Vzorec pro výpočet času. Jak zjistit rychlost. Pojem fyzikální veličiny a vzorce.

28.01.2019 Vzdělání

Proměňme školní lekci fyziky ve vzrušující hru! V tomto článku bude naší hrdinkou vzorec "Rychlost, čas, vzdálenost." Budeme analyzovat každý parametr zvlášť, uvedeme zajímavé příklady.

Rychlost

Co je to "rychlost"? Můžete sledovat, jak jedno auto jede rychleji, jiné pomaleji; jeden člověk chodí rychle, druhý si dává na čas. Také cyklisté jezdí různou rychlostí. Ano! Je to rychlost. co se tím myslí? Samozřejmě vzdálenost, kterou člověk urazil. auto jelo nějakých řekněme 5 km/h. To znamená, že za 1 hodinu ušel 5 kilometrů.

Čas, vzdálenost? Začněme rychlostí. Podívejte se pozorně, v čem se to měří? Samozřejmě km/h, m/s. Existují další jednotky měření, například km / s (v kosmonautice), mm / h (v biochemii). Všimněte si, co je před a za znakem „/“. Za prvé to znamená "zlomek", což znamená, že v čitateli - mm, km, m, ve jmenovateli - h, s, min. Za druhé, vypadá to jako vzorec, že? Kilometry, metry - vzdálenost, délka a hodina, sekunda, minuta - čas. Tady je nápověda. Chcete-li si snáze zapamatovat, jak zjistit rychlost, nedívejte se na jednotky měření (km / h, m / s). jedním slovem:

Čas

Co je čas? Samozřejmě záleží na rychlosti. Čekáte například na prahu své matky a staršího bratra. Přicházejí z obchodu. Můj bratr dorazil mnohem dříve. Máma musela počkat dalších 5 minut Proč? Protože se pohybovali různou rychlostí. Abyste se do cíle dostali rychleji, musíte samozřejmě přidat rychlost: zrychlit tempo, více přitlačit „plyn“ v autě, zrychlit na kole. Jen když spěcháte, buďte opatrní a ostražití, abyste do někoho nebo něčeho nenarazili.

Rychlost má vodítko - km/h. Ale co s časem? Nejprve se čas měří v minutách, sekundách, hodinách. Vzorec „rychlost, čas, vzdálenost“ je zde transformován takto:

čas t[s, min., h]=S[m, mm, km]/v[m/s, mm/min, km/h].

Pokud zlomek převedete podle všech pravidel matematiky, zmenšíte parametr vzdálenost (délka), pak zbude jen vteřina, minuta nebo hodina.

Vzdálenost, ujetá vzdálenost

Bude se zde snadněji orientovat, nejspíš pro motoristy, kteří mají v autě počítadlo kilometrů. Budou schopni určit, kolik kilometrů ujeli, a také znají rychlost. Ale jelikož je pohyb nerovnoměrný, nebude možné nastavit přesný čas pohybu, pokud jen vezmeme

Vzorec dráhy (vzdálenosti) je součinem rychlosti a času. Nejpohodlnějším a nejdostupnějším parametrem je samozřejmě čas. Každý má hodinky. Rychlost chodce není striktně 5 km/h, ale přibližně. Proto zde může být chyba. V tomto případě si raději vezměte mapu oblasti. Dávejte pozor na jaké měřítko. Mělo by udávat, kolik kilometrů nebo metrů je v 1 cm. Připojte pravítko a změřte délku. Například z domova vede přímá cesta do hudební školy. Ukázalo se, že segment je 5 cm a na stupnici je označen 1 cm = 200 m. To znamená, že skutečná vzdálenost je 200 * 5 = 1000 m = 1 km. Jak dlouho urazíte tuto vzdálenost? Za půl hodiny? Technicky řečeno 30 minut = 0,5 h = (1/2) h. Pokud problém vyřešíme, ukáže se, že jdeme rychlostí 2 km/h. Vzorec „rychlost, čas, vzdálenost“ vám vždy pomůže problém vyřešit.

Nenechte si to ujít!

Radím vám, abyste nevynechali velmi důležité body. Když dostanete úkol, pečlivě se podívejte, v jakých měrných jednotkách jsou parametry uvedeny. Autor problému může podvádět. Zapíše zadané:

Muž ujel na kole 2 kilometry po chodníku za 15 minut. Nespěchejte, abyste problém okamžitě vyřešili podle vzorce, jinak dostanete nesmysl a učitel vám to nebude počítat. Pamatujte, že v žádném případě byste neměli dělat toto: 2 km / 15 min. Vaše jednotka měření bude km/min, nikoli km/h. Musíte dosáhnout toho druhého. Převeďte minuty na hodiny. Jak to udělat? 15 minut je 1/4 h nebo 0,25 h. Nyní můžete bezpečně 2 km/0,25 h=8 km/h. Nyní je problém vyřešen správně.

Tak snadno si zapamatujete vzorec „rychlost, čas, vzdálenost“. Stačí dodržovat všechna pravidla matematiky, věnovat pozornost měrným jednotkám v úloze. Pokud existují nuance, jako v příkladu diskutovaném výše, okamžitě převeďte podle očekávání na soustavu jednotek SI.

Všechny úkoly, ve kterých dochází k pohybu předmětů, jejich pohybu nebo rotaci, jsou nějak spojeny s rychlostí.

Tento pojem charakterizuje pohyb objektu v prostoru za určitý časový úsek – počet jednotek vzdálenosti za jednotku času. Je častým „hostem“ obou sekcí matematiky i fyziky. Původní těleso může měnit své umístění jak rovnoměrně, tak se zrychlením. V prvním případě je rychlost statická a během pohybu se nemění, ve druhém se naopak zvyšuje nebo snižuje.

Jak zjistit rychlost - rovnoměrný pohyb

Pokud rychlost těla zůstala nezměněna od začátku pohybu do konce dráhy, pak mluvíme o pohybu s konstantním zrychlením - rovnoměrný pohyb. Může být rovný nebo zakřivený. V prvním případě je trajektorie tělesa přímka.

Potom V=S/t, kde:

V je požadovaná rychlost,
S - ujetá vzdálenost (celková dráha),
t je celková doba pohybu.

Jak zjistit rychlost - zrychlení je konstantní

Pokud se objekt pohyboval se zrychlením, jeho rychlost se při pohybu měnila. V tomto případě výraz pomůže najít požadovanou hodnotu:

V \u003d V (začátek) + v, kde:

V (začátek) - počáteční rychlost objektu,
a je zrychlení těla,
t je celková doba cesty.

Jak zjistit rychlost - nerovnoměrný pohyb

V tento případ nastává situace, kdy tělo prochází různými částmi dráhy v různých časech.
S(1) - pro t(1),
S(2) - pro t(2) atd.

Na první sekci se pohyb odehrával v „tempu“ V(1), na druhé - V(2) a tak dále.

Chcete-li zjistit rychlost pohybu objektu (jeho průměrnou hodnotu), použijte výraz:

V= (S(l)+S(2))/(t(l)+t(2)).

Jak zjistit rychlost - rotace objektu

V případě rotace mluvíme o úhlové rychlosti, která určuje úhel, o který se prvek otočí za jednotku času. Požadovaná hodnota je označena symbolem ω (rad / s).

ω = Δφ/Δt, kde:

Δφ – předaný úhel (přírůstek úhlu),
Δt - uplynulý čas (čas pohybu - časový přírůstek).

Pokud je rotace stejnoměrná, požadovaná hodnota (ω) je spojena s takovým konceptem, jako je perioda rotace - jak dlouho bude trvat, než náš objekt udělá 1 úplnou otáčku. V tomto případě:

ω = 2π/T, kde:
π je konstanta ≈3,14,
T je období.

Nebo ω = 2πn, kde:
π je konstanta ≈3,14,
n je frekvence oběhu.

Se známou lineární rychlostí objektu pro každý bod na dráze pohybu a poloměrem kružnice, po které se pohybuje, bude potřeba najít rychlost ω následující výraz:

ω = V/R, kde:
V je číselná hodnota vektorové veličiny (lineární rychlost),
R je poloměr trajektorie tělesa.

Jak zjistit rychlost - přibližování a vzdalování se bodů

V takových úlohách by bylo vhodné používat termíny přibližovací rychlost a vzdálenostní rychlost.

Pokud objekty směřují k sobě, bude rychlost přiblížení (ústupu) následující:
V (přiblížení) = V(1) + V(2), kde V(1) a V(2) jsou rychlosti odpovídajících objektů.

Pokud jedno z těles dohání druhé, pak V (přiblížení) = V (1) - V (2), V (1) je větší než V (2).

Jak zjistit rychlost - pohyb na vodní ploše

Pokud se události odehrávají na vodě, pak se rychlost proudu (tj. pohyb vody vzhledem k pevnému břehu) přičte k vlastní rychlosti objektu (pohyb těla vzhledem k vodě). Jak spolu tyto pojmy souvisí?

V případě pohybu po proudu V=V(vlastní) + V(tech).
Pokud proti proudu - V \u003d V (vlastní) - V (průtok).

Pojem času odráží takové vlastnosti světa, jako je neustálý vývoj, jeho změna v lidské mysli. Procesy probíhají v určitém sledu, přičemž mají určitou dobu trvání.

Definice

Čas- fyzikální veličina, která odráží vlastnost hmotných procesů mít určitou dobu trvání, navazovat na sebe ve stanoveném sledu a vyvíjet se po etapách. Čas je označen písmenem t.

Vlastnosti času jako fyzikální veličiny

Čas je neoddělitelný od hmoty a jejího pohybu, protože je její formou existence. O čase samotném nemá smysl mluvit, protože kromě hmotných procesů ztrácí tok času smysl. Teprve studium procesů probíhajících v hmotném světě a jejich vzájemných vztahů činí pojem času fyzicky smysluplným.

V řadě procesů probíhajících v přírodě zaujímají zvláštní místo opakující se procesy (opakování dnů a nocí, dýchání, pohyb hvězd po obloze atd.). Studium a porovnávání podobných procesů mezi sebou vede k myšlence trvání hmotných procesů, porovnání jejich trvání vede k myšlence jejich měření.

Standard měření je periodický proces, který se nazývá hodiny. Existují referenční systémy, ve kterých je možné zavést jednotný čas s dostatečnou přesností pro praxi. Zavedení společného času je dobře potvrzeno experimentem. Teorie umožňuje předpovídat odchylky společného času, které lze empiricky ověřit.

Doba trvání fyzikálního procesu, který nastane v určitém bodě, je určena pomocí hodin, které jsou umístěny ve stejném bodě. V tomto případě se používá přímé srovnání, porovnávají se doby trvání procesů, které plynou v jednom bodě. Měření doby trvání se redukuje na stanovení začátku a konce uvažovaného procesu na stupnici procesu, která se bere jako referenční. V tomto případě se hovoří o zafixování odečtů hodin v době začátku a konce procesu, a to nemá nic společného se skutečným umístěním hodin (procesu) v uvažovaném bodě.

Paralelně se vyvíjela synchronizace hodin a studium zákonitostí šíření fyzikálních signálů, přičemž docházelo k vzájemnému zpřesňování a přidávání. Synchronizace se provádí pomocí signálů, které se šíří konečnou rychlostí. Tato metoda používá definici konstantní rychlosti: pokud signál přichází z bodu, kde hodiny ukazují t 0 , pohybující se rychlostí v=konst, pak když signál dorazí do bodu ve vzdálenosti s, hodiny v tomto bodě by měly ukázat čas.

Definice

okamžitá rychlost(nebo častěji jen rychlost) hmotného bodu je fyzikální veličina rovna první derivaci vektoru poloměru bodu vzhledem k času (t). Rychlost se obvykle označuje písmenem v. Toto je vektorová veličina. Matematicky je definice vektoru okamžité rychlosti zapsána takto:

Rychlost má směr udávající směr pohybu hmotného bodu a leží na tečně k trajektorii jeho pohybu. Modul rychlosti lze definovat jako první derivaci délky dráhy (s) s ohledem na čas: