Данная статья написана в целях подготовки к ЕГЭ по физике, статья содержит в себе описание раздела кинематики по физике, с подробным разбором примеров задач. Изучив данный материал вам не составит труда решать такие задания на ЕГЭ по физике, так как вы будете знакомы с данной темой.
Переходим к рассмотрению темы. Начнём с понятия о механическом движении.
Понятие механического движения означает изменение расположения тела по отношению других тел с промежутком определённого времени.
Самое понятие движение общее, оно охватывает широкий спектр различных явлений. В физике обычно изучают разные виды движения. Самым простым считают механическое.
Рассмотрим пример: тело C изменяет положение с телом О, в данном случае тело О также будет менять своё положение в соответствии с С. Механическое движение принять считать относительным, то есть если его описать, следует указывать в соответствии с каким телом его рассматривают. Примером является едущий по рельсам поезд, он движется по рельсам, значит, пассажир движется относительно данного поезда.
Телом отсчёта называют тело, в соответствии с котором рассматривают движение.
Основной задачей механики является определение расположения тела, которое движется в любое время. Для того, чтобы решать подобные задачи, движение нужно представлять в качестве изменения координат в течение времени. Для того, чтобы определить координаты, понадобится система координат, для времени – часы. То есть систему отсчёта составляют время и координаты.
Рассмотрим пример на рисунке (рис. 1).
Здесь OM является радиусом и вектором точки М. Х, у, z. Точка М служит координатой радиуса, то есть вектора.
Решением задачи будет найти точку М и её координаты, при это х = х ( t ), y = y ( t ), z = z ( t ).
Итак, рассмотрим понятие материальной точки: тело, массой и размерами которого можно пренебречь в решении задачи.
Например, поезд будет являться материальной точкой в процессе движения, когда поезд будет останавливаться, он не будет считаться материальной точкой.
Основными характеристиками движения являются:
— Путь;
— Траектория;
— Скорость;
— Ускорение;
— Перемещение.
Рассмотри каждую характеристику более подробно.
Траекторией называют линию, относительно которой тело движется.
Путь – размер траектории, которую проходит тело в процессе движения за определённый промежуток времени.
Под перемещением понимают вектор, который соединяет положение тела в начале и в конце движения.
Относительность механического движения
В КИМах задачи на движение ЕГЭ по физике встречаются довольно часто. Перейдём к рассмотрению данного раздела.
Движение тела относительно других тел является разным. Рассмотрим пример, едущего с пассажирами автобуса. Пассажиры двигаются вместе с автобусом, то есть они передвигаются относительно пути, при этом, пассажиры не движутся относительно автобуса. В этом примере рассмотрена относительность движения.
Для того, чтобы описать движение тел, следует учитывать по отношению к чему рассматривать данное движение. В этом случае тело является точкой отсчёта. Также относительным будет покой. Например, пассажир, едущий в электричке, увидев встречную, не может чётко понять какая из них движется. Для определения он будет смотреть на землю либо на небо.
Во вселенной не существует тел, которые всегда в абсолютном покое. Определить движение тело можно в соответствии с движением другого тела.
Таким образом, с различных взглядов движение одного тела можно видеть по-разному. Для них скорость тела и направление самого движения также будет выглядеть по-разному.
Для наглядности решим задачу по данной теме. В условии сказано, что две электрички, едущие навстречу друг другу, имеют скорости 70 км / ч и 60 км / ч. Пассажир одной электрички утверждаем, что вторая ехала мимо него в течение 14 секунд.
Найти: длину электрички.
Решение: V1 = 72 км / ч, V2 = 54 км / ч, t2 = 14 c. СИ: 20 м / с, 15 м / с.
Следует выбрать неподвижную систему координат, например, линейную. Система отсчёта для второго поезда перемещается V1 = — 20 м / с, поезд двигается со скоростью 15 м / с.
V = — 20 м / с – 15 м / с = — V1 + ( — V2 ).
V = — 20 м / с – 15 м / с = — 25 м / с.
I2 = V * t.
I2 = 25 м / с * 14 м / с = 350 м.
Ответ: 350 метров длина поезда.
Система отсчёта
В физике само определение системы включает в себя следующие критерии:
— Координаты;
— Время.
Движение материальной точки изучается в соответствии с данными критериями.
Обычно в физике все виды движения рассматривают как относительные. То есть любое движение рассматривают по отношению к другому телу, как было сказано выше. Например, узнать о движении Луны можно относительно созвездий, Солнца и так далее. Такие тела отсчёта будут составлять координаты.
Итак, рассмотрим составляющие систем отсчёта:
— Тело отсчёта – тело, в соответствии с которым можем выяснить изменение в движении других тел;
— Координаты;
— Время – промежуток времени, который необходим для определения нахождения тела.
Тело отсчёта можно выбрать произвольно. Нужно учитывать, что при этом равноправными являются тело, которое движется и само тело отсчёта. Любое из них следует рассматривать как тело отсчёта либо в качестве движущегося тела.
Рассмотрим пример решения задач.
Скорость ветра – 30 м / с, скорость автобуса равна 110 км / ч. Как должен двигаться автобус, для того чтобы находиться в покое.
Решение: Скорость автобуса должна быть равно скорости ветра, в этом случае он будет в состоянии покоя. Для сравнения скорости автобуса с ветром выразим: 30 м / с * ( 3600 / 1000 ) км / ч = 108 км / ч.
Ответ: из этого следует, что автобус со скоростью 110 км / ч имеет возможность двигаться так, чтобы быть в покое с ветром.
Для решения задач на подобные темы ЕГЭ физике базового уровня следует выбрать соответствующую систему координат.
В физике рассматривают несколько систем:
— Инерциальные;
— Неинерциальные;
— Подвижные;
— Неподвижные.
Рассмотрим инерциальные системы отсчёта. Инерциальной называют такую систему, в которой тело будет находиться в покое в случае, если на него не оказывают влияние другие силы. Здесь на тело оказывает воздействие инерция. В этой системе отсчёта можно более простым способом описать движение разных тел.
Неинерциальными системами считают системы, движущиеся относительно инерциальной.
Все неинерциальные системы связаны с планетой Земля. Отличительная черта неинерциальной системы – перемещение с ускорением в соответствии с инерциальной системой. В данной ситуации известные законы Ньютона требует применения дополнительных переменных. Без них описание системы отсчёта будет не достаточно правдивым. Неинерциальная система требует рассмотрения на примерах. Так как у рассматриваемых тел непростая траектория движения. Хорошим примером является движение планет. Коперник впервые изучил неинерциальное движение. Он установил, что движение нескольких тел является сложным. Ранее движение нашей планеты считали инерциальным и описывали с применением законов Ньютона.
Данный материал предназначен для самостоятельной подготовки с нуля к сдаче единого государственного экзамена по физике. Изучив его, просмотрев примеры и дополнительно порешав задачи на рассмотренные темы, вы сможете без затруднений решить их на ЕГЭ.
