Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

Поступательное движение в школьной программе изучает предмет физика. Для понимания, что оно собой представляет, каким законам подчиняется, изучим основную терминологию и рассмотрим понятие на конкретных примерах, которые встречаются в повседневной жизни.

Что такое поступательное движение

Перемещение твердого тела (всех взаимосвязанных его точек) с помощью механического воздействия по заданной траектории и в определенном направлении, в результате которого отрезок из двух любых точек данного тела будет всегда параллелен своему расположению, предшествующему нынешнему, в каждый отрезок времени, называется поступательным движением.

Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

В процессе перемещения характеристика объекта не меняется: по составу, форме и величинам сторон. Причем в любой отрезок времени точки объекта обладают одним и тем же направлением модулей векторов скорости и ускорения, а их величины равны.

Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

Выделяют прямолинейное поступательное движение и криволинейное.

В качестве примеров поступательного движения в можно привести функционирование по определенной траектории различного оборудования и механизмов. 

Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

К ним относятся:

  • перемещение стрелы с грузом строительного подъемного крана относительно его кабины, в которой сидит рабочий;

  • подъем и спуск лифта в шахте;

  • педали у велосипеда. При этом каждая его точка, напротив, совершает вращательные движения;

  • совершение кабиной оборотов на колесе обозрения в парках аттракционов.

Теорема о поступательном движении

Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

Материальные точки объекта (тела), осуществляющего поступательные движения, перемещаются по одному и тому же пути, а скорости и ускорения в каждый промежуток времени совпадают по модулю вектора и направлению.

Доказательство теоремы

Докажем данную теорему. Для этого необходимо провести прямую линию через две любые точки твердого тела, осуществляющего поступательное движение – пусть это будут точки А и В. 

Полученный отрезок АВ совершает перемещение по заданному пути: А описывает траекторию АА1А2А3Аn, а В соответственно – В1В2В3Вn.

Отсюда следует, что:

  • Принимая во внимание, что размеры данного отрезка АВ неизменны (const) при перемещении, а сам он имеет свойство двигаться в пространстве параллельно своему предыдущему местоположению, значит направления точки А и точки В совпадают.

  • Соотношение радиусов-векторов точек А и В в системе координат относительно ее начала – О (Рис 1),

  • Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

    Рис.1

    можно выразить формулой:

    Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

     

    где линии пути точки А соответствует функция rA(t), точки B – rB(t). 

    Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

    Теорема доказывает, что для определения поступательного движения твердого материального объекта достаточно знать параметры перемещения любой одной его точки. Следовательно, изучая кинематику передвижения точки тела, решается задача определения поступательного движения.

    Основной закон динамики поступательного движения

    Основной закон динамики поступательного движения трактует II закон Ньютона. 

    Формулировка закона звучит следующим образом:

    Совокупность равнодействующих сил, оказывающих воздействие на материальное тело, способствует возникновению ускорения. То есть, ускорение прямо пропорционально векторному суммарному значению оказываемых на него сил, и обратно пропорционально массе объекта.

    Основное уравнение закона приведено ниже:

    Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

    или

    Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

    где m — масса твердого тела;

    Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

     — векторное ускорение тела;

    Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

     — векторная сумма всех сил, воздействующих на твердое тело.

    Причем у равнопеременного движения векторное ускорение

    Поступательное движение — характеристика, формулы и примеры расчетов

     = const, то есть неизменно по направлению и модулю, а при равномерном – равно 0.

    II закон Ньютона работает исключительно в ИСО (инерциальная система отсчета), где объекты двигаются равномерно, прямолинейно или находятся в состоянии покоя.

    Беликова Ирина

    Учитель физики, информатики и вычислительной техники. Победитель конкурса лучших учителей Российской Федерации в рамках Приоритетного Национального Проекта "Образование".

    Оцените автора
    Добавить комментарий

    Вставить формулу как
    Блок
    Строка
    Дополнительные настройки
    Цвет формулы
    Цвет текста
    #333333
    Используйте LaTeX для набора формулы
    Предпросмотр
    \({}\)
    Формула не набрана
    Вставить
    Adblock
    detector