в каком случае модуль перемещения точки

6. Докажите, что при равномерном движении модуль вектора перемещения численно равен площади под графиком скорости.

При прямолинейном равномерном движении тела модуль вектора перемещения s₁, совершённого телом за промежуток времени t₁ определяется по формуле:

Одновременно произведение v₁t₁ численно равно площади закрашенного прямоугольника под графиком скорости, так как отрезки v₁, и t₁ являются смежными сторонами этого прямоугольника.

Значит, при прямолинейном равномерном движении тела модуль вектора его перемещения численно равен площади прямоугольника, заключенного под графиком скорости.

7. Какую информацию о движении двух тел можно получить по графикам, изображённым на рисунке?

График зависимости проекции вектора скорости от времени:

На графиках проекций отражены не только модули проекций, но и знаки.

График проекции вектора скорости 1-го тела проходит в области положительных значений оси скорости.
a_x1 > 0

Значит тело 1 движется в направлении координатной оси Ot.

График проекции вектора скорости 2-го тела проходит в области отрицательных значений оси скорости.
a_x2 0.
Вектор перемещения 1-го тела направлен в направлении оси Ot.

Проекция вектора перемещения 2-го тела : s_x2 По следам «английских ученых»

Источник

В каком случае модуль перемещения точки

1.1 Механическое движение — это изменение положения тела в пространстве, относительно других тел с течением времени.

Различают три вида движения:

– поступательное — это движение, при котором все точки тела двигаются одинаково, то есть в одну и ту же сторону с одной и той же скоростью — тело движется как целое;

– вращательное — все точки тела движутся по окружностям;

– колебательное — это движение, которое повторяется (почти повторяется). Существенно отличие от вращательного движения — при колебаниях движение происходит во взаимно противоположных направлениях.

1.2 Материальная точка — это тело, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи; это тело, двигающееся поступательно (то есть любое тело при поступательном движении является материальной точкой).

1.3 Основная задача механики — определение положения движущегося тела в любой момент времени. За движением тела удобнее всего следить, отслеживая изменение его координат с течением времени. Чтобы измерить координаты, нужна система координат. Чтобы измерить время, необходимы часы. Все это вместе образуют систему отсчета.

1.4 Система отсчета: тело отсчета (абсолютно любое тело, относительно которого наблюдается движение), жестко связанная с этим телом система координат и часы.

1.5 При движении тело движется вдоль некоторой линии, называемой траекторией. В зависимости от выбранной системы отсчета траектория может выглядеть по-разному.

1.6 Путь (S, [S] = м/с) — это длина участка траектории, пройденного за данный промежуток времени.

1.7 Перемещение — это вектор, соединяющий начальное положение тела с конечным.

В процессе движения путь может только увеличиваться, а перемещение и увеличиваться и уменьшаться. При прямолинейном движении в одном направлении путь равен модулю перемещения, в любом другом случае, когда тело движется по произвольной траектории — путь больше модуля перемещения (см. рис.). Самое главное: путь — величина скалярная; перемещение — величина векторная.

1.8 Модуль перемещения — это длина вектора перемещения. Если нам известны проекции перемещения на оси координат

и то модуль перемещения всегда можно найти по теореме Пифагора:

1.9 Радиус-вектор — вектор, начало которого совпадает с началом координат, а конец с положением тела в данный момент времени. Радиус-вектор позволяет задать положение точки в пространстве.

Проекции радиус-вектора на оси координат являются координатами тела в данный момент времени. Перемещение тела можно выразить, зная радиус-вектор в начальный и конечный моменты времени (см. рис.):

1.10 Закон движения — это закон, по которому радиус-вектор меняется со временем. Задача механики — определить координаты тела в любой момент времени, т. е. установить функцию

Источник

Перемещение и путь при равноускоренном прямолинейном движении

теория по физике 🧲 кинематика

Геометрический смысл перемещения заключается в том, что перемещение есть площадь фигуры, заключенной между графиком скорости, осью времени и прямыми, проведенными перпендикулярно к оси времени через точки, соответствующие времени начала и конца движения.

При равноускоренном прямолинейном движении перемещение определяется площадью трапеции, основаниями которой служат проекции начальной и конечной скорости тела, а ее боковыми сторонами — ось времени и график скорости соответственно. Поэтому перемещение (путь) можно вычислить по формуле:

Пример №1. По графику определить перемещение тела в момент времени t=3 с.

Перемещение есть площадь фигуры, ограниченной графиком скорости, осью времени и перпендикулярами, проведенными к ней. Поэтому в нашем случае:

Извлекаем из графика необходимые данные:

Подставляем известные данные в формулу:

Перемещение равно 0, так как тело сначала проделало некоторый путь, а затем вернулось в исходное положение.

Варианты записи формулы перемещения

Конечная скорость движения тела часто неизвестна. Поэтому при решении задач вместо нее обычно подставляют эту формулу:

В итоге получается формула:

Если движение равнозамедленное, в формуле используется знак «–». Если движение равноускоренное, оставляется знак «+».

Если начальная скорость равна 0 (v₀ = 0), эта формула принимает

Если неизвестно время движения, но известно ускорение, начальная и конечная скорости, то перемещение можно вычислить по формуле:

Пример №2. Найти тормозной путь автомобиля, который начал тормозить при скорости 72 км/ч. Торможение до полной остановки заняло 3 секунды. Модуль ускорения при этом составил 2 м/с.

Перемещение при разгоне и торможении тела

Все перечисленные выше формулы работают, если направление вектора ускорения и вектора скорости совпадают ( а ↑↑ v ). Если векторы имеют противоположное направление ( а ↑↓ v ), движение следует описывать в два этапа:

Этап торможения

Время торможения равно разности полного времени движения и времени второго этапа:

Когда тело тормозит, через некоторое время t₁оно останавливается. Поэтому скорость в момент времени t₁ равна 0:

При торможении перемещение s₁ равно:

Этап разгона

Время разгона равно разности полного времени движения и времени первого этапа:

Тело начинает разгоняться сразу после преодоления нулевого значения скорости, которую можно считать начальной. Поэтому скорость в момент времени t₂ равна:

При разгоне перемещение s₂ равно:

При этом модуль перемещения в течение всего времени движения равен:

Полный путь (обозначим его l), пройденный телом за оба этапа, равен:

В данном случае движение нужно разделить на два этапа, так как мальчик сначала разогнался, потом затормозил. Тормозной путь будет соответствовать второму этапу. Через него мы выразим ускорение:

Из первого этапа (разгона) можно выразить конечную скорость, которая послужит для второго этапа начальной скоростью:

Подставляем выраженные величины в формулу:

Перемещение в n-ную секунду прямолинейного равноускоренного движения

Иногда в механике встречаются задачи, когда нужно найти перемещение тела за определенный промежуток времени при условии, что тело начинало движение из состояния покоя. В таком случае перемещение определяется формулой:

За первую секунду тело переместится на расстояние, равное:

За вторую секунду тело переместится на расстояние, равное разности перемещения за 2 секунды и перемещения за 1 секунду:

За третью секунду тело переместится на расстояние, равное разности перемещения за 3 секунды и перемещения за 2 секунды:

Видно, что за каждую секунду тело проходит перемещение, кратное целому нечетному числу:

Из формул перемещений за 1, 2 и 3 секунду можно выявить закономерность: перемещение за n-ную секунду равно половине произведения модуля ускорения на (2n–1), где n — секунда, за которую мы ищем перемещение тела. Математически это записывается так:

Формула перемещения за n-ную секунду

Пример №4. Автомобиль разгоняется с ускорением 3 м/с 2. Найти его перемещение за 6 секунду.

Подставляем известные данные в формулу и получаем:

Таким же способом можно найти перемещение не за 1 секунду, а за некоторый промежуток времени: за 2, 3, 4 секунды и т. д. В этом случае используется формула:

где t — время одного промежутка, а n — порядковый номер этого промежутка.

Время от 4 до 6 секунд включительно — это 3 секунды: 4-ая, 5-ая и 6-ая. Значит, промежуток времени составляет 3 секунды. До наступления этого промежутка успело пройти еще 3 секунды. Значит, время от 4 до 6 секунд — это второй по счету временной промежуток.

Подставляем известные данные в формулу:

Проекция и график перемещения

Проекция перемещения на ось ОХ. График перемещения — это график зависимости перемещения от времени. Графиком перемещения при равноускоренном движении является ветка параболы. График перемещения при равноускоренном движении, когда вектор скорости направлен в сторону оси ОХ ( v ↑↑OX), а вектора скорости и ускорения сонаправлены ( v ↑↑ a ), принимает следующий

График перемещения при равнозамедленном движении, когда вектор скорости направлен в сторону оси ОХ (v↑↑OX), а вектора скорости и ускорения противоположно ( v ↓↑ a ), принимает следующий

Определение направления знака проекции ускорения по графику его перемещения:

Пример №6. Определить ускорение тела по графику его перемещения.

Перемещение тела в момент времени t=0 с соответствует нулю. Значит, ускорение можно выразить из формулы перемещения без начального ускорения. Получим:

Теперь возьмем любую точку графика. Пусть она будет соответствовать моменту времени t=2 с. Этой точке соответствует перемещение 30 м. Подставляем известные данные в формулу и получаем:

График пути

График пути от времени в случае равноускоренного движения совпадает с графиком проекции перемещения, так как s = l.

В случае с равнозамедленным движением график пути представляет собой линию, поделенную на 2 части:

Пример №7. По графику пути от времени, соответствующему равноускоренному прямолинейному движению, определить ускорение тела.

При равноускоренном прямолинейном движении графиком пути является ветвь параболы. Поэтому наш график — красный. График пути при равноускоренном прямолинейном движении также совпадает с графиком проекции его ускорения. Поэтому для вычисления ускорения мы можем использовать эту формулу:

Для расчета возьмем любую точку графика. Пусть она будет соответствовать моменту времени t=2 c. Ей соответствует путь, равный 5 м. Значит, перемещение тоже равно 5 м. Подставляем известные данные в формулу:

Тело массой 200 г движется вдоль оси Ох, при этом его координата изменяется во времени в соответствии с формулой х(t) = 10 + 5t – «>– 3t 2 (все величины выражены в СИ).

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их зависимости от времени в условиях данной задачи.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Алгоритм решения

Решение

Из условия задачи известна только масса тела: m = 200 г = 0,2 кг.

Так как тело движется вдоль оси Ox, уравнение движения тела при прямолинейном равноускоренном движении имеет вид:

Теперь мы можем выделить кинематические характеристики движения тела:

Перемещение тела определяется формулой:

Начальная координата не учитывается, так как это расстояние было уже пройдено до начала отсчета времени. Поэтому перемещение равно:

Кинетическая энергия тела определяется формулой:

Скорость при прямолинейном равноускоренном движении равна:

v = v 0 + a t = 5 − 6 t

Поэтому кинетическая энергия тела равна:

Следовательно, правильная последовательность цифр в ответе будет: 34.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

На рисунке показан график зависимости координаты x тела, движущегося вдоль оси Ох, от времени t (парабола). Графики А и Б представляют собой зависимости физических величин, характеризующих движение этого тела, от времени t. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.

К каждой позиции графика подберите соответствующую позицию утверждения и запишите в поле цифры в порядке АБ.

Алгоритм решения

Решение

График зависимости координаты тела от времени имеет вид параболы в случае, когда это тело движется равноускоренно. Так как движение тела описывается относительно оси Ох, траекторией является прямая. Равноускоренное прямолинейное движение характеризуется следующими величинами:

Перемещение и путь при равноускоренном прямолинейном движении изменяются так же, как координата тела. Поэтому графики их зависимости от времени тоже имеют вид параболы.

График зависимости скорости от времени при равноускоренном прямолинейном движении имеет вид прямой, которая не может быть параллельной оси времени.

График зависимости ускорения от времени при таком движении имеет вид прямой, перпендикулярной оси ускорения и параллельной оси времени, так как ускорение в этом случае — величина постоянная.

Исходя из этого, ответ «3» можно исключить. Остается проверить ответ «1». Кинетическая энергия равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости. Графиком квадратичной функции является парабола. Поэтому ответ «1» тоже не подходит.

График А — прямая линия, параллельная оси времени. Мы установили, что такому графику может соответствовать график зависимости ускорения от времени (или его модуля). Поэтому первая цифра ответа — «4».

График Б — прямая линия, не параллельная оси времени. Мы установили, что такому графику может соответствовать график зависимости скорости от времени (или ее проекции). Поэтому вторая цифра ответа — «2».

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Алгоритм решения

Решение

Весь график можно поделить на 3 участка:

По условию задачи нужно найти путь, пройденный автомобилем в интервале времени от t₁ = 20 c до t₂ = 50 с. Этому времени соответствуют два участка:

Записываем формулу искомой величины:

s₁ — путь тела, пройденный на первом участке, s₂ — путь тела, пройденный на втором участке.

s₁ и s₂ можно выразить через формулы пути для равномерного и равноускоренного движения соответственно:

Теперь рассчитаем пути s₁ и s₂, а затем сложим их:

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник

Траектория. Путь. Перемещение

Понаблюдайте за движением различных тел и классифицируйте виды их движения.

Запомни
Путь s — длина траектории при перемещении точки из положения М₁ в положение М₂.

Важно
Модуль перемещения может быть не равен пути, пройденному точкой.

Например, на рисунке 1.8 длина линии, соединяющей точки М₁ и М₂, больше модуля перемещения: s > |Δ|. Путь равен перемещению только в случае прямолинейного однонаправленного движения.

Перемещение тела Δ — вектор, путь s — скаляр, |Δ| ≤ s.

Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа.

Траектория. Путь. Перемещение

Вопросы к параграфу

1. Что называется перемещением точки?

2. В каком случае модуль перемещения точки за какое-то время равен пути, пройденному ею за то же время?

Образцы заданий ЕГЭ

A1. Вертолёт поднимается вертикально вверх. Какую форму имеет траектория движения точки на конце лопасти винта вертолёта в системе отсчёта, связанной с землёй?

1) точка 3) прямая
2) окружность 4) винтовая линия

A2. Два тела, брошенные с поверхности Земли вертикально вверх, достигли высот 10 м и 20 м и упали на Землю. Пути, пройденные этими телами, отличаются на

1) 5 м 2) 20 м 3) 10 м 4) 30 м

A3. Человек обошёл круглое озеро диаметром 1 км. О пути, пройденном человеком, и модуле его перемещения можно утверждать, что

1) путь равен 3,14 км, модуль перемещения равен 1 км
2) путь равен 3,14 км, модуль перемещения равен нулю
3) путь равен нулю, модуль перемещения равен нулю
4) путь равен нулю, модуль перемещения равен 3,14 км

A4. Точка начинает движение по окружности радиусом 2 м, и когда её перемещение равно по модулю диаметру, путь, пройденный ею, равен

1) 2 м 2) 4 м 3) 6,28 м 4) 12,56 м

Источник