Учебное пособие: Кінематика поступального руху

Величина

(1.3)

Називається середньою швидкістю руху за час . Напрямок середньої швидкості співпадає з напрямком . Якщо в (1.3) перейти до границі при →0, то отримаємо вираз для миттєвої швидкості :

Вектор швидкості напрямлений по дотичній до траєкторії в сторону руху (рис. 3).

По мірі зменшення шлях s все дужче буде приближатися до , тому


Тобто . Якщо вираз ds = υdt проінтегрувати по часу в межах від t до t +∆ t , то і довжину шляху, пройденого точкою за:

.

Шлях, пройдений точкою за проміжок часу від t 1 до t 2 , дається інтегралом:

.

2.4 Прискорення

В разі нерівномірного руху важливо те, як змінюється швидкість з плином часу. Фізичну величину, яка характеризує бистроту зміни швидкості по модулю і напрямку, називають прискоренням .

Нехай вектор задає швидкість точки в момент часу t. За час рухома точка перейшла в положенні В набула швидкість, відмінну від як по модулю, так і за напрямком, рівну +. Перенесемо вектор в точку В і знайдемо (рис. 4).

Середнім прискоренням нерівномірного руху в інтервалі від t до t +∆ t є:

,

що називається миттєвим прискоренням .

Прискорення - це векторна величина, рівна похідній швидкості по часу:

.

Розкладемо вектор на дві складові. Для цього з точки А (рис. 4) за напрямком швидкості відкладемо вектор AD, по модулю дорівнює . Очевидно, що вектор CD, рівний , являє собою зміну швидкості по модулю за час : . Друга складова вектора характеризує зміну швидкості за час t по напрямку. Тангенціальна складова прискорення:

.

Визначимо другу складову прискорення. Припустимо, що точка В достатньо близька до точки А, тому s можна вважати дугою кола з деяким радіусом r , який мало відрізняється від хорди АВ. Тоді з подібності трикутників AOB і EAD слідує , але так, як AB =υ∆ t , тому . При t , томукут EADнаближається до нуля, а так, як трикутник EADрівнобедрений, то кут ADEміж та наближається до прямого. При вектори та виявляються взаємно перпендикулярними. Вектор швидкості напрямлений по дотичній до траєкторії, тому вектор , перпендикулярний швидкості, буде напрямлений до центра кола її кривизни. Друга складова прискорення дорівнює:


і називається нормальною складовою прискорення і напрямлена по нормалі до траєкторії до центра її кривизни.

Повне прискорення тіла геометричною сумою тангенціальної та нормальної складових:

.

З урахуванням тангенціальної і нормальної складових прискорення рух можна класифікувати наступним чином:

1) - прямолінійний рівномірний рух;

2) - прямолінійний рівнозмінний рух; при такому виді руху

К-во Просмотров: 243
Бесплатно скачать Учебное пособие: Кінематика поступального руху