Ang paglihok sa lawas ubos sa aksiyon sa gravity: kahulugan, pormula

Ang paglihok sa lawas ubos sa aksiyon sa gravity usa sa sentral nga mga tema sa dinamikong pisika. Bisan ang usa ka regular nga batang lalaki nakahibalo nga ang bahin sa dynamics gibase sa tulo ka mga balaod ni Newton . Atong sulayan nga usisaon kini nga hilisgutan sa hingpit, ug ang usa ka artikulo nga naghisgot sa matag panig-ingnan makatabang kanato sa pagtuon sa paglihok sa lawas ubos sa impluwensya sa grabidad ingon nga mapuslanon kutob sa mahimo.

Usa ka gamay nga kasaysayan

Sukad kaniadto ang mga tawo nga dugay nang nagtan-aw nga nagtan-aw uban ang pagkamaukiton sa nagkalainlaing mga panghitabo nga nahitabo sa atong kinabuhi. Sulod sa dugay nga panahon ang katawhan dili makasabut sa mga prinsipyo ug istruktura sa daghang mga sistema, hinoon, ang dugay nga pagtuon sa kalibutan nga naglibot kanato maoy nagdala sa atong mga katigulangan ngadto sa usa ka siyentipikong rebolusyon. Karong panahona, sa dihang ang mga teknolohiya nag-uswag sa talagsaon nga tulin, ang mga tawo hapit wala maghunahuna kon giunsa kini nga mga buhat o uban pang mekanismo.

Samtang ang among mga katigulangan kanunay nga interesado sa mga riddles sa natural nga mga proseso ug sa pag-organisar sa kalibutan, nangita sa mga tubag sa mga labing lisud nga mga pangutana ug wala mohunong sa pagtuon hangtud nga makit-an nila ang mga tubag niini. Pananglitan, ang bantog nga siyentipiko nga si Galileo Galilei sa ika-16 nga siglo nangutana: "Nganong ang mga lawas kanunay mapukan, unsa nga matang sa pwersa ang makadani niini sa yuta?" Sa 1589, gibutang niya ang daghang mga eksperimento, nga ang mga resulta niini hinungdanon kaayo. Detalyado niyang gitun-an ang mga sumbanan sa libre nga pagkapukan sa lainlaing mga lawas, nga naghulog sa mga butang gikan sa bantog nga torre sa siyudad sa Pisa. Ang mga balaod nga iyang nakuha napalambo ug gihulagway sa mas detalyado sa mga pormula sa laing iladong Ingles nga siyentista, si Sir Isaac Newton. Siya ang nanag-iya sa tulo ka mga balaod diin ang halos tanan nga modernong pisika gibase.

Ang kamatuoran nga ang mga balaod nga nagdumala sa paglihok sa mga lawas, gihulagway labaw pa sa 500 ka tuig na ang milabay, may kalabutan niining adlawa, nagpasabut nga ang atong planeta nagatuman sa wala mausab nga mga balaod. Ang moderno nga tawo nagkinahanglan sa labing menos nga pagtuon sa mga nag-unang mga prinsipyo sa han-ay sa kalibutan.

Mga batakan ug kaabag nga mga konsepto sa dinamika

Aron hingpit nga masabtan ang mga prinsipyo sa ingon nga kalihokan, kinahanglan una nimo nga pamilyar ang pipila ka mga konsepto. Busa, ang labing gikinahanglan nga mga termino nga pulong:

• Ang interaksyon - ang epekto sa mga lawas sa usag usa, diin adunay usa ka pagbag-o o ang sinugdanan sa ilang kalihukan nga may kalabutan sa usag usa. Adunay upat ka matang sa interaksiyon: electromagnetic, mahuyang, lig-on ug gravitational.
• Ang Speed usa ka pisikal nga gidaghanon nga nagpakita sa katulin nga ang lawas nagalihok. Ang Speed usa ka vector, nga mao, kini dili lamang usa ka bili, kondili usa usab ka direksyon.
• Ang pagpalig-on - ang bili nga nagpakita kanato sa katulin sa kausaban sa katulin sa lawas sulod sa usa ka panahon. Kini usa usab ka vector nga gidaghanon.
• Ang dalan sa agianan usa ka kurba, ug usahay usa ka tul-id nga linya nga gilatid sa lawas sa dihang naglihok. Uban sa unipormeng rectiline nga paglihok, ang trajectory mahimong motakdo sa pagbalhin sa bili.
• Ang agianan mao ang gitas-on sa trajectory, nga mao gayud ang ingon nga ang lawas milabay alang sa usa ka igong panahon.
• Ang usa ka inertial frame sa pakisayran mao ang palibot diin ang unang balaod ni Newton naghupot, nga mao, ang lawas nagpabilin sa iyang inersia, basta ang tanan nga pwersa sa gawas wala sa hingpit.

Ang gihisgutan sa ibabaw nga mga konsepto igo na sa husto nga pagdibuho o pagrepresentar sa ulo sa pagmugna sa paglihok sa lawas ubos sa impluwensya sa grabidad.

Unsa ang gahum?

Magpadayon kita sa paninugdang konsepto sa atong hilisgutan. Busa, ang kusog usa ka gidaghanon kansang kahulogan anaa sa epekto o impluwensya sa usa ka lawas sa laing gidaghanon. Ug ang puwersa sa grabidad mao ang puwersa nga naglihok nga hingpit sa matag lawas nga naa o duol sa atong planeta. Ang pangutana motungha: diin gikan kini nga gahum? Ang tubag anaa sa balaod sa universal gravitation.

Ug unsa ang pwersa sa grabidad?

Sa bisan unsang lawas gikan sa Yuta nga naapektuhan sa puwersa sa gravitational, nga naghatag kaniya sa usa ka pagpatulin. Ang Gravity kanunay adunay usa ka bertikal nga direksyon ngadto sa sentro sa planeta. Sa laing pagkasulti, ang grabidad nakadani sa mga butang sa Yuta, mao nga ang mga butang kanunay nahulog. Kini nahimo nga ang grabidad usa ka espesyal nga kaso sa pwersa sa universal gravitation. Nakuha ni Newton ang usa sa mga nag-unang mga pormula alang sa pagpangita sa pwersa sa atraksyon tali sa duha ka mga lawas. Kini ingon niini: F = G * (m ₁ x M ₂ ) / R ² .

Unsa ang pagpaspas sa grabidad?

Ang lawas, nga gibuhian gikan sa usa ka gitas-on, kanunay nga molupad ubos sa pwersa sa atraksyon. Ang paglihok sa lawas ubos sa aksiyon sa grabidad sa ibabaw ug paubos mahimong mahulagway sa mga ekwasyon, diin ang sukaranang kanunay mao ang pagpadali sa bili nga "g". Kini nga bili tungod lamang sa aksyon sa maanindot nga pwersa, ug ang bili niini maoy gibana-bana nga katumbas sa 9.8 m / s ² . Kini nahimo nga ang lawas, nga gilabay gikan sa usa ka gitas-on nga wala ang inisyal nga tulin, molihok uban ang pagpatulin sama sa bili sa "g".

Motion of the body ubos sa aksiyon sa gravity: mga pormula sa pagsulbad sa mga problema

Ang sukaranan nga pormula sa pagpangita sa gravitational force mao ang mosunod: F _gravity = m × g, diin ang m mao ang masa sa lawas diin ang pwersa molihok, ug ang "g" mao ang pagpadali sa gravity (alang sa kayano, kasagaran gituohan nga 10 m / s ² ) .

Adunay daghan pang mga pormula nga gigamit sa pagpangita sa usa o wala nga wala mahibal-i kung ang lawas molihok nga gawasnon. Busa, pananglitan, aron sa pagkalkulo sa agianan nga gibiyahe sa lawas, gikinahanglan nga ipuli ang mga nahibal-an nga mga mithi niini nga formula: S = V ₀ x T + ang usa ka x t 2/2 (ang dalan katumbas sa kantidad sa mga produkto sa inisyal nga tulin nga gipadaghan sa panahon ug ang pagpadali sa kwadrado sa panahon nga gibahin sa 2).

Mga equation sa paghulagway sa vertical nga paglihok sa lawas

Ang paglihok sa lawas ubos sa aksiyon sa gravity sa vertikal mahimong gihulagway sa usa ka equation nga sama niini: x = x ₀ + v ₀ x t + a x t ² / 2. Gamit kini nga ekspresyon, imong makita ang mga coordinate sa lawas sa usa ka nailhan nga punto sa panahon. Kinahanglan mo lamang nga ibalhin ang mga bili nga nahibal-an sa buluhaton: ang una nga lugar, ang una nga katulin (kung ang lawas dili lang gipagawas apan dunay kusog) ug pagpaspas, sa atong kahimtang kini mahimong katumbas sa acceleration g.

Sa samang paagi, imong makita ang katulin sa lawas, nga nagpalihok ubos sa puwersa sa atraksyon. Ang ekspresyon sa pagpangita sa wala mahibal-an nga gidaghanon sa bisan unsang panahon: v = v ₀ + g x t (ang inisyal nga tulin nga velocity mahimong zero, unya ang katulin mahimong katumbas sa produkto sa pagpadali sa gravity sa bili sa oras diin ang lawas naghimo sa paglihok).

Mga paglihok sa mga lawas ubos sa aksiyon sa grabidad: mga problema ug pamaagi sa ilang mga solusyon

Sa pagsulbad sa daghang mga problema nga may kalabutan sa grabidad, among gisugyot ang paggamit sa mosunod nga plano:

1. Ihulagway alang sa imong kaugalingon nga usa ka hamugaway nga inpresyo nga sumbanan, kasagaran naandan ang pagpili sa Yuta, tungod kay kini nagtagbo sa daghang kinahanglanon alang sa ISO.
2. Pagdrowing og usa ka gamay nga drowing o drowing, nga naghulagway sa nag-unang mga pwersa nga naglihok sa lawas. Ang paglihok sa lawas ubos sa aksiyon sa gravity nagpasabot sa usa ka sketch o usa ka dayagram nga nagpaila sa direksyon nga ang lawas nagalihok, kung ang usa ka acceleration sama sa g naglihok niini.
3. Dayon pilia ang direksyon alang sa pagpakita sa mga pwersa ug ang mga pagpaspas nga makuha.
4. Isulat ang wala mailhi nga mga gidaghanon ug tinoa ang ilang direksyon.
5. Sa katapusan, gamit ang mga pormula sa ibabaw aron masulbad ang mga problema, kuwentahon ang tanan nga wala mahibal-an nga mga gidaghanon pinaagi sa pag-ilis sa datos ngadto sa mga equation alang sa pagpangita sa pagpaspas o sa traversed nga dalan.

Usa ka andam nga solusyon sa sayon nga problema

Kon mahitungod sa ingon nga usa ka panghitabo sama sa paglihok sa usa ka lawas ubos sa impluwensya sa grabidad, ang pagtino kung unsaon pagsulbad ang buluhaton nga mas praktikal mahimong lisud. Bisan pa, adunay pipila ka mga lansis, nga gamiton nga sayon masulbad bisan ang labing lisud nga buluhaton. Busa, atong tan-awon ang buhing mga panig-ingnan, unsaon pagsulbad niini o sa maong suliran. Magsugod kita nga sayon sabton ang buluhaton.

Ang uban nga lawas gibuhian gikan sa gitas-on nga 20 m nga wala ang inisyal nga tulin. Tinoa kon pila ka oras nga kini moabut sa nawong sa yuta.

Solusyon: nahibal-an nato ang agianan nga gibiyahe sa lawas, nahibaloan nga ang inisyal nga tulin maoy 0. Usab, atong mahibal-an nga ang grabidad lamang ang nagalihok sa lawas, kini nagpakita nga kini nga lawas naglihok ubos sa aksiyon sa gravity, ug busa kinahanglan nga gamiton kini nga formula: S = V ₀ x T + usa ka x t 2/2. Tungod kay sa atong kaso a = g, human sa pipila ka kausaban atong makuha ang mosunod nga equation: S = g × t ² / 2. Karon kini nagpabilin lamang aron ipahayag ang oras pinaagi niini nga pormula, atong makuha ang t ² = 2S / g. Gipuli namo ang nahibal-an nga mga gidaghanon (dinhi gituohan nga ang g = 10 m / s ² ) t ² = 2 x 20/10 = 4. Tungod niini, t = 2 s.

Busa, ang atong tubag: ang lawas mahulog sa yuta sulod sa 2 segundos.

Ang lansis nga nagtugot kanimo sa madali nga pagsulbad sa problema mao ang mosunod: imong makita nga ang gihulagway nga paglihok sa lawas sa sulud sa ibabaw mahitabo sa usa ka direksyon (vertically down). Kini susama kaayo sa usa ka paspas nga paglihok, tungod kay walay pwersa nga naglihok sa lawas, gawas sa puwersa sa grabidad (gipasagdan nato ang pwersa sa pag-igo sa hangin). Tungod niini, mahimo nimong gamiton ang light formula aron makit-an ang agianan sa usa ka gilayon nga paspas nga paglihok, nga wala na ang mga hulagway sa mga drowing nga adunay mga pwersa nga naglihok sa lawas.

Usa ka pananglitan sa solusyon sa mas komplikado nga problema

Ug karon atong tan-awon kon sa unsang paagi nga mas maayo nga sulbaron ang mga problema sa paglihok sa usa ka lawas ubos sa impluwensya sa grabidad, kon ang lawas nagalihok nga dili hayag, apan adunay mas komplikado nga kinaiya sa pagbakwit.

Pananglitan, ang mosunod nga problema. Ang uban nga mga butang sa masa nga m nagalihok uban sa usa ka wala mailhi nga pagpaspas sa ubos sa nahigmata nga eroplano, ang friction coefficient nga katumbas sa k. Tinoa ang gibug-aton nga bili nga anaa sa dihang ang usa ka lawas nagalihok, kon ang anggulo sa slope α nailhan.

Solusyon: Kinahanglan nimo gamiton ang plano nga gihulagway sa ibabaw. Una sa tanan pagdibuho og usa ka hulagway sa hilig nga ayroplano nga adunay hulagway sa lawas ug sa tanan nga pwersa nga naglihok niini. Kini nahimo nga kini adunay tulo ka bahin: ang gravity, friction ug ang reaksyon nga puwersa sa suporta. Ang kinatibuk-ang equation sa mga resulta nga mga pwersa sama niini: F _friction + N + mg = ma.

Ang nag-unang bahin sa problema mao ang kondisyon sa hilig sa anggulo nga α. Sa pag-project sa mga pwersa sa axis sa ox ug sa oy axis, gikinahanglan nga tagdon kini nga kondisyon, dayon makuha ang mosunod nga ekspresyon: mg x sin α-F _friction = ma (alang sa ax axis) ug N-mg x cos α = F _friction (alang sa oy axis) .

Ang f _friction sayon nga kalkula pinaagi sa pormula sa pagpangita sa pwersa sa pagkutkut, kini katumbas sa k x mg (coefficient of friction nga gipadaghan sa produkto sa masa sa lawas ug pagpadali sa gravity). Human sa tanan nga mga kalkulasyon, kini nagpabilin lamang sa pag-ilis sa mga bili nga makita sa pormula, makabaton kita og usa ka gipayano nga equation alang sa pagkalkula sa pagpatulin diin ang lawas nagalihok subay sa inclined plane.