Урок №2 Тема: Ускорение

Урок №2
Тема: ускорение
Ускорение – это величина, которая характеризует быстроту изменения скорости.
Например, автомобиль, трогаясь с места, увеличивает скорость движения, то есть
движется ускоренно. Вначале его скорость равна нулю. Тронувшись с места, автомобиль
постепенно разгоняется до какой-то определённой скорости. Если на его пути загорится
красный сигнал светофора, то автомобиль остановится. Но остановится он не сразу, а за
какое-то время. То есть скорость его будет уменьшаться вплоть до нуля – автомобиль
будет двигаться замедленно, пока совсем не остановится. Однако в физике нет термина
«замедление». Если тело движется, замедляя скорость, то это тоже будет ускорение тела,
только со знаком минус (как вы помните, скорость – это векторная величина).
Среднее ускорение
Среднее ускорение> – это отношение изменения скорости к промежутку времени, за
который это изменении произошло. Определить среднее ускорение можно формулой:
где – вектор ускорения.
Направление вектора ускорения совпадает с направлением изменения скорости Δ = (здесь 0 – это начальная скорость, то есть скорость, с которой тело начало ускоряться).
0
В момент времени t1 (см. рис 1.8) тело имеет скорость 0. В момент времени t2 тело имеет
скорость . Согласно правилу вычитания векторов найдём вектор изменения скорости Δ
= - 0. Тогда определить ускорение можно так:
Рис. 1.8. Среднее ускорение.
В СИ единица ускорения – это 1 метр в секунду за секунду (или метр на секунду в
квадрате), то есть
Метр на секунду в квадрате равен ускорению прямолинейно движущейся точки, при
котором за одну секунду скорость этой точки увеличивается на 1 м/с. Иными словами,
ускорение определяет, насколько изменяется скорость тела за одну секунду. Например,
если ускорение равно 5 м/с2, то это означает, что скорость тела каждую секунду
увеличивается на 5 м/с.
Мгновенное ускорение
Мгновенное ускорение тела (материальной точки) в данный момент времени – это
физическая величина, равная пределу, к которому стремится среднее ускорение при
стремлении промежутка времени к нулю. Иными словами – это ускорение, которое
развивает тело за очень короткий отрезок времени:
Направление ускорения также совпадает с направлением изменения скорости Δ при
очень малых значениях промежутка времени, за который происходит изменение скорости.
Вектор ускорения может быть задан проекциями на соответствующие оси координат в
данной системе отсчёта (проекциями аХ, aY, aZ).
При ускоренном прямолинейном движении скорость тела возрастает по модулю, то есть
v2 > v1
а направление вектора ускорения совпадает с вектором скорости
2.
Если скорость тела по модулю уменьшается, то есть
v2 < v1
то направление вектора ускорения противоположно направлению вектора скорости 2.
Иначе говоря, в данном случае происходит замедление движения, при этом ускорение
будет отрицательным (а < 0). На рис. 1.9 показано направление векторов ускорения при
прямолинейном движении тела для случая ускорения и замедления.
Рис. 1.9. Мгновенное ускорение.
При движении по криволинейной траектории изменяется не только модуль скорости, но и
её направление. В этом случае вектор ускорение представляют в виде двух составляющих
(см. следующий раздел).
Тангенциальное ускорение
Тангенциальное (касательное) ускорение – это составляющая вектора ускорения,
направленная вдоль касательной к траектории в данной точке траектории движения.
Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю при
криволинейном движении.
Рис. 1.10. Тангенциальное ускорение.
Направление вектора тангенциального ускорения τ (см. рис. 1.10) совпадает с
направлением линейной скорости или противоположно ему. То есть вектор
тангенциального ускорения лежит на одной оси с касательной окружности, которая
является траекторией движения тела.
Нормальное ускорение
Нормальное ускорение – это составляющая вектора ускорения, направленная вдоль
нормали к траектории движения в данной точке на траектории движения тела. То есть
вектор нормального ускорения перпендикулярен линейной скорости движения (см. рис.
1.10). Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению и
обозначается буквой n. Вектор нормального ускорения направлен по радиусу кривизны
траектории.
Полное ускорение
Полное ускорение при криволинейном движении складывается из тангенциального и
нормального ускорений по правилу сложения векторов и определяется формулой:
(согласно теореме Пифагора для прямоугольно прямоугольника).
Направление полного ускорения также определяется правилом сложения векторов:
=
τ
+
n
Вопросы для закрепления изученного материала :
1.Что такое ускорение ?
2.Какие бывают ускорения?
Домашнее задание : Выучить ст. 130-140 учебника