Криволинейное движение
Криволинейное движение в природе и технике более распространено, чем прямолинейное. Примеры: движение лыжника с горки на горку, движение человека на карусели, движение стержня ручки во время письма, движение частей станка при обработки детали(шлифование), полет волейбольного мяча после удара и тому подобное.
Любое криволинейное движение можно представить как последовательность движений по дугам окружностей различных радиусов.
Рассмотрим частный случай криволинейного движения - движение по окружности, которое в окружающем мире распространено: движение стрелки часов, движение искусственных спутники Земли, зубчатые колесики в велосипеде; движение автомобиля и поезда на выпуклых мостах.
Движение по окружности – это вращательное движение.
Вращательным движением тела называется такое движение, при котором все точки описывают окружности, центры которых находятся на одной прямой, называемой осью вращения.
Мгновенная скорость тела, движущегося по окружности, направлена по касательной к ней в этой точке.
Наблюдая движение брызг грязи из-под колес автомобиля, что буксует мы в этом можем убедиться.
По касательной также разлетаются раскаленные частицы металла отрываются от стального резца, если коснуться им поверхности вращающегося точильного камня.
Линейная скорость
Линейная скорость v - это физическая величина, характеризующая криволинейное движение и равна отношению пути Δl, пройденного телом по криволинейной траектории за малый промежуток времени Δt, к величине этого промежутка
Движение тела по окружности часто характеризуют не скоростью движения, а промежутком времени, за который тело совершает один полный оборот.
Период вращения Т — это физическая величина, равная времени одного полного оборота.
Единица периода вращения в СИ — секунда ([Т] = с).
Частота вращения — это физическая величина, численно равна числу полных оборотов за единицу времени.
Угловая скорость — это физическая величина, равная отношению угла поворота радиуса, проведенного к телу от центра круга, по которому движется тело, к промежутку времени, в течение которого этот поворот осуществлялся.
Основная задача механики для равномерного движения по окружности состоит так же в определении положения тела в любой момент времени.
Поскольку движение по кругу происходит в одной плоскости, то для описания движения можно воспользоваться двухмерной системой координат. Если связать точку начала координат с центром круга, по которому движется тело, а начальное положение тела соединить с точкой пересечения окружности и оси Ох, то координаты х и можно вычислить по формулам:
Закрепление
1. Кабинка карусели движется по окружности радиусом 24 м. Период его вращения равен 30с. Чему равна скорость движения кабинки?
Вопрос к ученику:
Чему равен период вращения часовой стрелки часов? минутной? секундной?
2. Во сколько раз скорость конца минутной стрелки башенных часов Биг-Бен в Лондоне больше скорости конца минутной стрелки наручных часов, если длина стрелки башенных часов - 4,2 м, а длина стрелки наручных часов - 1,5 см?
Справка. Часы на башне Биг-Бен в Лондоне до настоящего времени являются самыми большими в мире. Диаметр циферблата – 7 метров. Длина стрелок – 2,7 и 4,2 метра. Часовой механизм считается эталоном надежности, общий вес его составляет 5 тонн.
3. Напишите уравнение движения материальной точки, движущейся по дуге радиусом 5 м с угловой скоростью π/4 рад/с. Какими будут координаты точки через 3 с после начала отсчета времени?
Домашняя работа
Детская карусель за одну минуту совершает 4 оборота. Найти период и частоту, с которой она вращается.
