Векторные треугольники скоростей и перемещений в задачах

Кинематика изучает „геометрию” движения - математическое описание движения без анализа причин, его вызывающих. Другими словами, без выяснения вопроса, почему рассматриваемое движение происходит именно так, а не иначе, устанавливается математическое соотношение между его различными характеристиками, такими как перемещение, пройденный путь, скорость, ускорение, время движения.

При движении тела (материальной точки) его перемещение можно рассматривать как геометрическую сумму нескольких последовательных перемещений, например,

. (2.1 1)

Соответствующий (2.1 1) многоугольник (треугольник) перемещений представлен на рис.1. Изменение скорости тела

; (2.1 2)

этому выражению соответствует треугольник скоростей (рис.2).

Если тело движется с постоянным по величине и направлению ускорением , то выражение для скорости в любой момент t времени имеет вид:

; (2.1 3)

где при t = 0. В общем случае направления векторов начальной скорости и ускорения могут не совпадать. Треугольник скоростей, соответствующий выражению (2.1 3), приведен на рис.3. Вектор перемещения при этом определяется следующим образом:

. (2.1 4)

Рисунок 1. Рисунок 2. Рисунок 3.

Векторные треугольники перемещений представлены на рис.4 - 6.

Рисунок 4. Рисунок 5. Рисунок 6.

Наиболее эффективно применение векторного способа, основанного на построении векторных треугольников скоростей и перемещений, в тех случаях, когда известны направления векторов ускорения и одной из скоростей (например, начальной). Это относится, в частности, к задачам о движении тепа под действием сипы тяжести.

При движении двух тел (материальных точек), зная их перемещения и относительно некоторой системы отсчета, можно вычислить перемещение второго тепа относительно первого:

. (2.1 5)

Разность скоростей теп (относительная скорость) определяется при этом выражением:

, (2.1 6)

соответствующим закону сложения скоростей Галилея:

, (2.1 7)

где и v2 - скорости первого и второго теп в неподвижной системе отсчета ("неподвижность" системы относительна), - скорость второго тела относительно первого. Векторные треугольник и параллелограммы скоростей, соответствующие формулам (2.1 6) и (2.1 7), представлены на рисунке 7.

Педагогические заметки:

Общее понятие патриотизма
Понимание патриотизма имеет глубокую теоретическую традицию, уходящую корнями в глубь веков. Уже у Платона имеются рассуждения о том, что родина дороже отца и матери. В более разработанном виде любовь к отечеству, как высшая ценность, рассматривается в трудах таких мыслителей, как Макиавелли, Крижа ...

Опыт организации молодежного досуга в России
Экономические и социальные изменения в 90-е годы затронули практически все сферы жизни российского общества в целом и каждую их его социальных страт. До конца 1980-х годов государство однозначно предопределяло не только идеологию, но и репертуар всех учреждений художественного воспитания, театров, ...

Основные организационные принципы профориентационной работы педагога дополнительного образования
Для простоты и удобства все основные организационные принципы профориентационной работы педагога ДО можно представить в виде таблицы (табл. 1). Чтобы лучше понять сущность каждого принципа, выделяются «золотая середина» (сам принцип) и «крайности», между которыми этот принцип находится. Главная про ...