Классы
Предметы

Движение тела, брошенного вертикально вверх

Этот видеоурок доступен по абонементу
Подробнее об абонементе, платных и бесплатных уроках

У вас уже есть абонемент? Войти

Оплатить абонементот 75 руб. в месяц
У вас уже есть абонемент? Войти
Движение тела, брошенного вертикально вверх

Данный видеоурок предназначается для самостоятельного прохождения темы «Движение тела, брошенного вертикально вверх». В ходе этого занятия учащиеся должны будут получить представление о движении тела, находящегося в свободном падении. Сегодня учитель расскажет о движении тела, брошенного вертикально вверх.

Введение

На предыдущем уроке мы рассмотрели вопрос движения тела, которое находилось в свободном падении. Напомним, что свободным падением мы называем такое движение, которое происходит под действием силы тяжести, направлена сила тяжести вертикально вниз по радиусу к центру Земли, ускорение свободного падения при этом равно g = 9,8 м/с2.

Решение главной задачи механики и нахождение зависимости проекции скорости от времени

Чем же будет отличаться движение тела, брошенного вертикально вверх? Отличаться будет тем, что начальная скорость V0 будет направлена вертикально вверх, т.е. тоже можно считать по радиусу, но не к центру Земли, а, наоборот, от центра Земли вверх. А вот ускорение свободного падения, как вы знаете, направлено вертикально вниз. Значит, можно сказать следующее: движение тела по вертикали вверх в первой части пути будет движением замедленным, причем это замедленное движение будет происходить тоже с ускорением свободного падения и тоже под действием силы тяжести.

Давайте обратимся к рисунку и посмотрим, как направлены вектора и как это сочетается с системой отсчета.

движение тела

Рис. 1. Движение тела, брошенного вертикально вверх

В данном случае система отсчета связана с землей. Ось У направлена вертикально вверх, так же как и вектор начальной скорости. На тело действует сила тяжести, направленная вниз по той же самой оси, которая сообщает телу ускорение свободного падения, которое тоже будет направлено вниз.

Можно отметить следующую вещь: тело будет двигаться замедленно, поднимется до некоторой высоты Н, а потом начнет ускоренно падать вниз.

Максимальную высоту мы обозначили Н, при этом Н = умакс,. Движение тела, брошенного вертикально вверх, происходит вблизи земли, тогда ускорение свободного падения будет считаться постоянным.

Давайте обратимся к уравнениям, которые дают возможность определить скорость, мгновенную скорость и пройденное расстояние при рассматриваемом движении.

Первое уравнение – это уравнение скорости, уравнение скорости. Второе уравнение – уравнение движения. Обратите внимание: здесь S, т.е. пройденное расстояние, поскольку движение у нас прямолинейное определяется следующим выражением: .

движение тела

Рис. 2. Вывод законов движения тела

Итак, первая система отсчета – система отсчета, связанная с Землей, и ось У направлена вертикально вверх, начальная скорость начальная скорость  тоже направлена вертикально вверх. На предыдущем уроке мы уже говорили, что ускорение свободного падения направлено вниз ускорение свободного падения по радиусу к центру Земли. Итак, если теперь уравнение скорости привести к данной системе отсчета, то мы получим следующее: Vy= V0y – gy. t.

Vy– это скорость в определенный момент времени. Уравнение движения в этом случае имеет вид: уравнение движения.

Второй случай, обратите внимание, здесь тоже все достаточно просто. Если мы ось У направим вертикально вниз, что от этого изменится? Изменится следующее, посмотрите: Vy = -V0y + gy. t.

Vy остается в том же самом виде, это скорость в определенный момент времени, а вот начальная скорость уже будет со знаком минус. Почему? Направлен вектор вверх, а ось выбранной системы отсчета направлена вниз, поэтому здесь появляется минус. В этом случае ускорение свободного падения будет со знаком плюс, потому что g направлена вниз. И то же самое можно сказать об уравнении движения: .

Таким образом, мы получаем законы движения тела, брошенного вертикально вверх, для двух стадий движения: замедленного движения вверх и ускоренного вниз.

Еще одно очень важное понятие, которое нужно рассмотреть, – понятие невесомости.

Невесомость и вес

Определение: невесомость – состояние, при котором тело движется только под действием силы тяжести.

Чтобы разобраться с невесомостью, вспомним определение понятия вес. Определение: вес – сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле.

Так что же такое невесомость? Если тело вблизи Земли или на небольшом расстоянии от поверхности Земли будет двигаться только под действием силы тяжести, то оно при своем движении перестает действовать на опору или подвес. Такое состояние и называется невесомостью. Очень часто невесомость путают с понятием сила тяжести. В данном случае необходимо помнить, что вес – это действие на опору, т.е. невесомость – это когда на опору действие не оказывают. Сила тяжести – это сила, которая действует непрерывно, действует всегда, везде, где бы тело ни находилось, оно испытывает на себе действие силы тяжести. Эта сила проявляется от того, что мы находимся с вами на Земле, т.е. она – результат гравитационного взаимодействия с Землей.

Перегрузка

Обратим внимание на еще один важный момент, связанный со свободным падением тел и движением вертикально вверх. Когда тело движется вверх и движется с ускорением, возникает действие, приводящее к тому, что сила, с которой тело действует на опору, превосходит силу тяжести. Если такое происходит, это состояние тела называется перегрузкой, или говорят, что само тело испытывает перегрузку.

перегрузка

Рис. 3. Перегрузка

Состояние невесомости, состояние перегрузки – это экстремальные случаи. В основном, когда тело движется по горизонтальной поверхности, вес тела и сила тяжести чаще всего остаются равными друг другу. Это происходит гораздо чаще.

Список дополнительной литературы:

1. Брагинский В.Б., Полнарёв А.Г. Удивительная гравитация. – М.: Наука, Библиотечка Квант, 1985 (выпуск 39 серии «Библиотечка Квант»).

2. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика: Учеб. для 9 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1992. – 191 с.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. — М.: Государственное издательство технико-

теоретической литературы, 2005. — Т. 1. Механика. — С. 372.

4. Физика: Механика. 10 кл.: Учеб. для углубленного изучения физики / М.М. Балашов, А.И. Гомонова, А.Б. Долицкий и др.; Под ред. Г.Я. Мякишева. – М.: Дрофа, 2002. – 496 с.

5. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга, Т. 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. – М., 1974.