Қозғалыс - біз өмір сүріп жатқан әлемнің басты ерекшеліктерінің бірі. Барлық денелер мен олардан тұратын бөлшектер абсолютті нөлдік температураның өзінде кеңістікте үздіксіз қозғалатыны физикадан белгілі. Бұл мақалада біз физикадағы механикалық қозғалыстың маңызды кинематикалық сипаттамасы ретінде үдеу анықтамасын қарастырамыз.
Біз қандай өлшем туралы айтып отырмыз?
Анықтамаға сәйкес, жеделдету – уақыт бойынша жылдамдықтың өзгеру процесін сандық сипаттауға мүмкіндік беретін шама. Математикалық түрде үдеу келесідей есептеледі:
a¯=dv¯/dt.
Үдеттеуді анықтауға арналған бұл формула a¯ деп аталатын лездік мәнді сипаттайды. Орташа үдеуді есептеу үшін жылдамдықтар айырмасының ұзақ уақыт аралығына қатынасын алу керек.
a¯ мәні вектор болып табылады. Егер жылдамдық дененің қарастырылатын траекториясына жанама бойымен бағытталған болса, онда үдеу болуы мүмкін.толығымен кездейсоқ жолмен бағытталған. Оның қозғалыс траекториясына және v¯ векторына еш қатысы жоқ. Соған қарамастан қозғалыстың аталған екі сипаттамасы да үдеуге байланысты. Өйткені, сайып келгенде, бұл дененің траекториясы мен жылдамдығын анықтайтын үдеу векторы.
a¯ үдеуінің қайда бағытталғанын түсіну үшін Ньютонның екінші заңын жазу керек. Белгілі пішінде ол келесідей көрінеді:
F¯=ma¯.
Теңдік екі вектордың (F¯ және a¯) бір-бірімен сандық тұрақты (m) арқылы байланысатынын айтады. Оң санға көбейткенде вектордың бағыты өзгермейтіні векторлардың қасиеттерінен белгілі. Басқаша айтқанда, үдеу әрқашан денеге жалпы F¯ күшінің әрекетіне бағытталған.
Қарастырылып отырған шама шаршы секундына метрмен өлшенеді. Мысалы, Жердің оның бетіне жақын тартылу күші денелерге 9,81 м/с2 үдеу береді, яғни ауасыз кеңістікте еркін түсетін дененің жылдамдығы 9,81-ге артады. секунд сайын м/с.
Бірқалыпты үдетілген қозғалыс түсінігі
Жалпы жағдайда үдеу анықтау формуласы жоғарыда жазылған. Бірақ іс жүзінде біркелкі үдетілген қозғалыс деп аталатын есептерді шығару қажет. Ол үдеуінің тангенциалды құрамдас бөлігі тұрақты шама болатын денелердің қозғалысы ретінде түсініледі. Біз үдеудің қалыпты құрамдас бөлігі емес, тангенциал тұрақтылығының маңыздылығын атап өтеміз.
Дененің қисық сызықты қозғалыс процесіндегі жалпы үдеуін екі компонент ретінде көрсетуге болады. Тангенциалды компонент жылдамдық модулінің өзгеруін сипаттайды. Қалыпты компонент әрқашан траекторияға перпендикуляр бағытталған. Ол жылдамдық модулін өзгертпейді, бірақ оның векторын өзгертеді.
Төменде біз жеделдету компонентіне қатысты сұрақты толығырақ қарастырамыз.
Қозғалыс түзу сызықта біркелкі үдеу
Дененің түзу сызығымен қозғалғанда жылдамдық векторы өзгермейтіндіктен, қалыпты үдеу нөлге тең. Бұл жалпы үдеу тек тангенциалды құраушымен түзілетінін білдіреді. Бірқалыпты үдетілген қозғалыс кезіндегі үдеуді анықтау келесі формулалар бойынша жүзеге асырылады:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Бұл үш теңдеу кинематиканың негізгі өрнектері болып табылады. Мұнда v0 – дененің үдеуден бұрын болған жылдамдығы. Ол бастапқы деп аталады. S мәні – дененің t уақыт ішінде түзу траектория бойынша жүріп өткен жолы.
Осы теңдеулердің кез келгеніне t уақытының қандай мәнін қойсақ та, біз әрқашан бірдей a үдеуін аламыз, өйткені ол қарастырылған қозғалыс түрі кезінде өзгермейді.
Жылдам айналдыру
Шеңбер бойымен үдеумен қозғалу - технологияда жиі кездесетін қозғалыс түрі. Мұны түсіну үшін біліктердің айналуын еске түсіру жеткілікті,дискілер, дөңгелектер, подшипниктер. Шеңбер бойымен біркелкі үдетілген қозғалыс кезінде дененің үдеуін анықтау үшін көбінесе сызықтық емес, бұрыштық шамалар қолданылады. Мысалы, бұрыштық үдеу келесідей анықталады:
α=dω/dt.
α мәні әрбір екінші квадрат үшін радианмен көрсетіледі. a шамасының тангенциалды құрамдас бөлігімен бұл үдеу келесідей байланысты:
α=at/r.
Бірқалыпты үдетілген айналу кезінде α тұрақты болғандықтан, at тангенциалды үдеу r айналу радиусының ұлғаюымен тура пропорционалды түрде артады.
Егер α=0 болса, онда айналу кезінде тек нөлдік емес қалыпты үдеу болады. Дегенмен, бұл қозғалыс біркелкі айнымалы немесе біркелкі айналу деп аталады, біркелкі жылдамдамайды.
