Problem: Ein Block mit einem Gewicht von 2 kg gleitet auf einer horizontalen Fläche unter der Wirkung einer Last mit einem Gewicht von 0,5 kg, die am Ende eines nicht dehnbaren Fadens befestigt ist, der über einen stationären Block geworfen wird. Der Reibungskoeffizient zwischen Block und Oberfläche beträgt 0,1. Finden Sie die Beschleunigung des Körpers und die Spannungskraft des Fadens. Die Massen von Block und Faden sowie die Reibung im Block können vernachlässigt werden.

Informationen aus der Geschichte Aristoteles (im 4. Jahrhundert v. Chr.) „Je schwerer der Körper, desto schneller fällt er“ Galileo Galilei () „Wir müssen den Luftwiderstand berücksichtigen ...“

Schlussfolgerungen von Galileo Galilei Galilei vermutete, dass es möglich sei, den freien Fall zu „verlangsamen“, indem man die Bewegung von Kugeln entlang einer geneigten Rutsche untersuchte. Gleichzeitig erhielt er die Formel: Galileo entdeckte, dass sich Kugeln gleichen Durchmessers, aber aus unterschiedlichen Materialien, mit der gleichen Beschleunigung entlang der Rutsche bewegen

Aufgaben 1. Ein Körper fällt aus einer Höhe von 57,5 ​​m (v = 0). Wie lange dauert es, bis der Körper fällt und mit welcher Geschwindigkeit trifft er auf dem Boden auf? 2. Ein Pfeil wird von einem Bogen mit einer Anfangsgeschwindigkeit v 0 = 30 m/s senkrecht nach oben abgefeuert. Auf welche maximale Höhe kann der Ausleger steigen? 3. Ein Körper fällt frei aus einer Höhe von 20 m über dem Boden. Welche Geschwindigkeit hat der Körper in dem Moment, in dem er den Boden berührt? In welcher Höhe ist seine Geschwindigkeit halb so hoch?

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Wiederholung

2 In Gegenwart der Atmosphäre ist die Bewegung fallender Körper tendenziell gleichmäßig.

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3 Gesetze, die den freien Fall charakterisieren, wenn V0 = 0; V = gt, wenn V0 = 0;

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Wiederholung

4 1. In dem Rohr, aus dem die Luft abgepumpt wurde, befinden sich auf gleicher Höhe ein Pellet, ein Korken und eine Vogelfeder. Welcher Körper wird später als andere den Boden der Röhre erreichen? A) Drobinka. B) Kork. B) Vogelfeder. D) Alle drei Körper erreichen gleichzeitig den Boden der Röhre. 2. Wie groß ist die Geschwindigkeit eines frei fallenden Körpers nach 3 Sekunden? V0=0m/s, g=10m/s². A) 15 m/s B) 30 m/s C) 45 m/s D) 90 m/s 3. Wie weit fliegt ein frei fallender Körper in 4 Sekunden? V0=0m/s,g=10m/s². A) 20m B) 40m C) 80m D) 160m 4. Welche Distanz legt ein frei fallender Körper in der 6. Sekunde zurück? V0 = 0 m/s, g = 10 m/s². A) 55 m B) 60 m C) 180 m D) 360 m

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5 17.11.2011 Die Bewegung eines Körpers, der senkrecht nach oben geworfen wird. Unterrichtsziele: 1. Stellen Sie sicher, dass die Bewegung eines senkrecht nach oben geworfenen Körpers gleichmäßig beschleunigt wird. 2. Besorgen Sie sich grundlegende Bewegungsformeln. 3. Nennen Sie Beispiele für eine solche Bewegung.

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Formeln

6 Die Bewegung eines Körpers, der senkrecht nach oben geworfen wird. v = vо - gt y = ho+vot - gt2/2 Die OY-Achse ist vertikal nach oben gerichtet

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Grafische Darstellung der Bewegung

7 Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm. Diagramme von Beschleunigung, Weg und Koordinaten im Vergleich zur Zeit.

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Bewegung von Körpern, die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit senkrecht nach oben geschleudert werden

8 Koordinaten über der Zeit V02>V01

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9 Die Insel Island hat ihr eigenes Tal der Geysire – Haukaldur. Hier befindet sich der berühmte Große Geysir. Wenn der Geysir seine Kraft sammelt, wirft er dreimal hintereinander einen mächtigen Strahl 40–60 Meter hoch in den Himmel . Dieses „Feuerwerk“ dauert zehn Minuten, und dann scheinen Wasser und Dampf zurück in den Schlot gesaugt zu werden. In letzter Zeit bricht der Große Geysir immer seltener aus. Doch sein Nachbar, der Stockr-Geysir, ist immer noch voller Energie und begeistert Touristen mit seinen 30 bis 40 Meter hohen Düsen. Problem: Mit welcher Geschwindigkeit bricht Wasser aus dem Krater des Großen Geysirs und des Shtokkr-Geysirs aus? Wie lange dauert der „Flug“? (Wasser aus der Mündung des Großen Geysirs bricht mit einer Geschwindigkeit von 35 m/s aus, die „Flugzeit“ des Wassers beträgt 7 s. Für den Stockr-Geysir betragen diese Werte jeweils 28 m/s und 5,6 s.)

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„Spritzende Gurke“

10 Die kriegerischste Pflanze ist die „verrückte Gurke“. Wenn er ausgewachsen ist, wird er „tollwütig“. Die Gurke löst sich krachend von ihrem Stiel und schießt 6-8 Meter aus dem Loch heraus, in dem sich kurz zuvor der Stiel der Frucht befand. Es stellt sich heraus, dass sich während der Reifung der Frucht Gase in ihr ansammeln. Wenn sie reif sind, erreicht ihr Druck in ihrem Hohlraum drei Atmosphären! Problem: Mit welcher Geschwindigkeit muss ein kernhaltiger Saftstrahl ausbrechen, um die oben angegebene Höhe zu erreichen? Wie verändert sich die Energie der Samen? (Die Geschwindigkeit des Strahls beträgt 12,6 m/s, wobei die kinetische Energie des Strahls in potentielle Energie umgewandelt wird.)

Diese Videolektion ist für das eigenständige Studium des Themas „Bewegung eines senkrecht nach oben geworfenen Körpers“ gedacht. In dieser Lektion erwerben die Schüler ein Verständnis für die Bewegung eines Körpers im freien Fall. Der Lehrer wird über die Bewegung eines vertikal nach oben geworfenen Körpers sprechen.

In der vorherigen Lektion haben wir uns mit der Bewegung eines Körpers im freien Fall befasst. Erinnern wir uns daran, dass der freie Fall (Abb. 1) eine Bewegung ist, die unter dem Einfluss der Schwerkraft stattfindet. Die Schwerkraft ist entlang des Radius senkrecht nach unten zum Erdmittelpunkt gerichtet, Erdbeschleunigung gleichzeitig gleich .

Reis. 1. Freier Fall

Wie unterscheidet sich die Bewegung eines vertikal nach oben geworfenen Körpers? Der Unterschied besteht darin, dass die Anfangsgeschwindigkeit vertikal nach oben gerichtet ist, d. h. sie kann auch entlang des Radius gezählt werden, jedoch nicht zum Erdmittelpunkt, sondern im Gegenteil vom Erdmittelpunkt nach oben (Abb. 2). Aber die Beschleunigung des freien Falls ist bekanntlich vertikal nach unten gerichtet. Das bedeutet, dass wir Folgendes sagen können: Die Aufwärtsbewegung eines Körpers im ersten Teil des Weges wird eine langsame Bewegung sein, und diese langsame Bewegung wird auch mit der Beschleunigung des freien Falls und auch unter dem Einfluss der Schwerkraft erfolgen.

Reis. 2 Bewegung eines senkrecht nach oben geworfenen Körpers

Schauen wir uns das Bild an und sehen wir, wie die Vektoren gerichtet sind und wie dies in den Referenzrahmen passt.

Reis. 3. Bewegung eines senkrecht nach oben geworfenen Körpers

In diesem Fall ist der Referenzrahmen mit der Erde verbunden. Achse Oy ist vertikal nach oben gerichtet, genau wie der Anfangsgeschwindigkeitsvektor. Auf den Körper wirkt eine nach unten gerichtete Schwerkraft, die dem Körper die Beschleunigung des freien Falls verleiht, die ebenfalls nach unten gerichtet ist.

Folgendes lässt sich festhalten: Der Körper wird es tun langsam bewegen, wird auf eine bestimmte Höhe steigen und dann wird schnell beginnen herunterfallen.

Wir haben die maximale Höhe angegeben.

Die Bewegung eines senkrecht nach oben geworfenen Körpers erfolgt in der Nähe der Erdoberfläche, wenn die Beschleunigung des freien Falls als konstant angesehen werden kann (Abb. 4).

Reis. 4. In der Nähe der Erdoberfläche

Wenden wir uns den Gleichungen zu, die es ermöglichen, die Geschwindigkeit, die Momentangeschwindigkeit und die zurückgelegte Strecke während der betreffenden Bewegung zu bestimmen. Die erste Gleichung ist die Geschwindigkeitsgleichung: . Die zweite Gleichung ist die Bewegungsgleichung für gleichmäßig beschleunigte Bewegung: .

Reis. 5. Achse Oy nach oben

Betrachten wir den ersten Bezugsrahmen – den Bezugsrahmen, der mit der Erde, der Achse, verbunden ist Oy senkrecht nach oben gerichtet (Abb. 5). Die Anfangsgeschwindigkeit ist ebenfalls vertikal nach oben gerichtet. In der vorherigen Lektion haben wir bereits gesagt, dass die Erdbeschleunigung entlang des Radius nach unten zum Erdmittelpunkt gerichtet ist. Wenn wir nun also die Geschwindigkeitsgleichung auf dieses Referenzsystem übertragen, erhalten wir Folgendes: .

Dabei handelt es sich um eine Projektion der Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Bewegungsgleichung hat in diesem Fall die Form: .

Reis. 6. Achse Oy Nach unten zeigen

Betrachten wir einen anderen Bezugsrahmen, nämlich die Achse Oy senkrecht nach unten gerichtet (Abb. 6). Was wird sich dadurch ändern?

. Die Projektion der Anfangsgeschwindigkeit hat ein Minuszeichen, da ihr Vektor nach oben zeigt und die Achse des ausgewählten Referenzsystems nach unten zeigt. In diesem Fall hat die Erdbeschleunigung ein Pluszeichen, da sie nach unten gerichtet ist. Bewegungsgleichung: .

Ein weiteres sehr wichtiges Konzept, das es zu berücksichtigen gilt, ist das Konzept der Schwerelosigkeit.

Definition.Schwerelosigkeit- ein Zustand, in dem sich ein Körper nur unter dem Einfluss der Schwerkraft bewegt.

Definition. Gewicht- die Kraft, mit der ein Körper aufgrund der Anziehungskraft auf die Erde auf eine Stütze oder Aufhängung einwirkt.

Reis. 7 Abbildung zur Gewichtsbestimmung

Wenn sich ein Körper in der Nähe der Erde oder in geringer Entfernung von der Erdoberfläche nur unter dem Einfluss der Schwerkraft bewegt, hat dies keinen Einfluss auf die Stützung oder Aufhängung. Dieser Zustand wird Schwerelosigkeit genannt. Sehr oft wird Schwerelosigkeit mit dem Konzept der Abwesenheit von Schwerkraft verwechselt. In diesem Fall ist es notwendig, sich daran zu erinnern, dass das Gewicht die Wirkung auf die Stütze ist und Schwerelosigkeit- In diesem Fall gibt es keine Auswirkungen auf die Unterstützung. Die Schwerkraft ist eine Kraft, die immer in der Nähe der Erdoberfläche wirkt. Diese Kraft ist das Ergebnis der Gravitationswechselwirkung mit der Erde.

Achten wir auf einen weiteren wichtigen Punkt im Zusammenhang mit dem freien Fall von Körpern und der Bewegung vertikal nach oben. Wenn sich ein Körper nach oben bewegt und sich mit Beschleunigung bewegt (Abb. 8), kommt es zu einer Aktion, die dazu führt, dass die Kraft, mit der der Körper auf die Unterlage einwirkt, die Schwerkraft übersteigt. Wenn dies geschieht, wird der Zustand des Körpers als Überlastung bezeichnet, oder der Körper selbst spricht von einer Überlastung.

Reis. 8. Überlastung

Abschluss

Der Zustand der Schwerelosigkeit, der Zustand der Überlastung sind Extremfälle. Grundsätzlich gilt: Wenn sich ein Körper auf einer horizontalen Fläche bewegt, bleiben das Gewicht des Körpers und die Schwerkraft meist gleich.

Referenzliste

1. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Physik: Lehrbuch. für die 9. Klasse. Durchschn. Schule - M.: Bildung, 1992. - 191 S.
2. Sivukhin D.V. Allgemeiner Physikkurs. - M.: Staatlicher Technologieverlag
3. Theoretische Literatur, 2005. - T. 1. Mechanik. - S. 372.
4. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Physik: Ein Nachschlagewerk mit Beispielen zur Problemlösung. - 2. Auflage, Überarbeitung. - X.: Vesta: Ranok Publishing House, 2005. - 464 S.

1. Internetportal „eduspb.com“ ()
2. Internetportal „physbook.ru“ ()
3. Internetportal „phscs.ru“ ()

Hausaufgaben

„Rotation eines starren Körpers“ – Gyroskop. Flache Bewegung. Gleichgewichtszustand eines starren Körpers. Drehung eines starren Körpers. Drehung eines starren Körpers um eine feste Achse. Rotationsbewegung eines starren Körpers. Eine schiefe Ebene hinunterrollen. Drehung eines starren Körpers. Eigenschaften des Trägheitsmoments. Trägheitsmomente verschiedener Körper. Kinetische Energie eines rotierenden starren Körpers.

„Newtons Dynamik“ – Trägheit. Elastische Kräfte. Newtons drittes Gesetz. Inertiale Referenzsysteme. Addition von Kräften. Grundbegriffe und Gesetze der Dynamik. Drittes Gesetz. Gewicht. Newtons erstes Gesetz. Die elastische Kraft ist der Schwerkraft entgegengesetzt gerichtet. Prinzip der Superposition. Newtons zweites Gesetz.

„Dynamikprobleme“ – Mit welcher Beschleunigung bewegen sich die Lasten? Bestimmen Sie die Beschleunigung der Lasten. Bewegung von Körpern in horizontaler Richtung. Reibungskräfte. Plan zur Lösung dynamischer Probleme. Erinnern wir uns daran, welche Kräfte wir kennen. An der Decke hängen Kugeln mit den Massen m1,m2,m3. Vertikale Bewegung. Zwei Körper mit den Massen 50 g und 100 g sind durch einen Faden verbunden.

„Dynamik eines Punktes“ – Dynamik von Galileo. Isaac Newton. Gesetz zur Verhältnismäßigkeit der Geschwindigkeit. Bewegung durch Trägheit. Newtons Gesetze. Newtons Dynamik. Newtons erstes Gesetz. Dynamik eines materiellen Punktes. Biografie. Dynamik vor Newton. Die Lehren des Aristoteles. Die Ära der völligen Reife des menschlichen Geistes. Merkmale der Newtonschen Gesetze.

„Dynamik eines materiellen Punktes“ – Körpergewicht. Der Körper wirkt auf die Federung. Veränderung des Körperimpulses. Reibung zwischen einem festen und einem flüssigen oder gasförmigen Medium. Grundgleichung der Dynamik. Kräfte in der Mechanik. Grundgleichung der translatorischen Bewegungsdynamik. Newtons Gleichung. Potenzielle Energie einer elastischen Feder. Ausdrücke in Klammern.

„Den Ball werfen“ – Der Zustand, in dem der Ball das Spielfeld trifft. Den Ball ins Spielfeld werfen. Analyse der Ergebnisse. Bestimmen Sie die Anfangsparameter. Computerexperiment. Modellentwicklung. Wird der Ball treffen? Ein Körper wird aus einer bestimmten Höhe mit einer Anfangsgeschwindigkeit geschleudert. Formales (mathematisches) Modell. Bereich der Winkelwerte.

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