Kutungamira kwemuviri pasi pesimba rekuvhara pasi: tsanangudzo, mafomu

Kufamba kwemuviri pasi pesimba rekuvharira kwemhepo ndeimwe yemitambo inokosha mune simba refizikiki. Kunyange wechikoro wenguva dzose anoziva kuti chikamu chemasimba chinobva pamitemo mitatu yaNewton . Ngatiedzei kuparadzanisa nyaya iyi zvakakwana, uye imwe nyaya inotaura muenzaniso mumwe nomumwe ichatibatsira kuita chidzidzo chekufamba kwemuviri pasi pesimba rekuvhenekera sezvinobvira sezvinobvira.

A bit of history

Kubvira panguva yakare vanhu vaitarisa nechishuvo zviitiko zvakasiyana-siyana zvinoitika muupenyu hwedu. Kwemazuva mazhinji vanhu vaisagona kunzwisisa mazano nemarongerwo emitemo yakawanda, zvisinei, nzira yakareba yekudzidza nyika yakatitenderera yakatungamirira madzitateguru edu mukuvandudza kwesayenzi. Mazuva ano, apo teknolojia irikudzika pane imwe nguva inoshamisa, vanhu vanenge vasingambofungi nezvekuti izvi kana dzimwe nzira dzinoshanda sei.

Munguva iyi madzitateguru edu aifarira nguva dzose mavambo emasikirwo emasikirwo uye sangano renyika, akatsvaka mhinduro dzemibvunzo yakaoma zvikuru uye haana kurega kudzidza kusvikira vawana mhinduro kwavari. Saka, somuenzaniso, musayendisiti akakurumbira Galileo Galilei muzana remakore rechi16 akabvunza mibvunzo: "Sei mitumbi ichiramba ichiwa pasi, simba repi rinokuvadza pasi?" Muna 1589, akaisa mimwe miedzo, mitsva yaive yakakosha zvikuru. Akadzidza zvakadzama maitiro ekusununguka kusununguka kwemitumbi yakasiyana-siyana, achideredza zvinhu kubva kunhare yakakurumbira muguta rePisa. Mitemo yaakawana yakagadziridzwa uye yakatsanangurwa nekunyatsorondedzerwa nemamwe mazwi eimwe scientist anozivikanwa wechiRungu, Sir Isaac Newton. Iye ane mitemo mitatu iyo inenge inenge yose yezvino fiksiki yakagadzirwa.

Kutaura kwekuti mitemo inodzora kumira kwemitumbi, yakatsanangurwa makore anopfuura mazana mashanu adarika, inoshanda kune nhasi, zvinoreva kuti pasi redu rinoteerera mitemo isingachinji. Murume wemazuva ano anoda kunyanya kudzidza zvinyorwa zvitsva zverongwa hwepasi.

Nheyo dzekutanga uye dzekubatsira dzesimba

Kuti unzwisise zvizere nheyo dzenzira yakadai, unofanira kutanga uzviziva nemamwe mazano. Saka, mazwi anonyanya kukosha mazwi:

• Kukurukurirana - ndiko kukanganisa kwemiviri kune mumwe, mune kushanduka kana kutanga kwekufamba kwavo kune umwe neumwe. Kune marudzi mana ekukurukurirana: magetsi, masimba, akasimba uye ane simba.
• Kushingaira kwehuwandu hunoita kuti muviri ufambe. Speed is a vector, kureva kuti, haina kungobatsira chete, asiwo mutungamiri.
• Kukurumidza - kukosha kunotiratidza kufambisa kwekuchinja mukukurumidza kwomuviri munguva. Izvo zvakarewo vector yakawanda.
• Nzira yemugwagwa ndeyekuvhara, uye dzimwe nguva rutsanga rwakarurama iyo muviri unoyerera kana uchifamba. Neyunifomu yakasununguka, re trajectory inogona kufanana nehuwandu hwekufamba.
• Nzira ndiyo kureba kwekutsvaga, izvo chaizvoizvo sezvo muviri wapfuura kwenguva yakati.
• Chimiro chisingatauriki chekutsvaga ndezvakatipoteredza mutemo wekutanga waNewton, ndiko kuti, muviri unochengetedza inertia, kunze kwekuti simba rose rekunze risipo zvachose.

Izwi rinotaurwa pamusoro apa rakakwana kuti rive rakananga kana kumiririra mumusoro kuenzanisira kwekufamba kwemuviri pasi pesimba remhepo.

Chii chinonzi simba?

Ngatitungamirire kune chinangwa chikuru chehurukuro yedu. Saka, simba rinowanzoreva zvinoreva mukukanganisa kana simba remuviri mumwe pane imwe yero. Uye simba rekuvharira pasi ndiro simba rinoshanda zvachose pamuviri wose uri pedyo kana pedyo nepasi redu. Mubvunzo unomuka: simba iri rinobva kupi? Mhinduro yacho iri mumutemo wepasi rose.

Uye chii chinonzi simba rekuvhenekera?

Pane chero muviri upi zvawo kubva kuNyika unoshungurudzwa nesimba rinokonzera simba, izvo zvinoita kuti awedzere kukurumidza. Gravity inogara ichitenderera ichienda kune imwe nzvimbo yepasi. Mune mamwe mazwi, kukuvadza kunokwezva zvinhu kuPasi, ndicho chikonzero zvinhu zvinogara zvichiwira pasi. Icho chinopera kuti kukuvadza chinhu chakakosha che simba rekudenga rose. Newton yakatora imwe yemhando mikuru yekuwana simba rekukwezva pakati pemitumbi miviri. Inoratidzika seyiyi: F = G * (m ₁ x M ₂ ) / R ² .

Chii chiri kukurumidza kwekuvhenekera?

Mutumbi, wakabudiswa kubva pane imwe nzvimbo yakakwirira, inogara ichibhururuka pasi pesimba rekukwezva. Kufamba kwemuviri pasi pesimba rekuvhenekera kunotenderera mberi nepamusoro kunogona kurondedzerwa nekuenzanisa, uko kunogara kuripo ndiko kukurumidza kuwedzerwa "g". Iko kukosha kunokonzerwa chete nekuita kwesimba rinonakidza, uye kukosha kwayo kunenge kwakaenzana ne 9.8 m / s ² . Icho chinoitika kuti muviri, wakakandirwa kubva pakakwirira pasina yekutanga velocity, ichaenda pasi nekukurumidza kufanana nekukosha kwe "g".

Kutungamira kwemuviri pasi pekuita kwechisimba: mazano ekugadzirisa matambudziko

Nzira yekutanga yekuwana simba rekuvhenekera ndeyekutevera: F _kuvhunika = m x g, apo m isimba romuviri umo simba rinoshanda, uye "g" ndiko kukurumidza kwekusimudzira (kuti zvinyatsojeka, zvinowanzofungidzirwa kuva 10 m / s ² ) .

Pane dzimwe nzira dzakawanda dzinoshandiswa kuwana imwe kana imwe isingazivikanwi kana muviri unofamba uchisununguka. Saka, somuenzaniso, kuitira kuti uverenge nzira inofamba nemuviri, zvakakosha kuisa mazita anozivikanwa mumutsetse uyu: S = V ₀ x T + a x t 2/2 (nzira yacho yakaenzana nemari yezvigadzirwa zvekutanga velocity yakawedzerwa nenguva uye kuwedzerwa nekona yenguva yakakamurwa 2).

Kuenzanisa kutsanangura kumira kwemuviri

Kufamba kwemuviri pasi pechiito chekuvhenekera pamativi acho kunogona kurondedzerwa nean equation inoratidzika seiyi: x = x ₀ + v ₀ x t + a x t ² / 2. Kushandisa mashoko aya, unogona kuwana hurumende yemuviri pane imwe nguva inozivikanwa. Iwe unongoda kuchinja maitiro anozivikanwa mubasa: nzvimbo yekutanga, yekutanga kufamba (kana mutumbi usati wasunungurwa chete asi unomanikidza nesimba) uye kukurumidza, kwatiri isu tichave akaenzana nekuwedzerwa g.

Nenzira imwecheteyo, unogona kuwana kukurumidza kwomuviri, iyo inofamba pasi pesimba rekukwezva. Izwi rekuwana yakawanda risingazivikanwi panguva ipi zvayo: v = v ₀ + g x t (kukosha kwekutanga kwevelocity kukosha kunogona kuva zero, ipapo inhanho ichave yakaenzana nechigadzirwa chekuwedzerwa kwekukuvadza nekukosha kwemazuva kunoita mutumbi).

Kutungamira kwemitumbi pasi pekuita kwechisimba: zvinetso uye nzira dzezvinogadziriswa

Pakugadzirisa zvinetso zvakawanda zvine chokuita nekuvhiti, tinokurudzira kushandisa chirongwa chinotevera:

1. Zvitsanangurire iwe pachako inortial frame frame reference, inowanzotsika tsika yekusarudza pasi, nokuti inosangana nezvido zvakawanda zveIOO.
2. Dhiroka mufananidzo muduku kana kutora, iyo inoratidzira simba guru rinoshanda mumuviri. Kufamba kwemuviri pasi pesimba rekuita kwechisimba kunoreva mifananidzo kana mifananidzo iyo inoratidza kuti mutumbi unofamba, kana kukurumidza kufanana nekugadzirisa.
3. Zvadaro sarudza mutungamiri wekuratidzwa kwemasimba uye kukurumidza kunowanikwa.
4. Nhoroondo dzisingagoni kuzivikanwa uye dzinosarudza mazano avo.
5. Pakupedzisira, uchishandisa mazano ari pamusoro apa kugadzirisa zvinetso, kuverenga zvinhu zvose zvisingazivikanwi nokuisa iyo data muzvienzaniso zvekutsvaga kukurumidza kana nzira yakayambuka.

Chigadzirira kugadzirisa dambudziko rakaoma

Kana zvasvika kune chimwe chinhu chakadai sokufamba kwemuviri uri pasi pesimba rekukura kwepasi, kutsanangura nzira yekugadzirisa nayo basa rinobatsira zvikuru kunogona kuva kwakaoma. Zvisinei, pane maitiro mashomanana, achishandisa izvo iwe unogona kugadzirisa nyore nyore kunyange basa rakaoma zvikuru. Saka, ngationei mienzaniso mhenyu, nzira yekugadzirisa iyi kana dambudziko. Ngatitange nebasa rakaoma kunzwisisa.

Mumwe mutumbi wakasunungurwa kubva pakakwirira mamita makumi maviri kunze kwekutanga kwekurumidza. Saronga kuti inguva yakareba sei ichasvika pamusoro penyika.

Kugadzirisa: tinoziva nzira inofamba nemuviri, inozivikanwa kuti yekutanga velocity yaiva 0. Uyewo, tinogona kuona kuti kukuvadza chete kunoshanda pamuviri, zvinosvika kuti muviri uyu unofamba pasi pesimba rekukuvadza, saka tinofanira kushandisa chirevo ichi: S = V ₀ x T + a x t 2/2. Sezvo matiri isu = g, mushure mekushandurwa kweimwe shanduko tinowana kuenzanisa kunotevera: S = g × t ² / 2. Zvino inongoramba ichinyatsoratidza nguva kuburikidza netsva ino, tinowana iyo t ² = 2S / g. Isu tinotsiva zvakakosha (pano tinofungidzira kuti g = 10 m / s ² ) t ² = 2 x 20/10 = 4. Nokudaro, t = 2 s.

Saka, mhinduro yedu: mutumbi uchawira pasi mumasekondi maviri.

Unyengeri hunokubvumira kuti usakurumidza kugadzirisa dambudziko nderokuti: unogona kuona kuti kushandurwa kwemuviri mudambudziko iri pamusoro apa kunoitika mune imwe nzira (vertically down). Izvo zvakafanana zvikuru nemafambiro akangofanana, sezvo pasina simba rinoshanda pamuviri, kunze kwesimba rekusimudza (isu tinorega simba rekudzivirira kwemhepo). Pamusana peizvi, unogona kushandisa chiedza chekuvhenekera kuti uwane nzira nenzira inokurumidza kufambisa, nekupfuura mifananidzo yemifananidzo nemagadziro emasimba anoita mumuviri.

Muenzaniso wegadzirisa dambudziko rakaoma

Uye zvino ngationei kuti zviri nani kugadzirisa zvinetso pakufamba kwemuviri uri pasi pesimba rekukura kwepasi, kana muviri usingatauri kutenderera, asi une chimiro chakaoma chekufamba.

Somuenzaniso, dambudziko rinotevera. Chimwe chinhu chakashambadza m inofamba nechisingazikanwi chisingazivikanwi pasi pendege yakamira, kukanganiswa kwekukanganiswa kwayo kwakaenzana ne k. Sarudza kuwedzerwa kukosha kunowanikwa apo muviri wakapiwa unofamba, kana nzvimbo yakatsetseka angle a ichizivikanwa.

Kugadzirisa: Unofanirwa kushandisa chirongwa chinotsanangurwa pamusoro apa. Chokutanga pane zvose tora mufananidzo we ndege inotenderera ine mufananidzo wemuviri uye masimba ose ari kuita mairi. Icho chinopera kuti ine zvinhu zvitatu zvinokonzera: kukuvadza, kukakavadzana uye simba rinoshandiswa rekutsigirwa. Iko maonero akafanana emasimba anokonzera anotarisa seyizvi: F _kupesana + N + mg = ma.

Chinhu chinokosha chechinetso ndiwo mamiriro ekutenderera paakona α. Kana uchitarisa kushanda pamakona emombe uye iyo inogadzirisa, zvakakosha kuti tifunge nezvechiitiko ichi, zvino tinowana mutsara unotevera: mg x sin α-F _friction = ma (for ax axis) uye N-mg x cos α = F _{kushamwaridzana} (nokuda kwea axis) .

F _{kukanganisa zviri} nyore kuverenga nenzira yekuwana simba rinopesana, rakaenzana nek x mg (coefficient of friction yakawanda nekugadzirwa kwemuviri wepamusoro nekuwedzerwa kwekukura kwepasi). Mushure mokuverengwa kwose, inoramba ichingosimbisa hutsika hunowanikwa mumugadziro, tinowana equation iri nyore kuti tione kuwedzerwa kunoitwa nemuviri pamwe chete nepane ndege.