Совет 1: Чем отличаются скорость и ускорение

Согласно первому закону механики, всякое тело стремится сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, что по сути одно и то же. Но такая безмятежность возможна разве что в космосе.



Возможна скорость без ускорения, но невозможно ускорение без скорости. При равномерном прямолинейном движении физическое тело обладает постоянной скоростью, ускорение в данных условиях равно нулю. В реальном мире на тело действует множество разных сил, под влиянием которых равномерность перемещения нарушается. Сила торможения вызывает появление отрицательного ускорения, приводящего к уменьшению скорости. Характер движения меняется на ускоренный/замедленный с постоянным или переменным ускорением.

Скорость в прямолинейном равномерном движении показывает зависимость пройденного пути от времени и численно равна расстоянию за единицу времени. Ускорение демонстрирует характер изменения скорости на участке пути во время ускоренного/замедленного перемещения объекта в пространстве. Связь параметров «путь»-«время»-«скорость» линейная, а ускорение является квадратичной функцией аргумента «время».

При постоянно меняющихся характеристиках процесса движения тела появляется необходимость в таком параметре, как мгновенная скорость. Эта величина определяется как первая производная функции S=F(t), т.е. v=F'(t), где: S — путь, t — время, v — скорость.

Ускорение — вторая производная функции S=F(t), следовательно, a=F''(t) или а=v'(t), где а — ускорение.

В случае равномерного прямолинейного движения общий вид формулы, описывающей такое движение, представляет уравнение прямой: S=v*t+v₀, где v₀ - начальная скорость. Скорость такого движения имеет постоянное значение. Производная константы равна нулю, и ускорения нет.

В случае произвольного криволинейного движения вектор скорости в каждый момент времени направлен по касательной к траектории, а положение вектора ускорения совпадает с вектором изменения скорости, который определяется как векторная разность мгновенной и нулевой скоростей. Нулевой скоростью считается значение данного параметра в момент начала ускоренного движения.

В частном случае движения по окружности ускорение направлено к центру, скорость совпадает с касательной. Векторы скорости и ускорения взаимно перпендикулярны.


Совет 2: Как вычислить первую космическую скорость

Первая космическая скорость - это скорость, при которой объект может стать искусственным спутником Земли. Ее величину (примерно 8 км/с) знает любой школьник. При этом многие забывают, что скорость имеет не только величину, но и направление.
Инструкция
1
Если некоторое тело разогнать до даже очень большой скорости в вертикальном направлении, то израсходовав запасы кинетической энергии, оно все равно вернется назад. Причина – отсутствие в этом направлении каких-либо сил кроме земного притяжения. Значит должна быть сила, противодействующая силе тяжести. Такая сила имеет место, если тело участвует во вращательном движении относительно Земли (точнее ее центра). При таком движении возникает центростремительное ускорение, создающее силу, направленную противоположно тяготению.
2
Теперь вы вправе сделать вывод о том, что рассматриваемая скорость направлена по касательной к окружности, по которой движется тело. Она называется линейной скоростью вращательного движения. Если масса тела m, то соответствующая центробежная сила Fц=m(v^2/L), где L – расстояние от центра Земли до тела. Если пользоваться высотой h удаления тела от поверхности, то L=R+h (R – радиус Земли).
3
Гравитационная сила притяжения двух масс γ(Mm/L^2)=γ(Mm/(R+h)^2), где γ – гравитационная постоянная. Приравняйте ее центробежной силе (см. рис. 1). Получите γ(Mm/(R+h)^2)= m(v^2/(R+h)). Проведите сокращения и найдите v. v=√(γM/(R+h). Теперь учтите, что h пренебрежимо мало по сравнению с R или R+h≈R. Учтите и то, что ускорение свободного падения g=γМ/R^2. Тогда v=√(gR). R=6357*(10^3) м, g=9,81 м/с^2 и тогда v≈7,91 км/с.
Как вычислить первую космическую <strong>скорость</strong>
4
Вместе тем, при завершении решения задачи о первой космической скорости не может не возникнуть вопрос о том, как быть с высотой h? Действительно, в окончательном расчете эта величина не участвовала. Дело в том, что даже те высоты, на которых летают околоземные космические аппараты, слишком малы по сравнению с радиусом земли. Да и массы их так же ничтожны в сравнении с массой нашей планеты. Тем не менее, к h остается главное требование. Больше толщины атмосферы. В плотных ее слоях тела с такими скоростями просто сгорают.
Источники:
  • Никеров В.Л. Физика. Современный курс. М.: - 2011, 452 с.
Источники:
  • ускорение скорость
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше