Параграф 20 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

🌀 Динамика криволинейного движения

🎯 Изменение вектора скорости

Действие силы на тело может изменять как модуль, так и направление вектора скорости.

• Если сила действует вдоль направления движения, то изменяется только модуль скорости.

• В этом случае тело ускоряется или замедляется.

• Если сила направлена под углом к вектору скорости, происходит изменение направления движения.

• В данном случае траектория движения становится криволинейной.

• Это наблюдается при движении тел по окружности или по дуге.

📏 Прямолинейное движение под действием силы

Когда на тело действует сила вдоль линии движения, оно ускоряется или замедляется.

• Например, шарик, привязанный к пружине и движущийся вдоль горизонтальной поверхности, будет ускоряться под действием силы упругости.

• Если эта сила направлена прямо, то траектория его движения останется прямолинейной.

• Модуль скорости изменится в зависимости от величины приложенной силы.

• Пример с шариком, привязанным к растягивающейся пружине, показывает, как сила изменяет только модуль скорости, сохраняя её направление.

🐚 Криволинейное движение под действием силы

Если сила действует на тело под углом к направлению его движения, то оно начинает двигаться по криволинейной траектории.

• Примером такого движения является движение шарика по кругу под действием силы упругости пружины.

• Когда шарик перемещается вдоль окружности, его скорость в каждой точке направлена по касательной.

• Сила упругости направлена по радиусу.

• В результате взаимодействия этих сил шарик сохраняет постоянную по модулю скорость, но изменяет её направление, двигаясь по окружности.

🔗 Связь между направлением силы и движением

Сила, действующая на тело, определяет не только модуль, но и траекторию его движения.

• Если сила направлена вдоль скорости, тело будет двигаться по прямой.

• Если сила направлена под углом, то траектория станет криволинейной, и тело начнёт двигаться по дуге или окружности.

• Чем больше угол между направлением скорости и силы, тем резче будет изменение траектории.

• Например, если на автомобиль, движущийся по дороге, действует сила трения, он может менять направление и совершать поворот.

🌉 Пример: движение автомобиля по эстакаде

Рассмотрим автомобиль, движущийся по эстакаде с постоянной скоростью 20 м/с.

• Под действием силы тяжести и силы реакции опоры автомобиль испытывает центростремительное ускорение.

• Данное ускорение направлено к центру окружности.

• Величина этой силы рассчитывается по формуле: N = m(g − v²/R).

• В верхней точке эстакады вес автомобиля уменьшается.

• Это происходит, потому что центростремительная сила уменьшает действие силы тяжести.

• Данный факт наглядно демонстрирует зависимость веса и траектории движения.

🌌 Примеры сил, создающих криволинейное движение

Криволинейное движение может возникать под действием различных сил.

• Планеты движутся вокруг Солнца под действием силы гравитации.

• Лот движется по окружности под действием силы упругости верёвки.

• Автомобиль поворачивает благодаря силе трения между шинами и дорогой.

• В каждом случае сила направлена к центру траектории.

• Это приводит к изменению направления скорости и поддержанию криволинейного движения.

💎 База параграфа

• 📐 Величины и формулы:

  • Сила реакции опоры (N) на выпуклой эстакаде — измеряется в Ньютонах (Н). N = m(g − v²/R).

  • Скорость (v) — измеряется в метрах в секунду (м/с).

  • Радиус кривизны (R) — измеряется в метрах (м).

• 🧪 Явления и опыты:

  • Движение шарика на пружине по кругу — демонстрация изменения направления скорости при постоянном модуле.

  • Уменьшение веса на эстакаде — физическое явление, вызванное направлением центростремительного ускорения вниз.

• 📖 Определения:

  • Криволинейное движение — движение, при котором сила направлена под углом к вектору скорости.

  • Касательная — направление вектора мгновенной скорости в любой точке криволинейной траектории.

  • Центростремительная сила — результирующая сила, направленная к центру кривизны траектории.

📝 Подведем итоги

• Сила, действующая вдоль движения, меняет скорость по величине.

• Сила, действующая под углом к движению, меняет траекторию на криволинейную.

• При движении по окружности вектор скорости всегда направлен по касательной, а ускорение — к центру.

• Различные по природе силы (трение, упругость, гравитация) могут выступать в роли центростремительной силы.

• Выбор траектории (прямая или дуга) целиком зависит от взаимного направления векторов силы и скорости.