die Geschwindigkeit des Körpers mit der Zeit der Bewegung multipliziert werden.
Wenn Sie den Weg und die Geschwindigkeit kennen, können Sie den Zeitpunkt der Bewegung ermitteln. Aus der Formel (6.2) erhalten wir
(6.3)
Also um den Zeitpunkt der Bewegung zu bestimmen, muss der vom Körper zurückgelegte Weg in seine Geschwindigkeit unterteilt werden.
1. Welche Bewegung nennt man Uniform? 2. Was zeigt die Geschwindigkeit der gleichmäßigen Bewegung? 3. Wie wird die Geschwindigkeit bei gleichmäßiger Bewegung bestimmt? 4. Wie ist die zurückgelegte Strecke, wenn Sie die Geschwindigkeit und die Zeit der Bewegung kennen? 5. Wie ist die Zeit der Bewegung, wenn Sie den Weg und die Geschwindigkeit der Bewegung kennen? 6. Welche Bewegung nennt man ungleichmäßig? 7. Wie sollten die Bedingungen des in Abbildung 11 gezeigten Experiments geändert werden, damit die Bewegung des Wagens ungleichmäßig wird? Wie ändern sich die Abstände zwischen den Spuren, die die fallenden Tropfen hinterlassen? 8. Wie ist die Durchschnittsgeschwindigkeit? 9. Welche Werte heißen Vektor? Wie sind sie auf den Bildern dargestellt?
Experimentelle Aufgaben. 1. Bestimmen Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit, mit der Sie 100 m laufen. 2. Wenn Sie ein Spielzeugauto zu Hause haben, ermitteln Sie nach Durchführung der erforderlichen Messungen die Durchschnittsgeschwindigkeit, mit der es sich bewegt. Die Ergebnisse von Messungen und Berechnungen werden in ein Notizbuch geschrieben.
Geschwindigkeit von - Dies ist ein quantitatives Merkmal der Körperbewegung.
Durchschnittsgeschwindigkeit - ist eine physikalische Größe, die dem Verhältnis des Bewegungsvektors eines Punktes zu dem Zeitintervall Δt entspricht, für das diese Bewegung aufgetreten ist. Die Richtung des Durcstimmt mit der Richtung des Verschiebungsvektors überein. Die Durchschnittsgeschwindigkeit wird durch die Formel bestimmt:
Sofortige Geschwindigkeitdas heißt, die Geschwindigkeit zu einem gegebenen Zeitpunkt ist eine physikalische Größe, die der Grenze entspricht, bis zu der die Durchschnittsgeschwindigkeit mit einer unendlichen Abnahme des Zeitintervalls Δt tendiert:
Mit anderen Worten ist die momentane Geschwindigkeit zu einem gegebenen Zeitpunkt das Verhältnis einer sehr kleinen Verschiebung zu einer sehr kleinen Zeitdauer, während der diese Verschiebung auftrat.
Der momentane Geschwindigkeitsvektor ist tangential zur Flugbahn des Körpers gerichtet (Abb. 1.6).
Abb. 1.6. Sofortiger Geschwindigkeitsvektor.
Im SI-System wird die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde gemessen, dh, die Geschwindigkeitseinheit wird als die Geschwindigkeit einer solchen gleichmäßigen geradlinigen Bewegung angesehen, bei der der Körper in einer Sekunde einen Meter zurücklegt. Die Einheit der Geschwindigkeit wird durch angezeigt m / s. Oft wird die Geschwindigkeit in anderen Einheiten gemessen. Zum Beispiel beim Messen der Geschwindigkeit eines Autos, Zuges usw. Die übliche Einheit ist Kilometer pro Stunde:
1 km / h = 1000 m / 3600 s = 1 m / 3,6 s
1 m / s = 3600 km / 1000 h = 3,6 km / h
Geschwindigkeitsaddition
Die Geschwindigkeiten der Körperbewegung in verschiedenen Bezugssystemen sind durch die Klassik miteinander verbunden geschwindigkeitsadditionsgesetz.
Körpergeschwindigkeit relativ zu festes Bezugssystem gleich der Summe der Körpergeschwindigkeiten in bewegliches Bezugssystem und das beweglichste Bezugssystem ist relativ fest.
Beispielsweise fährt ein Personenzug mit einer Geschwindigkeit von 60 km / h auf der Schiene. Eine Person geht mit einer Geschwindigkeit von 5 km / h durch diesen Zug. Wenn wir die Bahn als stationär betrachten und als Bezugssystem nehmen, dann ist die Geschwindigkeit einer Person relativ zum Bezugssystem (dh relativ zur Bahn) gleich der Addition der Geschwindigkeiten des Zuges und der Person, dh
60 + 5 = 65, wenn eine Person in die gleiche Richtung fährt wie der Zug
60 - 5 = 55, wenn sich die Person und der Zug in verschiedene Richtungen bewegen
Dies gilt jedoch nur, wenn sich die Person und der Zug in derselben Linie bewegen. Wenn sich eine Person in einem Winkel bewegt, müssen Sie diesen Winkel berücksichtigen und sich daran erinnern, dass die Geschwindigkeit gleich ist vektormenge.
Und nun wollen wir das oben beschriebene Beispiel genauer betrachten - mit Details und Bildern.
In unserem Fall ist das also die Eisenbahn festes Bezugssystem. Der Zug, der auf dieser Straße fährt, ist mobiles Referenzsystem. Das Auto, mit dem die Person fährt, ist Teil des Zuges.
Ordnen wir dem festen Bezugssystem (Abb. 1.7) das Koordinatensystem XOY und dem bewegten Bezugssystem - Koordinatensystem X P O P Y P zu (siehe auch Abschnitt Bezugssystem). Versuchen wir nun, die Geschwindigkeit einer Person in Bezug auf ein festes Bezugssystem, dh in Bezug auf die Eisenbahn, zu bestimmen.
Das verschiebungsgesetz. In unserem Beispiel ist die Bewegung einer Person relativ zu einer Eisenbahn gleich der Summe der Bewegungen einer Person relativ zu einem Auto und eines Autos relativ zu einer Eisenbahn.
Abb. 1.7. Das Gesetz der Additionsbewegungen.
Das ist das Gesetz zugabegeschwindigkeiten:
Die Geschwindigkeit des Körpers relativ zum festen Bezugsrahmen ist gleich der Summe der Geschwindigkeiten des Körpers im sich bewegenden Bezugsrahmen und der Geschwindigkeit des sich bewegenden Bezugsrahmens selbst relativ zum festen Bezugsrahmen.
Wer bewegt sich Ihrer Meinung nach schneller? Welcher von ihnen kommt schneller von Moskau nach Krasnodar? Die Antwort ist offensichtlich, Renault ist schneller als Vasechkin, aber langsamer als Boeing.
Das heißt, wir wissen nicht nur, wie sich verschiedene Objekte bewegen, sondern können auch ihre Geschwindigkeiten vergleichen. Und was ist Geschwindigkeit in der Physik? Wie finde ich die Geschwindigkeit des Körpers und wie lautet die Maßeinheit für die Geschwindigkeit?
Geschwindigkeit in der Physik: Wie finde ich die Geschwindigkeit?
In der 7. Klasse wird in der Physik das Konzept der Geschwindigkeit eingeführt. Zweifellos sind zu diesem Zeitpunkt alle Schulkinder bereits mit diesem Wort vertraut und stellen dar, was es bedeutet.
- Und wissen auch, dass die Geschwindigkeit in km / h gemessen und mit dem Buchstaben V bezeichnet wird.
Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass sie erklären können, was Geschwindigkeit in der Physik ist und welche Geschwindigkeitseinheiten. Aus diesem Grund bedarf dieses scheinbar einfache Konzept der Klärung und Analyse.
In der Physik die Bewegungsgeschwindigkeit von Vasechkin, Renault und Boeing nannte die Geschwindigkeit ihrer Bewegung. Und diese Geschwindigkeit kennzeichnet, welchen Weg jeder der Teilnehmer dieser Reise pro Zeiteinheit überwindet. Und wenn wir im Flug die Entfernung von 1350 Kilometern zwischen Moskau und Krasnodar in zwei Stunden überwinden, werden wir mit dem Auto mindestens 15 Stunden brauchen, dann kann der rücksichtslose Vasechkin zu Fuß seinen ganzen Urlaub in flottem Tempo laufen und kommt nur für an den Ort Um die Schwiegermutter zu küssen, versuchen Sie es mit Pfannkuchen und steigen Sie in ein Flugzeug nach Moskau, um am Montag zur Arbeit zu gehen.
Entsprechend fliegt das Flugzeug pro Zeiteinheit und Stunde 670 Kilometer, das Auto legt 90 Kilometer zurück und der Tourist Vasechkin legt bis zu fünf Kilometer auf der Straße zurück. Und dann sagen sie, dass die Geschwindigkeit des Flugzeugs 670 Kilometer pro Stunde beträgt, Autos 90 Kilometer pro Stunde und ein Fußgänger 5 km / h. Das heißt, die Geschwindigkeit wird bestimmt, indem die zurückgelegte Strecke durch eine Zeiteinheit durch eine Stunde, eine Minute oder eine Sekunde geteilt wird.
Geschwindigkeitseinheiten
In der Praxis werden Einheiten wie km / h, m / s und einige andere verwendet. Geben Sie die Geschwindigkeit des Buchstabens v, die Entfernung des Buchstabens s und die Uhrzeit des Buchstabens t an. Formel für das Finden von Geschwindigkeit in der Physik sieht so aus:
- V = s / t
Wo s ist die zurückgelegte Strecke.
t - Zeit, die aufgewendet wurde, um diesen Weg zu überwinden
Und wenn wir die Geschwindigkeit nicht in Kilometern pro Stunde, sondern in Metern pro Sekunde neu berechnen müssen, erfolgt die Neuberechnung wie folgt. Da 1 km = 1000 m und 1 h = 60 min = 3600 s, können wir schreiben: 1 km / h = (1000 m) / (3600 s). Und dann ist die Geschwindigkeit des Flugzeugs gleich: 670 km / h = 670 × (1000 m) / (3600 s) = 186 m / s
Die Geschwindigkeit hat neben ihrem Zahlenwert auch eine Richtung, daher wird in den Figuren die Geschwindigkeit durch einen Pfeil angegeben und als Vektorgröße bezeichnet.
Durchschnittsgeschwindigkeit in der Physik
Lassen Sie uns noch eine Sache beachten. In unserem Beispiel fuhr der Fahrer des Autos das Auto mit einer Geschwindigkeit von 90 km / h. Auf der Autobahn konnte er lange Zeit gleichmäßig mit einer solchen Geschwindigkeit fahren. Aber als er durch verschiedene Städte fuhr, hielt er dann an der Ampel an, kroch dann in Staus und nahm in kurzen Abständen eine gute Geschwindigkeit auf.
Dh Die Geschwindigkeit auf verschiedenen Streckenabschnitten war ungleichmäßig. In diesem Fall führen Sie das Konzept der Durchschnittsgeschwindigkeit ein. Die Durchschnittsgeschwindigkeit in der Physik wird mit V bezeichnet _sr und zählt ebenso wie die Geschwindigkeit bei gleichmäßiger Bewegung. Nehmen Sie nur die Gesamtentfernung des Pfades und dividieren Sie durch die Gesamtzeit.