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:

Теоретические предпосылки повышения эффективности систем патриотического воспитания военнослужащих
Начало советского периода российской истории характерно полным "сломом" системы воспитания патриотизма военнослужащих. В новых условиях она была заменена системой интернационального, классового воспитания, которая действовала до 1940 года. Неудачи войск в советско-финской войне, нарастани ...

История канадской образовательной системы
Первые канадские школы, которые были созданы по религиозным указам Французской Католической Церкви, датируются началом семнадцатого века. Высшее образование появилось в 1635 году в Квебеке. После передачи Канады из французской под британскую юрисдикцию в 1763 в системе образования начало выявляться ...

Изменения показателей физической подготовленности школьников 5-6 классов
Результаты тестирования юношей и девушек 5-6 классов, занимающихся физической культурой по разработанной (экспериментальная группа) и обычной (контрольная группа) программе приведены в 1, 2, 4 и 5 таблицах. Из представленных данных следует, что исходный уровень физической подготовленности примерно ...