Gerakan tubuh bawah aksi gravitasi: definisi formula

gerakan tubuh di bawah gravitasi adalah tema sentral dalam fisika dinamis. Bagian yang didasarkan pada dinamika tiga hukum Newton, dia tahu anak sekolah bahkan biasa. Mari kita coba untuk memahami subjek secara menyeluruh, dan sebuah artikel yang menjelaskan secara rinci setiap contoh akan membantu kita untuk membuat studi tentang gerakan tubuh di bawah gaya gravitasi sebagai berguna.

Sedikit sejarah

Dari zaman dahulu, orang-orang ingin tahu menonton berbagai peristiwa yang terjadi dalam hidup kita. Manusia untuk waktu yang lama tidak bisa memahami prinsip-prinsip dan penataan banyak sistem, bagaimanapun, jauh untuk menjelajahi dunia sekitar dipimpin nenek moyang kita untuk revolusi ilmiah. Pada hari ini ketika teknologi berkembang dengan kecepatan yang luar biasa, orang-orang hampir tidak berpikir tentang bagaimana mengoperasikan ini atau lainnya mekanisme.

Sementara itu, nenek moyang kita selalu tertarik pada teka-teki proses alam dan struktur dunia, mencari jawaban untuk pertanyaan yang paling sulit, dan tidak berhenti untuk belajar, namun tidak menemukan jawaban. Sebagai contoh, ilmuwan terkenal Galileo Galilei di abad ke-16 untuk mengajukan pertanyaan: "? Mengapa tubuh selalu jatuh, apa gaya menarik mereka ke tanah" Pada 1589 ia membuat serangkaian percobaan, hasil yang terbukti sangat berharga. Ia belajar secara detail hukum jatuh bebas dari berbagai badan, melempar benda dari menara terkenal di Pisa. Hukum, yang dia pimpin, telah diperbaiki dan rumus dijelaskan lebih rinci ilmuwan Inggris lain yang terkenal - Sir Isaakom Nyutonom. Bahwa ia memiliki tiga hukum, yang didasarkan pada hampir semua fisika modern.

Fakta bahwa hukum gerak tubuh, dijelaskan lebih dari 500 tahun yang lalu, relevan sampai hari ini, adalah bahwa planet kita tunduk pada hukum yang sama. Manusia modern harus setidaknya dangkal memeriksa prinsip-prinsip dasar penataan dunia.

konsep dasar dinamika dan dukungan

Dalam rangka untuk memahami prinsip-prinsip gerakan ini, Anda harus terlebih dahulu membiasakan diri dengan beberapa konsep. Dengan demikian, istilah teoritis yang paling penting:

• Interaksi - adalah dampak dari tubuh terhadap satu sama lain, di mana perubahan terjadi atau awal gerakan mereka relatif satu sama lain. Ada empat jenis interaksi: elektromagnetik, lemah, kuat dan gravitasi.
• Kecepatan - kuantitas fisik yang menunjukkan kecepatan yang tubuh bergerak. Kecepatan adalah vektor, yaitu, tidak hanya nilai, tetapi juga arah.
• Percepatan - kuantitas yang menunjukkan laju perubahan kecepatan tubuh dalam jangka waktu tertentu. Ini juga merupakan besaran vektor.
• Lintasan jalan - kurva, dan kadang-kadang - garis lurus yang menggambarkan tubuh dalam gerakan. Dengan jalur gerak lurus seragam mungkin bertepatan dengan nilai perpindahan.
• Path - panjang jalan, yaitu, sebanyak tubuh diadakan untuk waktu tertentu.
• Sistem inersia referensi - suatu lingkungan di mana Anda berada Hukum pertama Newton, yaitu, tubuh mempertahankan momentum, dengan syarat bahwa benar-benar absen setiap kekuatan eksternal.

Konsep di atas cukup untuk kompeten menggambar atau menyerahkan kepada kepala simulasi gerak tubuh di bawah pengaruh gravitasi.

Apa maksudmu kekuatan?

Mari kita beralih ke konsep dasar tema kita. Dengan demikian, kekuasaan - itu adalah nilai, yang maknanya adalah dampak atau pengaruh dari satu tubuh yang lain secara kuantitatif. Sebuah gravitasi - adalah kekuatan yang bertindak atas benar-benar setiap tubuh yang terletak di atau dekat permukaan planet kita. Pertanyaannya adalah: di mana tidak kekuatan yang sama ini? Jawabannya terletak pada hukum gravitasi universal.

Apa gravitasi?

Pada setiap tubuh dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi, yang memberikan percepatan tertentu. Gravity selalu arah vertikal ke pusat planet. Dengan kata lain, gaya gravitasi menarik benda-benda ke arah bumi, itu sebabnya hal-hal selalu jatuh ke bawah. Ternyata gaya gravitasi - ini adalah kasus khusus dari gaya gravitasi. Newton membawa salah satu formula utama untuk menemukan sebuah gaya tarik antara dua benda. Ini terlihat demikian: F = G * (m ₁ x m ₂₎ / R ^2.

Apa percepatan gravitasi?

Tubuh, yang dibebaskan dari ketinggian tertentu, selalu terbang di bawah gaya gravitasi. Gerakan tubuh di bawah pengaruh gravitasi vertikal ke atas dan ke bawah dapat dijelaskan oleh persamaan di mana dasar konstan akan nilai percepatan "g". Nilai ini ditentukan secara eksklusif oleh gaya gravitasi, dan nilainya kira-kira sama dengan 9,8 m / s ^2. Ternyata tubuh dilemparkan dari ketinggian nol kecepatan awal, akan bergerak turun dengan nilai percepatan "g".

Gerakan tubuh bawah aksi gravitasi: rumus untuk memecahkan

Rumus dasar gravitasi temuan adalah sebagai berikut: F _gravitasi = m x g, di mana m - adalah massa tubuh di mana tindakan kekuatan, dan "g" - jatuh percepatan bebas (untuk menyederhanakan tugas-tugas itu dianggap sama dengan 10 m / s ²⁾ .

Ada beberapa rumus yang digunakan untuk menemukan diketahui tertentu dengan gerak bebas dari tubuh. Sebagai contoh, untuk menghitung lintasan yang dilalui oleh tubuh, perlu untuk menggantikan nilai-nilai yang dikenal dalam formula ini: S = V ₀ x t + x t ^2/2 (jalan sama dengan jumlah produk dari kecepatan awal dikalikan dengan waktu dan percepatan pada saat kuadrat, dibagi 2).

Persamaan untuk menggambarkan gerak vertikal tubuh

Gerakan tubuh di bawah pengaruh gravitasi vertikal untuk persamaan, yaitu sebagai berikut: x = x ₀ + v ₀ x t + x t ^2/2 Menggunakan ungkapan ini, adalah mungkin untuk menemukan koordinat tubuh pada waktu yang diketahui. Hal ini diperlukan hanya untuk menggantikan nilai-nilai masalah yang diketahui: mulai lokasi, tingkat awal (jika tubuh tidak hanya dilepaskan, dan mendorong dengan kekuatan tertentu) dan percepatan, dalam hal ini adalah sama dengan percepatan g.

Dengan cara yang sama dapat ditemukan dan kecepatan tubuh yang bergerak di bawah aksi gravitasi. Ekspresi untuk menemukan jumlah yang tidak diketahui setiap saat: v = v ₀ + g x t (nilai awal dari kecepatan mungkin sama dengan nol, maka kecepatan akan sama dengan produk dari percepatan gravitasi dengan nilai waktu yang tubuh membuat gerakan).

Gerakan tubuh bawah aksi gravitasi: tantangan dan solusi

Dalam memecahkan banyak masalah yang terkait dengan gravitasi, kami sarankan rencana berikut:

1. Menentukan sendiri kerangka inersia nyaman acuan biasanya dibuat untuk memilih bumi karena memenuhi banyak persyaratan ISO.
2. Menggambar gambar kecil atau gambar, yang menggambarkan kekuatan utama yang bekerja pada tubuh. Gerakan tubuh di bawah pengaruh gravitasi mengasumsikan sketsa atau diagram yang menunjukkan arah di mana tubuh bergerak, jika ia bertindak percepatan sama dengan g.
3. Kemudian pilih arah untuk proyek kekuatan dan percepatan yang diperoleh.
4. Rekam jumlah yang tidak diketahui dan menentukan arah mereka.
5. Akhirnya, dengan menggunakan rumus di atas untuk memecahkan masalah, untuk menghitung semua tidak diketahui dengan menggantikan data ke dalam persamaan untuk menemukan percepatan dan jarak yang ditempuh.

solusi turnkey tugas yang mudah

Ketika datang ke sebuah fenomena seperti gerakan tubuh di bawah aksi gravitasi, untuk menentukan bagaimana praktis cara untuk memecahkan tugas bisa sulit. Namun, ada beberapa trik menggunakan yang Anda dapat dengan mudah memecahkan bahkan tugas yang paling sulit. Jadi, kami menjelaskan kepada contoh hidup bagaimana memecahkan ini atau masalah itu. Mari kita mulai dengan yang mudah untuk memahami masalah.

Sebuah badan dilepaskan dari ketinggian 20 m tanpa kecepatan awal. Tentukan berapa banyak waktu yang mencapai permukaan bumi.

Solusinya: kita tahu jalur yang dilalui oleh tubuh, diketahui bahwa kecepatan awal sama dengan 0. Juga, kita dapat menentukan bahwa tubuh bertindak hanya pada gaya gravitasi, ternyata gerakan tubuh bawah aksi gravitasi, dan sehingga Anda harus menggunakan rumus ini: S = V ₀ x t + x t ^2/2. Karena dalam kasus kami a = g, kemudian setelah beberapa transformasi kita memperoleh persamaan berikut: S = g x t ² / 2. Sekarang masih satunya waktu ekspres melalui rumus ini, kami menemukan bahwa t ² = 2S / g. Mengganti nilai yang dikenal (dalam hal ini menganggap bahwa g = 10 m / s ²⁾ t ² = 2 x 20/10 = 4. Akibatnya, t = 2 s.

Jadi jawaban kami: tubuh jatuh ke tanah selama 2 detik.

Trick untuk memecahkan masalah dengan cepat, adalah sebagai berikut: dapat dilihat bahwa gerakan tubuh yang dijelaskan dalam masalah berikut terjadi dalam satu arah (vertikal ke bawah). Hal ini sangat mirip dengan gerak seragam dipercepat, karena tubuh tidak ada kekuatan lain selain gaya gravitasi (gaya hambatan udara diabaikan). Karena ini kita dapat menggunakan rumus untuk menemukan jalan yang mudah di GLBB, melewati pengaturan gambar gambar yang bekerja pada pasukan tubuh.

Contoh dari tugas-tugas yang lebih sulit

Sekarang mari kita lihat bagaimana cara terbaik untuk menyelesaikan masalah pada gerakan tubuh oleh gravitasi, jika tubuh tidak bergerak secara vertikal, tetapi memiliki gerakan yang lebih kompleks.

Misalnya, tugas berikutnya. Beberapa objek bergerak massa m dengan percepatan yang tidak diketahui menuruni bidang miring, koefisien gesekan sama dengan k. Menentukan nilai percepatan, yang tersedia selama gerak tubuh ketika α sudut kemiringan dikenal.

Solusi: Hal ini diperlukan untuk mengambil keuntungan dari rencana, yang dijelaskan di atas. Undian pertama menggambar bidang miring dengan citra tubuh dan semua gaya yang bekerja padanya. Ternyata bahwa ia memiliki tiga komponen: gaya gravitasi, gesekan dan gaya reaksi lantai. Ini terlihat persamaan umum sebagai kekuatan resultan: F _Gesekan + N + mg = ma.

Puncak utama dari masalah adalah kondisi sudut kemiringan α. Ketika memproyeksikan kekuatan pada sumbu sapi dan sumbu oy, kondisi ini harus diperhitungkan, maka kita mendapatkan ekspresi berikut: mg α x sin - F _gesekan = ma (axis sapi) dan N - mg x cos α = F _gesekan (untuk oy axis) .

F _gesekan dengan mudah dihitung dengan mencari gaya rumus gesekan, itu adalah sama dengan k x mg (koefisien gesekan dikalikan dengan produk dari berat dan percepatan gravitasi). Setelah semua perhitungan tetap hanya mengganti nilai yang diperoleh ke dalam rumus, kita mendapatkan persamaan yang disederhanakan untuk menghitung percepatan yang tubuh bergerak sepanjang bidang miring.