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:

Особенности речевого дыхания у детей с речевой патологией
Речевое дыхание ринолаликов неправильно. Их произношение строится на толчкообразных движениях воздушной струи через нос. Расходуется при этом очень много воздуха и ребенку приходится набирать снова воздух в легкие. Вдох у ринолалика достаточно глубокий и полный, но выдох, в связи с дефектом, очень ...

Психолого-педагогические основы творческой активности детей старшего дошкольного возраста
Определяя влияние устного народного творчества на формирование творческой активности детей старшего дошкольного возраста, мы обратились к философским работам по проблемам творческой активности и художественного творчества (Е.А.Ануфриев, Ю.Б.Борев, Ю.Ф.Бухалов, Г.Л.Ермаш, А.И.Лилов, Я.А.Пономарёв и ...

Содержание программы физического воспитания в школе, основанной на игре «волейбол»
Волейбол входит в программу по физической культуре в школе и является одним из средств решения основных задач физического воспитания учащихся: укрепления здоровья, формирования двигательных навыков и умений, развитие силы, быстроты, ловкости, гибкости. Волейбол как базовый вид спорта нашей программ ...