Тест по физике Прямолинейное равномерное движение 9 класс

Тест по физике Прямолинейное равномерное движение 9 класс с ответами. Тест включает в себя 2 варианта. В каждом варианте по 6 заданий.

Вариант 1

1. Укажите, в каких из приведённых ниже примеров движение тела можно принять за равномерное.

А) движение парашютиста с раскрытым парашютом в безветренную погоду
Б) движение шарика, брошенного вертикально вверх

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

2. Тело начало двигаться против оси ОХ со скоростью 1,2 м/с из точки с координатой 2,3 м. Уравнение, с помощью которого можно определить координату тела в произвольный момент времени, имеет вид

1) х = −2,3 + 1,2t
2) x = −2,3 − 1,2t
3) х = 2,3 − 1,2t
4) х = 2,3 + 1,2t

3. На рисунке представлен график зависимости коор­динаты прямолинейно движущегося тела от вре­мени.

Определите по графику модуль средней скорости движения тела за первые 4 с.

4. Два тела движутся прямолинейно. На рисунке изображены графики зависимости координат этих тел от времени.

Выберите из предложенного перечня два верных утверждения.

1) моду ль скорости тела I равен модулю скорости тела II
2) оба тела движутся в одном направлении
3) модуль скорости тела I равен 10 м/с
4) модуль скорости тела II равен 15 м/с
5) тело II движется в направлении, противопо­ложном направлению оси ОХ

5. Запишите кратко условие задачи и решите её.

Даны уравнения движения двух тел, движущихся прямолинейно: х₁ = 6 − 2t (м) и х₂ = 8t (м). Определи­те координату второго тела в момент времени, когда первое тело окажется в начале координат.

6. Можно ли утверждать, что движение тела было равномерным, если за каждую минуту своего движения тело проходило 1,2 км? Ответ поясните.

Вариант 2

1. Укажите, в каких из приведённых ниже примеров движение тела можно принять за равномерное.

А) падение камня с небольшой высоты
Б) движение Земли вокруг Солнца

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

2. Тело начало двигаться со скоростью 0,8 м/с, направленной по оси Х, из точки с координатой −6 м. Урав­нение, с помощью которого можно определить коор­динату тела в произвольный момент времени, имеет вид

1) х = −6 + 0,8t
2) х = −6 − 0,8t
3) х = 6 − 0,8t
4) х = 6 + 0,8t

3. На рисунке представлен график зависимости коор­динаты прямолинейно движущегося тела от времени.

Определите по графику модуль средней скорости движения тела за первые 5 с.

4. Два тела движутся прямолинейно. На рисунке изо­бражены графики зависимости координат этих тел от времени.

Выберите из предложенного перечня два верных ут­верждения.

1) модуль скорости тела I равен 10 м/с
2) за 4 с тело I переместилось на 30 м

3) скорость тела II больше скорости тела I на 5 м/с
4) в момент времени, когда тело I начало движение, тело II было на расстоянии 10 м от начала от­счёта
5) оба тела движутся в одном направлении

5. Запишите кратко условие задачи и решите её.

Даны уравнения движения двух тел, движущихся прямолинейно: х₁ = −4 + 8t (м) и х₂ = 20 − 4t (м). Определите координату тел в момент их встречи.

6. Можно ли утверждать, что движение тела было равномерным, если за каждую секунду своего прямо­линейного движения тело проходило 1 м? Ответ по­ясните.

Ответы на тест по физике Прямолинейное равномерное движение 9 класс
Вариант 1
1-1
2-3
3. 10 м/с
4. 1 5
5. 24 м
6. Нельзя. Хоть тело и проходит за равные промежутки времени одинаковое расстояние, но мы ничего не знаем о его скорости.

Вариант 2
1-2
2-1
3. 8 м/с
4. 3 5
5. 12 м
6. Нельзя. Хоть тело и проходит за равные промежутки времени одинаковое расстояние, но мы ничего не знаем о его скорости.

Скачать
Тест Прямолинейное равномерное движение 9 класс
(148 Кб, pdf)

Тест по физике на тему «прямолинейное равномерное и равноускоренное движение».

Прямолинейное равномерное движение Тс 1 перемещение скорость равномерное прямолинейное движение

Равномерное движение – это движение с постоянной скоростью, то есть когда скорость не изменяется (v = const) и ускорения или замедления не происходит (а = 0).

Прямолинейное движение – это движение по прямой линии, то есть траектория прямолинейного движения – это прямая линия.

Равномерное прямолинейное движение – это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения. Например, если мы разобьём какой-то временной интервал на отрезки по одной секунде, то при равномерном движении тело будет перемещаться на одинаковое расстояние за каждый из этих отрезков времени.

Скорость равномерного прямолинейного движения не зависит от времени и в каждой точке траектории направлена также, как и перемещение тела. То есть вектор перемещения совпадает по направлению с вектором скорости. При этом средняя скорость за любой промежуток времени равна мгновенной скорости:

V cp = v

Пройденный путь при прямолинейном движении равен модулю перемещения. Если положительное направление оси ОХ совпадает с направлением движения, то проекция скорости на ось ОХ равна величине скорости и положительна:

V x = v, то есть v > 0

Проекция перемещения на ось ОХ равна:

S = vt = x – x 0

где x 0 – начальная координата тела, х – конечная координата тела (или координата тела в любой момент времени)

Уравнение движения , то есть зависимость координаты тела от времени х = х(t), принимает вид:

Х = x 0 + vt

Если положительное направление оси ОХ противоположно направлению движения тела, то проекция скорости тела на ось ОХ отрицательна, скорость меньше нуля (v

Х = x 0 — vt

Зависимость проекции скорости тела от времени показана на рис. 1.11. Так как скорость постоянна (v = const), то графиком скорости является прямая линия, параллельная оси времени Ot.

Рис. 1.11. Зависимость проекции скорости тела от времени при равномерном прямолинейном движении.

Проекция перемещения на координатную ось численно равна площади прямоугольника ОАВС (рис. 1.12), так как величина вектора перемещения равна произведению вектора скорости на время, за которое было совершено перемещение.

Рис. 1.12. Зависимость проекции перемещения тела от времени при равномерном прямолинейном движении.

График зависимости перемещения от времени показан на рис. 1.13. Из графика видно, что проекция скорости равна

V = s 1 / t 1 = tg α

где α – угол наклона графика к оси времени.Чем больше угол α, тем быстрее движется тело, то есть тем больше его скорость (больший путь тело проходит за меньшее время). Тангенс угла наклона касательной к графику зависимости координаты от времени равен скорости:

Tg α = v

Рис. 1.13. Зависимость проекции перемещения тела от времени при равномерном прямолинейном движении.

Зависимость координаты от времени показана на рис. 1.14. Из рисунка видно, что

Tg α 1 > tg α 2

следовательно, скорость тела 1 выше скорости тела 2 (v 1 > v 2).

Tg α 3 = v 3

Если тело покоится, то графиком координаты является прямая, параллельная оси времени, то есть

Х = х 0

Рис. 1.14. Зависимость координаты тела от времени при равномерном прямолинейном движении.

Данное пособие включает тренировочные задания. тесты для самоконтроля, самостоятельные работы, контрольные работы и примеры решения типовых задач. Предлагаемые дидактические материалы составлены в полном соответствии со структурой и методологией учебника А. В. Перышкина, К. М. Гутник «Физика. 9 класс».

ТЗ-1. Путь и перемещение .
1. Укажите, в каком из приведенных ниже примеров тело можно считать материальной точкой:
а) Земля, движущаяся вокруг Солнца;
б) Земля, вращающаяся вокруг своей оси;
в) Луна, вращающаяся вокруг Земли;
г) Луна, на поверхности которой движется луноход;
д) молот, брошенный спортсменом;
е) спортивный молот, который изготавливают на станке.
2. Что определяет пассажир автобуса по цифрам на километровых столбах, установленных вдоль шоссе, — перемещение или пройденный автобусом путь?
3. На рисунке 1 изображены траектории полета снарядов.

Равны ли для этих движений пройденные снарядами пути? перемещения?
4. Тело, брошенное вертикально вверх из точки Л, упало в шахту (рис. 2). Чему равны пройденный телом путь и модуль перемещения, если АВ = 15 м, ВС — 18 м?
5. Спортсмену предстоит пробежать один круг (400 м). Чему равен модуль перемещения, если он: а) пробежал 200 м пути; б) финишировал? Дорожку стадиона считать окружностью.
6. Белка бежит внутри колеса, находясь на одной и той же высоте относительно пола. Равны ли путь и перемещение при таком движении?

Предисловие.
ТРЕНИРОВОЧНЫЕ ЗАДАНИЯ
ТЗ-1. Путь и перемещение.
ТЗ-2. Прямолинейное равномерное движение.
ТЗ-3. Относительность движения.
ТЗ-4. Прямолинейное равноускоренное движение.
ТЗ-5. Законы Ньютона.
ТЗ-6. Свободное падение тел.
ТЗ-7. Закон всемирного тяготения. Движение тела
ТЗ-8.Импульс тела. Закон сохранения импульса.
Закон сохранения энергии.
ТЗ-9. Механические колебания и волны. Звук.

ТЗ-10. Электромагнитное поле.
ТЗ-11. Строение атома и атомного ядра.
ТЕСТЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
ТС-1. Прямолинейное равномерное движение.
ТС-2. Прямолинейное равноускоренное движение.
ТС-3. Законы Ньютона.
ТС-4. Свободное падение тел.
ТС-5. Закон всемирного тяготения. Движение тела
по окружности. Искусственные спутники Земли..
ТС-6. Импульс тела. Закон сохранения импульса.
Закон сохранения энергии.
ТС-7. Механические колебания.
ТС-8. Механические волны. Звук.
ТС-9. Электромагнитное поле.
ТС-10. Строение атома и атомного ядра.
САМОСТОЯТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
СР-1. Путь и перемещение.
СР-2. Прямолинейное равномерное движение.
СР-3. Прямолинейное равномерное движение.
Графические задачи.
СР-4. Относительность движения.
СР-5. Прямолинейное равноускоренное движение..
СР-6. Прямолинейное равноускоренное движение.
Графические задачи.
СР-7. Законы Ньютона.
СР-8. Свободное падение тел.
СР-9. Закон всемирного тяготения.
Искусственные спутники Земли.
СР-10. Движение тела по окружности.
СР-11. Импульс тела. Закон сохранения импульса.
Закон сохранения энергии.
СР-12. Механические колебания.
СР-13. Механические волны. Звук.
СР-14. Электромагнитное поле.
СР-15. Строение атома и атомного ядра.
КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ
КР-1. Прямолинейное равноускоренное движение.
КР-2. Законы Ньютона.
КР-3. Закон всемирного тяготения. Движение тела
по окружности. Искусственные спутники Земли.
КР-4. Закон сохранения импульса.
Закон сохранения энергии.
КР-5. Механические колебания и волны.
КР-6. Электромагнитное поле.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ
Законы взаимодействия и движения тел.
Механические колебания и волны.
Электромагнитное поле.
ОТВЕТЫ
Тренировочные задания.
Тесты для самоконтроля.
Самостоятельные работы.
Контрольные работы.
Список литературы.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Физика, 9 класс, учебно-методическое пособие, Марон А. Е., Марон Е.А., 2014 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.

Существуют различные виды механического движения. В зависимости от формы траектории движение может быть прямолинейным или криволинейным. При движении скорость тела может оставаться постоянной или с течение времени изменяться. В зависимости от характера изменения скорости движение будет равномерным или неравномерным.

Прямолинейное движение – это движение, при котором траектория тела (точки) – прямая линия. Например, движение автомобиля по участку дороги, на котором нет подъемов, спусков, поворотов.

Равномерным прямолинейным движением называют движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути и направление движения не меняетс я.

Если сравнить равномерное движение нескольких тел, то можно отметить, что быстрота изменения их положения в пространстве может быть различной, что характеризуется физической величиной, которая называется скоростью.

Скоростью равномерного прямолинейного движения называют векторную физическую величину, равную отношению перемещения тела ко времени, за которое это перемещение произошло.

(1)

Единица скорости в СИ – метр в секунду (1м/ c ). За единицу скорости принимают скорость такого равномерного движения, при котором тело за 1 с совершает перемещение 1м .

При прямолинейном равномерном движении скорость не изменяется с течением времени.

Зная скорость равномерного движения, можно найти перемещение тела за любой промежуток времени:

(2)

При равномерном прямолинейном движении векторы скорости и перемещения направлены в одну сторону.

Основной задачей механики является определение положение тела в любой момент времени, то есть определение его координат. Уравнение движения – это зависимость координаты тела от времени при равномерном прямолинейном движении.

Тело совершило перемещение . Направим координатную осьX по направлению перемещения тела. x 0 – начальная координата тела, x – конечная координата тела.

Таким образом, координату тела при равномерном прямолинейном движении в любой момент времени можно определить, если известны его начальная координата и проекция скорости движения на ось Х . Проекции скорости и перемещения могут быть как положительными, так и отрицательными.

График зависимости модуля вектора скорости от времени при равномерном движении – это прямая, параллельная оси абсцисс. Действительно, с течением времени скорость при таком движении остается постоянной.

График зависимости скорости тела от времени при равномерном движении V=const

При прямолинейном равномерном движении модуль вектора перемещения численно равен площади под графиком перемещения к оси времени.

График зависимости перемещения тела, от времени при прямолинейном равномерном движении – это прямая, проходящая через начало координат. Причем чем круче проходит график перемещения, тем больше скорость движения тела.

График зависимости пути, пройденного телом, от времени

При прямолинейном равномерном движении модуль вектора скорости численно равен тангенсу угла наклона графика перемещения к оси времени.

Поскольку зависимость координаты тела от времени – линейная функция, то соответствующий график зависимости (график движения) представляет собой прямую линию. Пример построения такого графика показан на рисунке.

График зависимости координаты тела от времени

ТС -1 Прямолинейное равномерное движение.

I вариант .

1. Велосипедист, двигаясь равномерно, проезжает 20 м за 2 с. Определите, какой путь он проедет при движении с той же скоростью за 10 с.

А. 60 м. Б. 100 м. В. 150 м.

2
. На рисунке приведен график зависимости пути при движении велосипедиста от времени. Определите по этому графику путь, который проехал велосипедист в промежуток времени от 1 до 4 с.

3. По графику определите скорость движения велосипедиста в момент времени t =2 с.

4
. На рисунке представлены графики движения трех тел. Какое из этих тел движется с наибольшей по модулю скоростью в момент времени t =5 с?

5. По графику определите скорость движения первого тела в момент времени t =5 с.

А. 2 с, 5 м.

Б. 4 с, 10 м.

В. 5 с,15 м.

7. Запишите уравнение движения
второго тела по графику.

А.
.

Б.
.

В.
.

9. Катер плывет против течения реки. Какова скорость катера относительно берега, если скорость катера относительно воды 4 м/с, а скорость течения реки 3 м/с?

А. 7 м/с. Б. 5 м/с. В. 1 м/с.

10. Поезд прошел первые 40 км со скоростью 80 км/ч, а следующие 50 км – со скоростью 100 км/ч. Определите среднюю скорость поезда на всем пути.

А. 95 км/ч. Б. 85 км/ч. В. 90 км/ч.

ТС-1. Прямолинейное равномерное движение.

I
I вариант.

Автомобиль, двигаясь равномерно, проехал 50 м за 2с. Какой путь он проедет за 20 с, двигаясь с той же скоростью?

А
. 500 м. Б. 1000 м. В. 250 м.

2. Определите по графику зависимости пути от времени путь, пройденный телом за промежуток времени от 3 до 5 с.

По графику определите скорость движения тела в момент времени t =4 с.

4
. На рисунке представлены графики движения трех тел. Какое из этих тел движется с наименьшей скоростью в момент времени t =2 с.

5. По графику движения определите скорость движения второго тела в момент времени 6 с.

6. По графику движения определите время и место встречи первого и второго тел.

А. 2 с, 10 м.

Б. 1 с, 5 м.

7. Запишите уравнение движения первого тела по графику.

А.
.

Б.
.

В.
.

8. Движение тела описывается уравнением
. На каком из графиков представлена зависимость координаты этого тела от времени?

9. Эскалатор метро движется вниз со скоростью 0,7 м/с. Какова скорость пассажира относительно земли, если он идет вверх со скоростью 0,7 м/с относительно эскалатора?

А.0 м/с. Б. 1,4 м/с. В. 1 м/с.

10. Автомобиль проехал первые 20 км со скоростью 50 км/ч, а следующие 60 км – со скоростью 100 км/ч. Определите среднюю скорость автомобиля на всем пути.

А. 90 км/ч. Б. 80 км/ч. В. 70 км/ч.

6.2 Равномерное движение по окружности — физика

Раздел Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Описывать центростремительное ускорение и связывать его с линейным ускорением
• Описать центростремительную силу и связать ее с линейной силой
• Решение задач на центростремительное ускорение и центростремительную силу

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим учащимся освоить следующие стандарты:

• (4) Научные концепции. Учащийся знает и применяет законы, управляющие движением, в различных ситуациях. Ожидается, что студент:
  • (C) анализировать и описывать ускоренное движение в двух измерениях, используя уравнения, включая примеры снарядов и окружностей.
  • (D) рассчитать действие сил на объекты, включая закон инерции, связь между силой и ускорением и природу пар сил между объектами.

Кроме того, в Руководстве по физике для средней школы рассматривается содержание этого раздела лабораторной работы под названием «Круговое и вращательное движение», а также следующие стандарты:

• (4) Научные концепции. Учащийся знает и применяет законы, управляющие движением, в различных ситуациях. Ожидается, что студент:
  • (C) анализировать и описывать ускоренное движение в двух измерениях, используя уравнения, включая примеры снарядов и окружностей.

Основные термины раздела

центробежная сила

центростремительное ускорение

центростремительная сила

равномерное круговое движение

Центростремительное ускорение

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL] Проверьте равномерное круговое движение. Попросите учащихся привести примеры кругового движения. Просмотрите линейное ускорение.

В предыдущем разделе мы определили круговое движение. Простейшим случаем кругового движения является равномерное круговое движение, когда объект движется по круговой траектории на постоянной скорости . Обратите внимание, что, в отличие от скорости, линейная скорость объекта в круговом движении постоянно меняется, потому что он всегда меняет направление. Из кинематики мы знаем, что ускорение есть изменение скорости либо по величине, либо по направлению, либо по тому и другому. Следовательно, объект, совершающий равномерное круговое движение, всегда ускоряется, даже если величина его скорости постоянна.

Вы сами испытываете это ускорение каждый раз, когда едете в машине, когда она поворачивает за угол. Если вы держите руль неподвижно во время поворота и двигаетесь с постоянной скоростью, вы выполняете равномерное круговое движение. Что вы заметите, так это ощущение скольжения (или отбрасывания, в зависимости от скорости) от центра поворота. Это не реальная сила, действующая на вас — это происходит только потому, что ваше тело хочет продолжать движение по прямой линии (согласно первому закону Ньютона), в то время как автомобиль сворачивает с этой прямолинейной траектории. Внутри машины создается впечатление, что вас выталкивает из центра поворота. Эта фиктивная сила известна как центробежная сила. Чем круче кривая и чем больше ваша скорость, тем заметнее становится этот эффект.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL][AL] Продемонстрируйте круговое движение, привязав груз к веревке и вращая ее. Спросите учащихся, что произойдет, если вы внезапно перережете веревку? В каком направлении будет двигаться объект? Почему? Что это говорит о направлении ускорения? Попросите учащихся привести примеры случаев, когда они столкнулись с центростремительным ускорением.

На рис. 6.7 показан объект, движущийся по круговой траектории с постоянной скоростью. Направление мгновенной тангенциальной скорости показано в двух точках вдоль траектории. Ускорение направлено в сторону изменения скорости; в этом случае он указывает примерно на центр вращения. (Центр вращения находится в центре кругового пути). Если представить, что ΔsΔs становится все меньше и меньше, то ускорение будет равно точно по направлению к центру вращения, но этот случай сложно нарисовать. Мы называем ускорение объекта, движущегося в равномерном круговом движении, центростремительным ускорением a _c , потому что центростремительное означает поиск центра .

Рисунок 6.7 Показаны направления скорости объекта в двух разных точках, и видно, что изменение скорости ΔvΔv указывает примерно на центр кривизны (см. маленькую вставку). Для чрезвычайно малого значения ΔsΔs ΔvΔv указывает точно на центр круга (но это трудно нарисовать). Поскольку ac=Δv/Δtac=Δv/Δt, ускорение также направлено к центру, поэтому a _c называется центростремительным ускорением.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

См. рис. 6.7. На рисунке изображен объект, движущийся по круговой траектории с постоянной скоростью и направлением мгновенной скорости двух точек по траектории. Ускорение направлено в сторону изменения скорости и указывает на центр вращения. Это строго верно только тогда, когда ΔsΔs стремится к нулю.

Теперь, когда мы знаем, что направление центростремительного ускорения направлено к центру вращения, давайте обсудим величину центростремительного ускорения. Для объекта, движущегося со скоростью v по круговой траектории с радиусом r , модуль центростремительного ускорения равен

ac=v2r.ac=v2r.

Центростремительное ускорение больше на высоких скоростях и в крутых поворотах (меньший радиус), как вы, возможно, заметили, управляя автомобилем, потому что автомобиль фактически толкает вас к центру поворота. Но немного удивительно, что a _c пропорционально квадрату скорости. Это означает, например, что ускорение в четыре раза больше при движении по кривой на скорости 100 км/ч, чем на скорости 50 км/ч.

Мы также можем выразить a _c через величину угловой скорости. Подставляя v=rωv=rω в приведенное выше уравнение, мы получаем ac=(rω)2r=rω2ac=(rω)2r=rω2 . Следовательно, величина центростремительного ускорения через величину угловой скорости равна

ac=rω2.ac=rω2.

6,9

Советы для успеха

Уравнение, выраженное в форме a _c = rω ² , полезно для решения задач, где вы знаете угловую скорость, а не тангенциальную скорость.

Виртуальная физика

Божья коровка в 2D

В этой симуляции вы экспериментируете с положением, скоростью и ускорением божьей коровки в круговом и эллиптическом движении. Переключите тип движения с линейного на круговой и наблюдайте за векторами скорости и ускорения. Затем попробуйте эллиптическое движение и обратите внимание, как векторы скорости и ускорения отличаются от векторов кругового движения.

Проверка захвата

Чему равен угол между ускорением и скоростью при равномерном круговом движении? Какое ускорение испытывает тело при равномерном движении по окружности?

1. Угол между ускорением и скоростью равен 0°, и тело испытывает линейное ускорение.
2. Угол между ускорением и скоростью равен 0°, и тело испытывает центростремительное ускорение.
3. Угол между ускорением и скоростью равен 90°, и тело испытывает линейное ускорение.
4. Угол между ускорением и скоростью равен 90°, и тело испытывает центростремительное ускорение.

Центростремительная сила

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL][AL] Используя ту же демонстрацию, что и раньше, попросите учащихся предсказать отношения между величинами угловой скорости, центростремительного ускорения, массы и центростремительной силы. Предложите учащимся поэкспериментировать, используя веревки разной длины и разного веса.

Поскольку объект в равномерном круговом движении подвергается постоянному ускорению (за счет изменения направления), из второго закона Ньютона мы знаем, что на объект должна действовать постоянная результирующая внешняя сила.

Любая сила или комбинация сил может вызвать центростремительное ускорение. Всего несколько примеров: натяжение веревки на шаре, сила земного притяжения на Луне, трение между дорогой и шинами автомобиля при движении по кривой или нормальная сила американских горок. след на тележке во время петли.

Любая результирующая сила, вызывающая равномерное круговое движение, называется центростремительной силой. Центростремительная сила направлена ​​к центру вращения, как и центростремительное ускорение. Согласно второму закону движения Ньютона, результирующая сила вызывает ускорение массы в соответствии с F _нетто = м a . Для равномерного кругового движения ускорение равно центростремительному ускорению: a = a _c . Следовательно, величина центростремительной силы F _c равна Fc=macFc=mac .

Используя две разные формы уравнения для величины центростремительного ускорения, ac=v2/rac=v2/r и ac=rω2ac=rω2, мы получаем два выражения, включающие величину центростремительной силы Ф _с . Первое выражение в терминах тангенциальной скорости, второе в терминах угловой скорости: Fc=mv2rFc=mv2r и Fc=mrω2Fc=mrω2.

Обе формы уравнения зависят от массы, скорости и радиуса кругового пути. Вы можете использовать любое более удобное выражение для центростремительной силы. Второй закон Ньютона также гласит, что объект будет ускоряться в том же направлении, что и результирующая сила. По определению центростремительная сила направлена ​​к центру вращения, поэтому объект также будет ускоряться по направлению к центру. Прямая линия, проведенная от кругового пути к центру круга, всегда будет перпендикулярна тангенциальной скорости. Обратите внимание, что если вы решите первое выражение для р , получится

r=mv2Fc.r=mv2Fc.

Из этого выражения мы видим, что при данной массе и скорости большая центростремительная сила вызывает малый радиус кривизны, то есть крутую кривую.

Рисунок 6,8 На этом рисунке сила трения f служит центростремительной силой F _c . Центростремительная сила перпендикулярна тангенциальной скорости и вызывает равномерное круговое движение. Чем больше центростремительная сила F _c , тем меньше радиус кривизны r и тем острее кривая. Нижняя кривая имеет ту же скорость v , но большая центростремительная сила F _c создает меньший радиус r′r′ .

Смотреть физику

Центростремительная сила и интуиция ускорения

В этом видео показано, почему центростремительная сила создает центростремительное ускорение и равномерное круговое движение. Он также охватывает разницу между скоростью и скоростью и показывает примеры равномерного кругового движения.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Предупреждение о заблуждении

Некоторые студенты могут путать центростремительную силу и центробежную силу. Центробежная сила — это не реальная сила, а результат ускоряющейся системы отсчета, такой как вращающаяся машина или вращающаяся Земля. Центробежная сила относится к вымышленному центру , убегающему от силы .

Представьте, что вы раскачиваете йойо по вертикали по часовой стрелке перед собой, перпендикулярно направлению взгляда. Если струна порвется, как только йо-йо достигнет крайнего нижнего положения, ближайшего к полу. Что будет с йойо после того, как порвется струна?

1. Йо-йо полетит внутрь в направлении действия центростремительной силы.

2. Йо-йо будет лететь наружу в направлении действия центростремительной силы.

3. Йо-йо полетит влево в направлении тангенциальной скорости.

4. Йо-йо полетит вправо в направлении тангенциальной скорости.

Решение задач центростремительного ускорения и центростремительной силы

Чтобы получить представление о типичных величинах центростремительного ускорения, мы проведем лабораторную работу, оценив центростремительное ускорение теннисной ракетки, а затем в нашем первом рабочем примере сравним центростремительное ускорение автомобиля, совершающего поворот, с ускорением свободного падения. Для второго рабочего примера мы рассчитаем силу, необходимую для поворота автомобиля по кривой.

Снап Лаборатория

Оценка центростремительного ускорения

В этом упражнении вы измерите замах клюшки для гольфа или теннисной ракетки, чтобы оценить центростремительное ускорение конца клюшки или ракетки. Вы можете сделать это в замедленном темпе. Напомним, что уравнение для центростремительного ускорения имеет вид ac=v2rac=v2r или ac=rω2ac=rω2.

• Одна теннисная ракетка или клюшка для гольфа
• Один таймер
• Одна линейка или рулетка

Процедура

1. Работа с партнером. Стойте на безопасном расстоянии от партнера, когда он или она размахивает клюшкой для гольфа или теннисной ракеткой.
2. Опишите движение качелей — это равномерное круговое движение? Почему или почему нет?
3. Постарайтесь, чтобы качание было как можно ближе к равномерному круговому движению. Какие коррективы должен был внести ваш партнер?
4. Измерить радиус кривизны. Что вы измеряли физически?
5. Используя таймер, найдите либо линейную, либо угловую скорость, в зависимости от того, какое уравнение вы решите использовать.
6. Каково приблизительное центростремительное ускорение на основе этих измерений? Как вы думаете, насколько они точны? Почему? Как вы и ваш партнер можете сделать эти измерения более точными?

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Замах клюшки для гольфа или ракетки можно сделать очень близким к равномерному круговому движению. Для этого человек должен был бы перемещать его с постоянной скоростью, не сгибая руки. Длина руки плюс длина клюшки или ракетки – это радиус кривизны. Точность измерений угловой скорости и углового ускорения будет зависеть от разрешающей способности используемого таймера и ошибки человеческого наблюдения. Замах клюшки для гольфа или ракетки можно сделать очень близким к равномерному круговому движению. Для этого человек должен был бы перемещать его с постоянной скоростью, не сгибая руки. Длина руки плюс длина клюшки или ракетки – это радиус кривизны. Точность измерений угловой скорости и углового ускорения будет зависеть от разрешающей способности используемого таймера и ошибки человеческого наблюдения.

Проверка захвата

Было ли полезнее использовать уравнение ac=v2rac=v2r или ac=rω2ac=rω2 в этом упражнении? Почему?

1. Должно быть проще использовать ac=rω2ac=rω2, потому что измерение угловой скорости путем наблюдения было бы проще.
2. Должно быть проще использовать ac=v2rac=v2r, поскольку было бы проще измерить тангенциальную скорость посредством наблюдения.
3. Должно быть проще использовать ac=rω2ac=rω2, потому что измерение угловой скорости путем наблюдения будет затруднено.
4. Должно быть проще использовать ac=v2rac=v2r, потому что измерение тангенциальной скорости путем наблюдения будет затруднено.

Рабочий пример

Сравнение центростремительного ускорения автомобиля, огибающего кривую, с ускорением под действием силы тяжести

Автомобиль следует по кривой радиусом 500 м со скоростью 25,0 м/с (около 90 км/ч). Чему равно центростремительное ускорение автомобиля? Сравните центростремительное ускорение для этой довольно плавной кривой, снятой на скорости шоссе, с ускорением под действием силы тяжести ( г ).

Стратегия

Поскольку дана линейная, а не угловая скорость, наиболее удобно использовать выражение ac=v2rac=v2r для нахождения величины центростремительного ускорения.

Решение

Ввод данных значений v = 25,0 м/с и r = 500 м в выражение для a _c дает

ac=v2r=(25,20 м/с) м/с2.ac=v2r=(25,0 м/с)2500 м=1,25 м/с2.

Обсуждение

Чтобы сравнить это с ускорением свободного падения ( г = 9,80 м/с ² ), возьмем соотношение ac/g=(1,25 м/с2)/(9,80 м/с2)=0,128ac/ g=(1,25 м/с2)/(9,80 м/с2)=0,128 . Следовательно, ac=0,128gac=0,128g, что означает, что центростремительное ускорение составляет примерно одну десятую ускорения свободного падения.

Рабочий пример

Сила трения на автомобильных шинах, огибающих кривую

1. Рассчитайте центростремительную силу, действующую на автомобиль массой 900 кг, который движется по кривой радиусом 600 м на горизонтальной поверхности со скоростью 25,0 м/с.
2. Статическое трение предотвращает скольжение автомобиля. Найдите величину силы трения между шинами и дорогой, которая позволяет автомобилю пройти поворот без соскальзывания по прямой.

Стратегия и решение для (а)

Мы знаем, что Fc=mv2rFc=mv2r . Следовательно,

Fc=mv2r=(900кг)(25,0м/с)2600м=938Н.Fc=mv2r=(900кг)(25,0м/с)2600м=938Н.

Стратегия и решение для (б)

На изображении выше показаны силы, действующие на автомобиль при движении по кривой. На этой диаграмме автомобиль въезжает на страницу, как показано, и поворачивает налево. Трение действует влево, ускоряя автомобиль к центру кривой. Поскольку трение является единственной горизонтальной силой, действующей на автомобиль, в данном случае оно обеспечивает всю центростремительную силу. Следовательно, сила трения является центростремительной силой в этой ситуации и направлена ​​к центру кривой.

f=Fc=938Nf=Fc=938N

Обсуждение

Поскольку мы нашли силу трения в части (b), мы могли также найти коэффициент трения, поскольку f=µsN=µsmgf=µsN=µsmg .

Практические задачи

9.

Какое центростремительное ускорение испытывают пассажиры автомобиля, движущегося со скоростью 12 м/с по кривой радиусом 2,0 м?

1. 3 м/с ²

2. 6 м/с ²

3. 36 м/с ²

4. 72 м/с ²

10.

Рассчитайте центростремительное ускорение объекта, следующего по пути с радиусом кривизны 0,2 м и с угловой скоростью 5 рад/с.

1. 1 м/с
2. 5 м/с
3. 1 м/с ²
4. 5 м/с ²

Проверьте свое понимание

11.

Что такое равномерное круговое движение?

1. Равномерное круговое движение — это когда объект ускоряется по круговой траектории с постоянно увеличивающейся скоростью.

2. Равномерное круговое движение — это когда объект движется по круговой траектории с переменным ускорением.

3. Равномерное круговое движение — это когда объект движется по круговой траектории с постоянной скоростью.

4. Равномерное круговое движение — это когда объект движется по круговой траектории с переменной скоростью.

12.

Что такое центростремительное ускорение?

1. Ускорение объекта, движущегося по круговой траектории и направленного радиально к центру круговой орбиты
2. Ускорение объекта, движущегося по круговой траектории и направленного по касательной по круговой траектории
3. Ускорение объекта, движущегося по прямолинейному пути и направленного в направлении движения объекта
4. Ускорение объекта, движущегося по прямолинейному пути и направленного в сторону, противоположную движению объекта

13.

Существует ли результирующая сила, действующая на объект, совершающий равномерное круговое движение?

1. Да, объект ускоряется, поэтому на него должна действовать результирующая сила.

2. Да потому что разгона нет.

3. Нет, потому что есть ускорение.

4. Нет, потому что нет ускорения.

14.

Приведите два примера сил, которые могут вызвать центростремительное ускорение.

1. Сила притяжения Земли на Луну и нормальная сила
2. Сила земного притяжения на Луне и натяжение веревки на орбитальном шаре
3. Нормальная сила и сила трения, действующие на движущийся автомобиль
4. Нормальная сила и натяжение веревки на шаре

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Используйте вопросы «Проверьте свое понимание», чтобы оценить, справляются ли учащиеся с целями обучения этого раздела. Если учащиеся борются с определенной задачей, формирующее оценивание поможет определить, какая цель вызывает проблему, и направит учащихся к соответствующему содержанию.

Разница между прямолинейным движением и линейным движением

Свободное движение объекта во времени называется движением. Это можно охарактеризовать как акт смены позиции. Например, движущийся поезд, вращающийся вентилятор, катящийся шар и так далее. Несмотря на то, что планета всегда находится в движении, есть несколько видов движения, которые помогут вам лучше понять суть вещей.

Движение объекта подразделяется на четыре категории в зависимости от характера движения объекта:

• Вращательное движение ось. Рассмотрим случай вращающегося вентилятора.
• Колебательное движение – При колебательном движении объект движется вперед и назад в одном и том же движении. Рассмотрим маятник.
• Линейное движение — Это одномерное движение, происходящее по прямой линии. например, поезд на рельсах.
• Возвратно-поступательное движение – Непрерывное движение вверх-вниз или вперед-назад называется возвратно-поступательным движением. Гимнастка, например, качается на кольце.

Однако на основе пути, по которому движется объект, движение описывается двумя способами:

• Прямолинейное движение – Прямолинейное движение. Все частицы в этом движении проходят одинаковое расстояние по параллельной прямой.
• Криволинейное движение – Кривая траектории движения. Ориентация тела в пространстве остается постоянной, но траектории отдельных частиц искривлены.

Что такое линейное движение

?

Линейное движение определяется как движение тела по прямой линии или по кривой линии на плоскости. Это может быть вдоль любой кривой линии или пути.

Примеры линейного движения:

• Спортсмены бегут по прямой.
• Катание на коньках или плавание любого человека обладает линейным движением.

Типы линейного движения

1. Равномерное движение — Когда тело движется по прямой с постоянной скоростью, говорят, что оно движется равномерно. Например, рассмотрим автомобиль, который движется с постоянной скоростью по прямому маршруту. Прямая линия может использоваться для обозначения равномерного движения в графическом представлении.
2. Неравномерное движение — Когда тело проходит одно и то же расстояние за одно и то же время, говорят, что оно движется неравномерно. Это движение можно изобразить в виде кривой линии в изобразительной форме.

Что такое прямолинейное движение?

Прямолинейное движение определяется как явление, при котором тело движется только по прямой линии. Это один из видов линейного движения.

Примеры прямолинейного движения:

• Падение предметов с определенной высоты.
• Муравьи движутся по прямой.
• Движение поезда по рельсам.
• Падение камня с вершины здания на землю.

Разница между линейным движением и прямолинейным движением: 9004 ПРЕРТНОЕ Движение

49999951 или по кривой линии на плоскости.

Линейное движение	ПРЕРТНОЕ Движение
Прямолинейное движение определяется как явление, при котором тело движется только по прямой линии.
Примеры линейного движения: Спортсмены бегут по прямой. Катание на коньках или плавание любого человека обладает линейным движением.	Примеры прямолинейного движения: Падение предметов с определенной высоты. Муравьи движутся по прямой.
Проходит вдоль любой кривой или прямой на плоскости.	Только по прямой на плоскости.
При этом меняется направление движения.	При этом направление движения остается прежним.
Имеет ненулевое ускорение.	Имеет нулевое ускорение.
Это также называется поступательным движением.	Это один из типов линейного движения.
Это одномерное прямолинейное движение.	Это двумерное движение на плоскости.
Существует два типа линейного движения. Прямолинейное движение. Криволинейное движение.	Существует три типа прямолинейного движения. Равномерное прямолинейное движение. Равноускоренное прямолинейное движение. Прямолинейное движение с неравномерным ускорением.

Примеры вопросов:

Вопрос 1: Какие существуют два типа линейного движения?

Ответ:

Линейное движение бывает двух видов, их

1. Прямолинейное движение.
2. Криволинейное движение.

Прямолинейное движение:

Прямолинейное движение определяется как явление, при котором тело движется только по прямой линии. Это один из видов линейного движения.

Пример:

• Падение предметов с определенной высоты.

Криволинейное движение:

Криволинейное движение определяется как движение l объектов, движущихся по круговой траектории.

Пример: 

• Движение Земли вокруг Солнца.

Вопрос 2: Есть ли единицы измерения движения?

Ответ:

Никакое движение не имеет единиц измерения, потому что движение не является физической величиной и поэтому не может быть измерено. Так что единиц у него нет.

Вопрос 3: Человек едет в автомобиле со скоростью 8 м/с, затем внезапно останавливает автомобиль. Затормозит ли он до полной остановки с ускорением -4 м/с ² ?

Ответ:

Учитывая, что,

Начальная скорость U = 8 м/с

Окончательная скорость V = 0 м/с

Акселера

v ² = u ² + 2ad

0 ² = 8 ² + 2 × (-4) × d

64 – 8d = 0

8d = 64

d = 64 /8

= 2 м

Следовательно, расстояние, пройденное человеком на автомобиле, равно 2 м .

Вопрос 4: Мяч движется со скоростью 19 м/с на расстояние 120 м. Найдите время, необходимое для преодоления этого расстояния?

Ответ:

Указано, что,

Начальная скорость U = 10 м/с

Конечная скорость V = 0 м/с

Расстояние D = 120 M

от уравнения движения,

d = (v + u)t/2

120 = (0 + 10)t/2

120 × 2 = 10t

240 = 10t

t = 240/10

= 24 с

Следовательно, время, необходимое для преодоления этого расстояния, равно 24 с .