Gerakan translasi dan rotasi

Progresif gerakan ini disebut padat, di mana setiap garis lurus yang ditarik pada benda ini bergerak namun tetap sejajar dengan arah awalnya.

Gerak translasi tidak sama dengan gerak lurus. Pada gerakan maju badan lintasan titik-titiknya dapat berupa garis lengkung apa saja.

Gerakan rotasi benda padat disekitarnya sumbu tetap itu disebut gerakan di mana dua titik milik tubuh (atau selalu terkait dengannya) tetap tidak bergerak sepanjang gerakan

Kecepatan- ini adalah perbandingan jarak yang ditempuh dengan waktu yang ditempuh jalur tersebut.
Kecepatannya sama adalah jumlah kecepatan awal dan percepatan dikalikan waktu.
Kecepatan adalah hasil kali kecepatan sudut dan jari-jari lingkaran.

v=S/t
v=v 0 +a*t
v=ωR

Percepatan suatu benda pada gerak dipercepat beraturan- ukuran, sama dengan rasionya perubahan kecepatan terhadap periode waktu terjadinya perubahan tersebut.

Percepatan tangensial (tangensial).– ini adalah komponen vektor percepatan yang diarahkan sepanjang garis singgung lintasan pada suatu titik tertentu dalam lintasan pergerakan. Percepatan tangensial mencirikan perubahan modulo kecepatan di gerakan lengkung.

Beras. 1.10. Percepatan tangensial.

Arah vektor percepatan tangensial τ (lihat Gambar 1.10) berimpit atau berlawanan dengan arah kecepatan linier. Artinya, vektor percepatan tangensial terletak pada sumbu yang sama dengan garis singgung lingkaran yang merupakan lintasan benda.

Akselerasi biasa adalah komponen vektor percepatan yang diarahkan sepanjang garis normal terhadap lintasan gerak pada suatu titik tertentu pada lintasan benda. Artinya, vektor percepatan normal tegak lurus terhadap kecepatan linier gerak (lihat Gambar 1.10). Percepatan normal mencirikan perubahan kecepatan dalam arah dan dilambangkan dengan huruf n. Vektor percepatan normal diarahkan sepanjang jari-jari kelengkungan lintasan.

Akselerasi penuh selama gerak lengkung, ia terdiri dari percepatan tangensial dan percepatan normal sepanjang aturan penjumlahan vektor dan ditentukan oleh rumus:

(menurut teorema Pythagoras untuk persegi panjang).

Arah percepatan total juga ditentukan aturan penjumlahan vektor:

Kecepatan sudut adalah besaran vektor yang sama dengan turunan pertama sudut rotasi suatu benda terhadap waktu:

ay=ωR

Akselerasi sudut adalah besaran vektor yang sama dengan turunan pertama kecepatan sudut terhadap waktu:

Gambar.3

Ketika suatu benda berputar pada sumbu tetap, vektor percepatan sudut ε diarahkan sepanjang sumbu rotasi menuju vektor pertambahan dasar kecepatan sudut. Selama gerak dipercepat, vektor ε searah dengan vektor ω (Gbr. 3), ketika diperlambat, arahnya berlawanan (Gbr. 4).

Gambar.4

Komponen percepatan tangensial a τ =dv/dt, v = ωR dan

Komponen akselerasi normal

Artinya hubungan antara linier (panjang lintasan s yang dilalui suatu titik sepanjang busur lingkaran berjari-jari R, kecepatan linier v, percepatan tangensial dan τ, percepatan biasa sebuah) dan nilai sudut(sudut rotasi φ, kecepatan sudut ω, percepatan sudutε) dinyatakan dengan rumus berikut:

s = Rφ, v = Rω, dan τ = R?, dan n = ω 2 R.
Jika gerak bolak-balik yang beraturan titik-titik di sekeliling lingkaran (ω=const)

ω = ω 0 ± ?t, φ = ω 0 t ± ?t 2 /2,
di mana ω 0 adalah kecepatan sudut awal.

Isi:

Akselerasi mencirikan laju perubahan kecepatan suatu benda yang bergerak. Jika kecepatan suatu benda tetap, maka benda tersebut tidak mengalami percepatan. Akselerasi hanya terjadi ketika kecepatan suatu benda berubah. Jika kecepatan suatu benda bertambah atau berkurang beberapa nilai konstan, maka benda tersebut bergerak bersama percepatan konstan. Percepatan diukur dalam meter per detik per detik (m/s2) dan dihitung dari nilai dua kecepatan dan waktu atau dari nilai gaya yang diterapkan pada benda.

Tangga

1 Perhitungan percepatan rata-rata pada dua kecepatan

1. 1 Rumus untuk menghitung percepatan rata-rata. Percepatan rata-rata suatu benda dihitung dari kecepatan awal dan akhir (kecepatan adalah kecepatan gerak dalam arah tertentu) dan waktu yang dibutuhkan benda untuk mencapai kecepatan akhirnya. Rumus untuk menghitung percepatan: a = Δv / Δt, dimana a adalah percepatan, Δv adalah perubahan kecepatan, Δt adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai kecepatan akhir.
   • Satuan percepatan adalah meter per sekon per sekon, yaitu m/s 2 .
   • Akselerasi adalah besaran vektor, yaitu ditentukan oleh nilai dan arah. Artinya adalah karakteristik numerik percepatan, dan arah adalah arah gerak benda. Jika benda melambat, maka percepatannya akan negatif.
2. 2 Definisi variabel. Anda bisa menghitung Δv Dan Δt sebagai berikut: Δv = vk - vn Dan Δt = t sampai - t n, Di mana v ke– kecepatan akhir, v n– kecepatan awal, untuk– terakhir kali, t n – waktu mulai.
   • Karena percepatan mempunyai arah, selalu kurangi kecepatan awal dari kecepatan akhir; jika tidak, arah percepatan yang dihitung akan salah.
   • Jika waktu awal tidak diberikan dalam soal, maka diasumsikan tn = 0.
3. 3 Temukan percepatannya menggunakan rumus. Pertama, tulis rumus dan variabel yang diberikan kepada Anda. Rumus: . Kurangi kecepatan awal dengan kecepatan akhir, lalu bagi hasilnya dengan selang waktu (perubahan waktu). Anda akan mendapatkan percepatan rata-rata selama periode waktu tertentu.
   • Jika kelajuan akhir lebih kecil dari kelajuan awal, maka percepatannya adalah nilai negatif, yaitu tubuh melambat.
   • Contoh 1: Sebuah mobil dipercepat dari 18,5 m/s menjadi 46,1 m/s dalam waktu 2,47 s. Temukan percepatan rata-rata.
     • Tulis rumusnya: a = Δv / Δt = (vk - vn)/(tk - tn)
     • Tuliskan variabelnya: v ke= 46,1 m/s, v n= 18,5 m/s, untuk= 2,47 detik, t n= 0 detik.
     • Perhitungan: A= (46,1 - 18,5)/2,47 = 11,17 m/s 2 .
   • Contoh 2: Sebuah sepeda motor mulai mengerem dengan kecepatan 22,4 m/s dan berhenti setelah 2,55 s. Temukan percepatan rata-rata.
     • Tulis rumusnya: a = Δv / Δt = (vk - vn)/(tk - tn)
     • Tuliskan variabelnya: v ke= 0 m/s, v n= 22,4 m/s, untuk= 2,55 detik, t n= 0 detik.
     • Perhitungan: A= (0 - 22,4)/2,55 = -8,78 m/s 2 .

2 Perhitungan percepatan dengan gaya

1. 1 hukum kedua Newton. Menurut hukum kedua Newton, suatu benda akan mengalami percepatan jika gaya-gaya yang bekerja padanya tidak seimbang. Percepatan ini bergantung pada gaya total yang bekerja pada benda. Dengan menggunakan hukum kedua Newton, Anda dapat mengetahui percepatan suatu benda jika Anda mengetahui massa dan gaya yang bekerja pada benda tersebut.
   • Hukum kedua Newton dijelaskan dengan rumus: F res = m x a, Di mana potongan F– gaya resultan yang bekerja pada benda, M– berat badan, A– percepatan tubuh.
   • Gunakan satuan pengukuran saat mengerjakan rumus ini sistem metrik, yang massanya diukur dalam kilogram (kg), gaya dalam newton (N), dan percepatan dalam meter per detik per detik (m/s 2).
2. 2 Temukan massa tubuh. Untuk melakukan ini, letakkan tubuh di atas timbangan dan temukan massanya dalam gram. Jika Anda menganggap sangat badan besar, banyak cari di buku referensi atau di internet. Berat tubuh besar diukur dalam kilogram.
   • Untuk menghitung percepatan menggunakan rumus di atas, Anda perlu mengubah gram menjadi kilogram. Bagilah massa dalam gram dengan 1000 untuk mendapatkan massa dalam kilogram.
3. 3 Temukan gaya total yang bekerja pada tubuh. Gaya yang dihasilkan tidak seimbang dengan gaya lain. Jika dua gaya yang arahnya berbeda bekerja pada suatu benda, dan salah satunya lebih besar dari yang lain, maka arah gaya yang dihasilkan akan berimpit dengan arah gaya yang lebih besar. Percepatan terjadi ketika suatu gaya bekerja pada suatu benda yang tidak diimbangi oleh gaya lain dan menyebabkan perubahan kecepatan benda searah dengan gaya tersebut.
   • Misalnya, kamu dan kakakmu sedang tarik tambang. Anda menarik tali dengan gaya 5 N, dan saudara laki-laki Anda menarik tali tersebut (at arah berlawanan) dengan gaya sebesar 7 N. Gaya yang dihasilkan sebesar 2 N dan diarahkan ke saudaramu.
   • Ingatlah bahwa 1 N = 1 kg∙m/s 2.
4. 4 Susun ulang rumus F = ma untuk menghitung percepatan. Caranya, bagi kedua ruas rumus ini dengan m (massa) dan dapatkan: a = F/m. Jadi, untuk mencari percepatan, bagilah gaya dengan massa benda yang mengalami percepatan.
   • Gaya berbanding lurus dengan percepatan, yaitu lebih banyak kekuatan, bekerja pada tubuh, semakin cepat akselerasinya.
   • Massa berbanding terbalik dengan percepatan, yaitu lebih banyak massa tubuh, semakin lambat percepatannya.
5. 5 Hitung percepatan menggunakan rumus yang dihasilkan. Percepatan sama dengan hasil bagi gaya yang bekerja pada benda dibagi massanya. Gantikan nilai yang diberikan kepada Anda ke dalam rumus ini untuk menghitung percepatan benda.
   • Contoh: gaya sebesar 10 N bekerja pada benda bermassa 2 kg. Temukan percepatan tubuh.
   • a = F/m = 10/2 = 5 m/s 2

3 Menguji pengetahuan Anda

1. 1 Arah percepatan. Konsep ilmiah percepatan tidak selalu bertepatan dengan penggunaan nilai ini kehidupan sehari-hari. Ingatlah bahwa percepatan mempunyai arah; akselerasi dimiliki nilai positif, jika diarahkan ke atas atau ke kanan; percepatan bernilai negatif jika arahnya ke bawah atau ke kiri. Periksa solusi Anda berdasarkan tabel berikut:
2. 2 Arah kekuatan. Ingatlah bahwa percepatan selalu searah dengan gaya yang bekerja pada benda. Beberapa masalah memberikan data yang dimaksudkan untuk menyesatkan Anda.
   • Contoh: sebuah perahu mainan bermassa 10 kg bergerak ke utara dengan percepatan 2 m/s 2 . Angin bertiup masuk barat, bekerja pada perahu dengan gaya 100 N. Tentukan percepatan perahu ke arah utara.
   • Penyelesaian: Karena gaya tegak lurus terhadap arah gerak, maka gaya tersebut tidak mempengaruhi gerak pada arah tersebut. Jadi percepatan perahu ke arah utara tidak berubah dan sama dengan 2 m/s 2.
3. 3 Kekuatan yang dihasilkan. Jika beberapa gaya bekerja pada suatu benda sekaligus, carilah gaya yang dihasilkan, lalu lanjutkan menghitung percepatannya. Perhatikan soal berikut (dalam ruang dua dimensi):
   • Vladimir menarik (di sebelah kanan) sebuah wadah bermassa 400 kg dengan gaya 150 N. Dmitry mendorong (di sebelah kiri) sebuah wadah dengan gaya 200 N. Angin bertiup dari kanan ke kiri dan bekerja pada wadah tersebut. dengan gaya 10 N. Tentukan percepatan wadah tersebut.
   • Solusi: Kondisi masalah ini dirancang untuk membingungkan Anda. Ini sebenarnya sangat sederhana. Gambarlah diagram arah gaya, sehingga terlihat gaya sebesar 150 N mengarah ke kanan, gaya sebesar 200 N juga mengarah ke kanan, tetapi gaya sebesar 10 N mengarah ke kiri. Jadi gaya yang dihasilkan adalah: 150 + 200 - 10 = 340 N. Percepatannya adalah: a = F/m = 340/400 = 0,85 m/s 2.

Istilah “akselerasi” adalah salah satu dari sedikit istilah yang maknanya jelas bagi mereka yang berbicara bahasa Rusia. Ini menunjukkan kuantitas dimana vektor kecepatan suatu titik diukur dalam arahnya dan nilai numerik. Percepatan bergantung pada gaya yang diterapkan pada titik ini, berbanding lurus dengannya, tetapi berbanding terbalik dengan massa titik tersebut. Berikut adalah kriteria dasar cara mencari percepatan.

Titik awalnya adalah tempat percepatan diterapkan. Mari kita ingat bahwa itu dilambangkan dengan “a”. Dalam Sistem Satuan Internasional, satuan percepatan biasanya dianggap sebagai nilai yang terdiri dari indikator 1 m/s 2 (meter per detik kuadrat): percepatan yang setiap detiknya kecepatan suatu benda berubah sebesar 1 m per detik (1 m/s). Misalkan percepatan benda adalah 10 m/s 2. Artinya setiap sekon kecepatannya berubah sebesar 10 m/s. Artinya 10 kali lebih cepat jika percepatannya 1 m/s 2 . Dengan kata lain, kecepatan artinya kuantitas fisik, mengkarakterisasi jalur yang dilalui oleh tubuh di waktu tertentu.

Saat menjawab pertanyaan bagaimana mencari percepatan, Anda perlu mengetahui jalur gerak suatu benda, lintasannya lurus atau lengkung, dan kecepatannya seragam atau tidak rata. Relatif karakteristik terbaru. itu. kecepatan, harus diingat bahwa ia dapat berubah secara vektor atau modulo, sehingga memberikan percepatan pada gerak benda.

Mengapa rumus percepatan diperlukan?

Berikut adalah contoh cara mencari percepatan dari kecepatan jika benda tersebut mula-mula gerak dipercepat beraturan: perubahan kecepatan perlu dibagi dengan periode waktu terjadinya perubahan kecepatan. Akan membantu dalam menyelesaikan soal cara mencari percepatan, rumus percepatan a = (v -v0) / ?t = ?v / ?t, dimana kelajuan awal benda adalah v0, kelajuan akhir adalah v, maka interval waktu adalah?t.

Pada contoh spesifik tampilannya seperti ini: katakanlah sebuah mobil mulai bergerak, menjauh, dan dalam 7 sekon memperoleh kecepatan 98 m/s. Dengan menggunakan rumus di atas, percepatan mobil ditentukan, yaitu. mengambil data awal v = 98 m/s, v0 = 0, ?t = 7s, kita perlu mencari persamaan a. Inilah jawabannya: a=(v-v0)/ ?t =(98m/s – 0m/s)/7s = 14 m/s 2 . Kita mendapatkan 14 m/s 2.

Cari percepatan gravitasi

Cara mencari percepatan jatuh bebas? Prinsip pencarian sendiri terlihat jelas dalam contoh ini. Cukup dengan mengambil badan logam, mis. suatu benda yang terbuat dari logam, dipasang pada ketinggian yang dapat diukur dalam meter, dan dalam memilih ketinggian harus diperhitungkan hambatan udara, apalagi yang dapat diabaikan. Ketinggian optimal adalah 2-4 m. Sebuah platform harus dipasang di bawah, khusus untuk item ini. Sekarang Anda dapat memutuskan sambungan tubuh logam dari braket. Secara alami, ia akan mulai jatuh bebas. Waktu pendaratan jenazah harus dicatat dalam hitungan detik. Itu saja, Anda bisa mengetahui percepatan suatu benda saat jatuh bebas. Untuk melakukan ini, ketinggian tertentu harus dibagi dengan waktu terbang benda. Hanya saja kali ini harus dibawa ke pangkat kedua. Hasil yang diperoleh harus dikalikan dengan 2. Ini akan menjadi percepatan, atau lebih tepatnya, nilai percepatan benda saat jatuh bebas, dinyatakan dalam m/s 2 .

Anda dapat menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan gravitasi. Setelah mengukur berat badan dalam kg dengan timbangan, amati presisi ekstrim, lalu gantungkan badan ini pada dinamometer. Hasil gravitasi yang dihasilkan akan dalam satuan Newton. Membagi gaya gravitasi dengan massa benda yang baru saja digantung pada dinamometer menghasilkan percepatan gravitasi.

Percepatan ditentukan oleh pendulum

Akan membantu menetapkan percepatan jatuh bebas dan pendulum matematika. Ini adalah benda yang dipasang dan digantung pada seutas benang dengan panjang yang cukup, yang telah diukur sebelumnya. Sekarang kita perlu membuat pendulum berosilasi. Dan gunakan stopwatch untuk menghitung jumlah getaran dalam waktu tertentu. Kemudian bagi jumlah osilasi yang tercatat ini dengan waktu (dalam satuan detik). Angka yang diperoleh setelah pembagian dipangkatkan dua, dikalikan dengan panjang benang pendulum dan angka 39,48. Hasil: percepatan jatuh bebas ditentukan.

Instrumen untuk mengukur percepatan

Masuk akal untuk menyelesaikan ini blok informasi tentang percepatan yang diukur dengan perangkat khusus: akselerometer. Mereka mekanik, elektromekanis, listrik dan optik. Kisaran yang dapat mereka tangani adalah dari 1 cm/s 2 hingga 30 km/s 2 , yang berarti O,OOlg - 3000 g. Jika Anda menggunakan hukum kedua Newton, Anda dapat menghitung percepatan dengan mencari hasil bagi gaya F yang bekerja pada benda tersebut suatu titik dibagi massanya m: a=F/m.

ruang Wilson.

Ruang Wilson (Gbr. 38.1) ditemukan oleh fisikawan Skotlandia Charles Wilson pada tahun 1910–1912. dan merupakan salah satu instrumen pertama untuk merekam partikel bermuatan. Pengoperasian kamera didasarkan pada sifat kondensasi tetesan air pada ion yang terbentuk di sepanjang lintasan (jejak) partikel. Munculnya ruang awan tidak hanya memungkinkan untuk melihat jejak partikel, tetapi juga memungkinkan untuk “mengenali” partikel-partikel ini (muatan, energi), dan juga menyediakan banyak materi baru, yang menjadi dasar bagi beberapa penemuan penting.

Gambar 38.1.

Prinsip pengoperasian ruang cloud cukup sederhana. Diketahui bahwa jika tekanan parsial uap air melebihi tekanan saturasinya pada suhu tertentu, kabut dan embun dapat terbentuk. Indikator kejenuhan berlebih S adalah rasio tekanan parsial terhadap tekanan saturasi pada suhu tertentu. Untuk kondensasi spontan uap ke dalam udara bersih diperlukan indikator yang bagus kekenyangan ( S~ 10), namun jika terdapat partikel asing di udara yang dapat berfungsi sebagai pusat kondensasi, maka pembentukan mikrodroplet dapat dimulai pada nilai yang lebih rendah S.

Partikel terbentuk selama peluruhan radioaktif, memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi jumlah besar molekul gas yang membentuk medium. Ion-ion yang terbentuk selama lewatnya partikel secara efektif menarik molekul air karena asimetri distribusi muatan dalam molekul-molekul tersebut. Jadi, partikel yang dilepaskan selama peluruhan radioaktif, yang terbang melalui media jenuh, akan meninggalkan jejak tetesan air. Hal ini dapat dilihat dan difoto pada pelat fotografi di ruang awan.

Ruang awan adalah silinder berisi alkohol dan uap air. Ruang tersebut memiliki piston, ketika diturunkan dengan cepat karena ekspansi adiabatik, suhu turun dan uap menjadi mudah mengembun (indeks jenuh 1< S< 10). Влетающие через отверстие в камере частицы вызывают ионизацию молекул среды, то есть появление туманного следа – трека частицы. Вследствие того, что частицы обладают energi yang berbeda, ukuran dan muatan, jejak dari partikel yang berbeda terlihat berbeda. Misalnya, lintasan sebuah elektron tampak lebih tipis dan terputus-putus dibandingkan lintasan yang diperoleh dari lintasan partikel alfa yang jauh lebih masif.