Практическая работа № 1
Тема: Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты звёздного неба
Цель: познакомиться с подвижной картой звёздного неба,
научиться определять условия видимости созвездий
научиться определять координаты звезд по карте
Ход работы:
Теория.
Вид звёздного неба изменяется из-за суточного вращения Земли. Изменение вида звёздного неба в зависимости от времени года происходит вследствие обращения Земли вокруг Солнца. Работа посвящена знакомству со звёздным небом, решению задач на условия видимости созвездий и определении их координат.
Подвижная карта звёздного неба изображена на рисунке.
(Распечатать)
Перед началом работы распечатать подвижную карту звездного неба, овал накладного круга вырезать по линии, соответствующей географической широте места наблюдения. Линия выреза накладного круга будет изображать линию горизонта. Звёздную карту и накладной круг наклеить на картон. От юга к северу накладного круга натянуть нить, которая покажет направление небесного меридиана.
На карте:
- звёзды показаны чёрными точками, размеры которых характеризуют яркость звёзд;
- туманности обозначены штриховыми линиями;
- северный полюс мира изображён в центре карты;
- линии, исходящие от северного полюса мира, показывают расположение кругов склонения. На звёздной карте для двух ближайших кругов склонения угловое расстояние равно 1 ч;
- небесные параллели нанесены через 30°. С их помощью можно произвести отсчёт склонение светил δ;
- точки пересечения эклиптики с экватором, для которых прямое восхождение 0 и 12 ч., называются точками весеннего g и W равноденствий;
- по краю звёздной карты нанесены месяцы и числа, а на накладном круге – часы;
- зенит расположен вблизи центра выреза (в точке пересечения нити, изображающей небесный меридиан с небесной параллелью, склонение которой равно географической широте места наблюдения).
Для определения местоположения небесного светила необходимо месяц, число, указанное на звёздной карте, совместить с часом наблюдения на накладном круге.
Небесный экватор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира. Созвездия, через которые проходит небесный экватор, называют экваториальными. Различают созвездия южные и северные.
Созвездия Северного полушария: Большая и Малая Медведицы, Кассиопея, Цефей, Дракон, Лебедь, Лира, Волопас и др.
К южным относятся Южный Крест, Центавр, Муха, Жертвенник, Южный Треугольник.
Полюс мира — точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звёзд из-за вращения Земли вокруг своей оси. Направление на Северный полюс мира совпадает с направлением на географический север, а на Южный полюс мира — с направлением на географический юг. Северный полюс мира находится в созвездии Малой Медведицы с поляриссимой (видимая яркая звезда, находящаяся на оси вращения Земли) — Полярной звездой, южный — в созвездии Октант.
Туманность — участок межзвёздной среды, выделяющийся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба. Ранее туманностями называли всякий неподвижный на небе протяжённый объект. В 1920-е годы выяснилось, что среди туманностей много галактик (например, Туманность Андромеды). После этого термин «туманность» стал пониматься более узко, в указанном выше смысле. Туманности состоят из пыли, газа и плазмы.
Эклиптика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Плоскость эклиптики — плоскость обращения Земли вокруг Солнца (земной орбиты).
В зависимости от места наблюдателя на Земле меняется вид звездного неба и характер суточного движения звезд. Cуточные пути светил на небесной сфере — это окружности, плоскости которых параллельны небесному экватору.
Рассмотрим, как изменяется вид звездного неба на полюсах Земли. Полюс — это такое место на земном шаре, где ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор — с горизонтом.
Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе Земли, Полярная звезда будет располагаться в зените, звёзды будут двигаться по кругам, параллельным математическому горизонту, который совпадает с небесным экватором. При этом над горизонтом будут видны все звёзды, склонение которых положительно (на Южном полюсе, наоборот, будут видны все звезды, склонение которых отрицательно), а их высота в течение суток не будет изменяться.
Переместимся в привычные для нас средние широты. Здесь уже ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту. Поэтому и суточные пути звёзд также будут наклонены к горизонту. Следовательно, на средних широтах наблюдатель сможет наблюдать восходящие и заходящие звёзды.
Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части истинного горизонта, а под заходом — западной части этого горизонта.
Помимо этого, часть звёзд, располагающихся в северных околополярных созвездиях, никогда не будут опускаться за горизонт. Такие звёзды принято называть незаходящими.
А звёзды, расположенные около Южного полюса мира для наблюдателя на средних широтах будут являться невосходящими.
Отправимся дальше — на экватор, географическая широта которого равна нулю. Здесь ось мира совпадает с полуденной линией (то есть располагается в плоскости горизонта), а небесный экватор проходит через зенит.
Суточные пути всех, без исключения, звёзд перпендикулярны горизонту. Поэтому находясь на экваторе, наблюдатель сможет увидеть все звёзды, которые в течение суток восходят и заходят.
Вообще, для того, чтобы светило восходило и заходило, его склонение по абсолютной величине должно быть меньше, чем 
.
Если 
, то в Северном полушарии она будет являться незаходящей (для Южного — невосходящей).
Тогда очевидно, что те светила, склонение которых 
, являются невосходящими для Северного полушария (или незаходящими для Южного).
Экваториальная система координат — это система небесных координат, основной плоскостью в которой является плоскость небесного экватора.
Экваториальные небесные координаты:
1. Склонение (δ) — угловое расстояние светила М от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения. Обычно выражается в градусах, минутах и секундах дуги. Склонение положительно к северу от небесного экватора и отрицательно к югу от него. Объект на небесном экваторе имеет склонение 0°. Склонение северного полюса небесной сферы равно +90° Склонение южного полюса равно −90°.
2. Прямое восхождение светила (α) — угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила.
Последовательность выполнения практической работы:
Задачи практической работы:
Задача 1. Определите экваториальные координаты Альтаира (α Орла), Сириуса (α Большого Пса) и Веги (α Лиры).
Задача 2. Используя карту звёздного неба, найдите звезду по её координатам: δ = +35о; α = 1ч 6м.
Задача 3. Определите, какой является звезда δ Стрельца, для наблюдателя, находящего на широте 55о 15ʹ. Определить, восходящей или невосходящей является звезда двумя способами: с использованием накладного круга подвижной карты звездного неба и с использованием формул условия видимости звезд.
Практический способ. Располагаем подвижный круг на звездной карте и при его вращении определяем, является звезда восходящей или невосходящей.
Теоретичекий способ.
Используем формулы условия видимости звезд:
Если , то звезда является восходящей и заходящей.
Если , то звезда в Северном полушарии является незаходящей
Если , то звезда в Северном полушарии является невосходящей.
Задача 4. Установить подвижную карту звёздного неба на день и час наблюдения и назвать созвездия, расположенные в южной части неба от горизонта до полюса мира; на востоке – от горизонта до полюса мира.
Задача 5. Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера, 10 октября в 21 час. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звёздного неба.
Задача 6. Найти на звёздной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом глазом на день и час выполнения лабораторной работы.
Задача 7. Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака. Весов в полночь 15 сентября? Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?
Задача 8. Определить, какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион — для вашей широты будут незаходящими?
Задача 9. На карте звёздного неба найти пять любых перечисленных созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная корона – и определить приближённо небесные координаты (склонение, и прямое восхождение) a-звёзд этих созвездий.
Задача 10. Определить, какие созвездия будут находиться вблизи горизонта на Севере, Юге, Западе и Востоке 5 мая в полночь.
Контрольные вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:
1. Что такое звёздное небо? (Звёздное небо — множество небесных светил, видимых с Земли ночью, на небесном своде. В ясную ночь человек с хорошим зрением увидит на небосводе не более 2—3 тысяч мерцающих точек. Тысячи лет назад древние астрономы разделили звездное небо на двенадцать секторов и придумали им имена и символы, под которыми они известны и поныне.)
2. Что такое созвездия? (Созвездия — участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами. )
3. Сколько на сегодняшний день созвездий? (Сегодня есть 88 созвездий. Созвездия различны по занимаемой площади на небесной сфере и количеству звезд в них.)
4. Перечислить основные созвездия или те, которые вы знаете. (Существуют большие созвездия и маленькие. К первым относятся Большая Медведица, Геркулес, Пегас, Водолей, Волопас, Андромеда. Ко вторым — Южный Крест, Хамелеон, Летучая Рыба, Малый Пёс, Райская Птица. Конечно, мы назвали лишь малую толику, наиболее известные.)
5. Что такое карта неба? ( Это изображение звёздного неба или его части на плоскости. Карту неба астрономы разделили на 2 части: южную и северную (по аналогии с полушариями Земли.)
6. Что такое небесный экватор? (Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора.)
По окончанию практической работы студент должен представить отчет.
Отчёт должен включать ответы на все указанные пункты порядка выполнения работы и ответы на контрольные вопросы.
Список литературы
1. Воронцов-Вельяминов Б. А., Страут Е. К. «Астрономия. 11 класс». Учебник с электронным приложением — М.: Дрофа, 2017
2. Р. А. Дондукова «Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты» Руководство по проведению лабораторных работ М.: «Высшая школа» 2000
Свойством поля магнитного в любой его точке с позиции силы выступает вектор магнитной индукции [overrightarrow{mathrm{B}}].
Вектор индукции магнитного поля: главные понятия
Рассмотрим определение вектора индукции магнитного поля. Индукцию определяют как предел отношения F силы, воздействующий на магнитное поле, на ток [text { Idl }] к произведению элементарного тока [text { I }] со значением элемента проводника [text { dl }]. Другими словами, магнитная индукция действует по направлению перпендикулярно [perp] по направлению тока (или по-другому к элементу проводника [text { dl }Rightarrow] из (1), а также вектор магнитной индукции поля перпендикулярен [perp] к направлению силы, которая действует с магнитного поля.
Вектор магнитной индукции однородного поля и неоднородного
Если [overrightarrow{mathrm{B}}=mathrm{const}], то поле является однородным. Если оно не изменяется с течением времени, то про него говорят, что поле постоянное.
Вектор индукции магнитного поля: важные формулы
Важно!
Формула с векторами преобразуется в модульную форму, потому что векторы задают направление, а модульная форма — значения, которые необходимы для решения задачи.
Формула
Модуль вектора индукции однородного поля находят следующим образом:
[mathrm{B}=frac{mathrm{M}_{max }}{mathrm{P}_{mathrm{m}}}].
где [mathrm{M}_{max }] — вращающий момент в максимуме действует на контур с элементарным током, помещенный в магнитное поле, где в данном случае [mathrm{P}_{mathrm{m}}=mathrm{I} cdot mathrm{S}] — магнитный момент контура (S — площадь определенного контура).
Модуль вектора индукции магнитного поля: производные формулы
Есть еще формулы для определения модуля магнитной индукции. Она определяется как отношение силы в максимуме [mathrm{F}_{max }], которое реагирует на проводник длины (при этом L= 1 м) к силе элементарного тока [text { I }] в проводнике:
[B=frac{F_{max }}{I cdot L}]
В вакууме модуль индукции будет равен:
[mathrm{B}=mu 0 cdot mathrm{H}]
Чтобы найти вектор индукции через силу Лоренца, следует преобразовать формулу: [overrightarrow{mathrm{F}}=mathrm{q} cdot[overrightarrow{mathrm{V}} times overrightarrow{mathrm{B}}]] (Крестом обозначается произведение векторов)
[vec{F}=B cdot q cdot v cdot sin alpha]
[B=frac{F}{sin alpha cdot q v}]
В данном случае угол α — это угол между вектором индукции и скорости. Стоит отметить, что направление силы Лоренца [overrightarrow{mathrm{F}}] перпендикулярно [perp] каждому вектору, направлено по правилу Буравчика. Под символом q подразумевается заряд в магнитном поле.
Интересно
В СИ единицей модуля магнитной индукции принимается 1 Тесла (кратко — Тл), где [1 Tл=frac{H}{Aм}]
Как определяется направление вектора индукции магнитного поля?
За направление вектора индукции магнитного поля [overrightarrow{mathrm{B}}] используют направление, в котором устанавливается под воздействием поля утвердительного нормали к току с контору. Другими словами объясняют так: вектор идет в направление поступательного перемещения правого винта при вращении по направлению передвижения тока внутри контура.
Вектор индукции [overrightarrow{mathrm{B}}] обладает направлением, которое начинается со стрелки южного полюса [text { S }] (она свободна передвигается в поле) к полюсу северному [text { N }].
Магнитное поле возникает из-за электрических зарядов (элементарными токами), движущиеся в нем.
Для того чтобы определить направление вектора магнитной индукции в проводнике с элементарным током, используют правило правой руки (Буравчика). Они формулируются так:
- Для катушки с током: 4 согнутых пальца руки, которые обхватывают катушку, направляют по течению току. В это время оставленный большой палец на [90^{circ}] указывает на направление магнитной индукции [overrightarrow{mathrm{B}}] в середине катушки.
- Для прямого проводника с элементарным током: большой палец руки, который оставляется на [90^{circ}], направить по течению элементарного тока. В это время 4 согнутых пальца, которые держат проводник, показывают сторону, куда направлена индукция магнитного поля.
Задания по теме
Разберем примеры, в которых будет задействована данная формула и свойства.
Пример 1
Условие задачи:
Проводник представлен в квадратной форме. Каждая из сторон равна d. В данный момент по нему проходит элементарный ток силы I. Найдите индукцию магнитного поля в месте, где диагонали квадрата пересекаются.
Решение задачи следующее:
Сделаем рисунок, в котором плоскость совпадает с плоскостью проводника. Изобразим направление вектора индукции магнитного поля.
В данной точке О получаются проводники с элементарным током, которые расположены прямолинейно и вектор магнитной индукции поля перпендикулярен плоскости. Направления напряжености полей определяется в соответствием с правилом правого винта,то есть перпендикулярны плоскости изображения. Поэтому сумму векторов по принципу суперпозиции надо заменить на алгебраический вид. Получим следующее выражение: B=B1+B2+B3+B4
Из симметричности рисунка можно увидеть, что модули вектора индукции магнитного поля одинаковы. Получаем следующее: B=4B1
В разделе физике «Электромагнетизм» использовали одну из формул, чтобы рассчитать модуль индукции прямолинейного проводника с элементарным током.
Чтобы формула подошла к данной задачи, ее применяют в следующем виде:
[mathrm{B}_{1}=frac{mathrm{I} cdot mu_{0}}{4 mathrm{pi b}}(cos alpha-cos beta)]
углы α и β, которые отмечены на рисунке:
[beta=pi-alpha rightarrow cos beta=cos (pi-alpha)=-cos alpha]
Используем формулу [B_{1}=frac{I cdot mu_{0}}{4 pi b}(cos alpha-cos beta)] и преобразуем с применением тригонометрического свойства:
[mathrm{B}_{1}=frac{mathrm{I} cdot mu_{0}}{2 mathrm{pi b}} cdot cos alpha]
Поскольку у нас квадратная форма, то следует заметить следующее:
[mathrm{b}=mathrm{d} 2, alpha=frac{pi}{4} rightarrow cos alpha=frac{sqrt{2}}{2}]
Возьмем выведенные формулы и получим конечное выражение, то есть:
[mathrm{B}=4 cdot frac{mathrm{I} cdot mu_{0}}{pi mathrm{d}} cdot frac{sqrt{2}}{2}=frac{2 sqrt{2}}{pi mathrm{d}} cdot mathrm{I} cdot mu_{0}]
Ответ: [mathrm{B}=frac{2 sqrt{2}}{pi mathrm{d}} cdot mathrm{I} cdot mu_{0}]
Нет времени решать самому?
Наши эксперты помогут!
Пример 2
Условие задачи:
Бесконечно проводник с элементарным током (I) согнут под 90 градусов, который изображен на рисунке. Найдите вектор магнитной индукции однородного поля в точке А.
Решение задачи:
В точке А получается из двух частей проводника, то есть:
[overrightarrow{mathrm{B}}=mathrm{B}_{mathrm{II}}+mathrm{B}_{perp}]
Теперь посмотрим горизонтальный участок, где расположена точка А. Данная область проводника с элементарным током формирует поле в этой точке. Вектор индукции магнитного поля [mathrm{B}_{mathrm{II}}] равен нулю, потому что в А все углы между с радиус-векторами и с элементарным током равны π.
Следовательно, произведение векторов [[mathrm{d} vec{ l } vec{r}]] и поток вектора индукции магнитного поля в законе Био-Савара-Лапласа будет равен нулю:
[overrightarrow{mathrm{B}}=frac{mu_{0}}{4 pi} oint frac{mathrm{I}[mathrm{d} vec{l} vec{r}]}{mathrm{r}^{3}}]
В этом случае [vec{r}] — радиус-вектор, который идет от элемента [mathrm{Idvec{l}}] к точке А, в которой находится индукция магнитного поля [overrightarrow{mathrm{B}}].
Индукция бесконечного проводника в точке А была бы равна:
[mathrm{B}^{prime}=frac{mu_{0}}{2 pi} frac{mathrm{I}}{mathrm{b}}]
Но так как полу бесконечный проводник, то следуя из принципа суперпозиции, получается следующее выражение для проводника магнитной индукций равна:
[mathrm{B}=mathrm{B}_{perp}=frac{1}{2} mathrm{~B}^{prime}=frac{mu_{0}}{Pi} frac{mathrm{I}}{mathrm{b}}]
Ответ: [mathrm{B}=frac{mu_{0}}{pi} frac{mathrm{I}}{mathrm{b}}]
Содержание
- — Как найти S в физике 7 класс?
- — Как найти а в физике?
- — Как найти P по физике?
- — Как найти площадь Физика 7 класс?
- — Что означает буква А в физике?
- — Чему равна сила в физике?
- — Что такое R по физике?
- — Как найти U по физике за 8 класс?
- — Как найти силу от массы?
- — Как найти F зная M и G?
Если вам известна скорость v и время t, то вы сможете найти расстояние S по формуле S=vt. Обратите внимание на единицы измерения! Если вам дана скорость в километрах в час, то и время должно быть выражено в часах (или в метрах в секунду и секундах соответственно).
Как найти S в физике 7 класс?
Путь (s) — длина траектории, по которой двигалось тело, численно равен произведению скорости (v) тела на время (t) движения.
Как найти а в физике?
A = Fs, где А — работа, F — сила и s — пройденный путь. За единицу работы принимается работа, совершаемая силой в 1Н, на пути, равном 1 м.
Как найти P по физике?
p = g·ρ·h.
Как найти площадь Физика 7 класс?
Чтобы определить площадь тела, используют формулы: площадь прямоугольника S можно рассчитать, умножив длину прямоугольника на ширину прямоугольника. S = l 1 ⋅ l 2 . Площадь треугольника S = ah 2 , где a — сторона, h — высота, проведённая к данной стороне.
Что означает буква А в физике?
A (ампер) — единица силы электрического тока в электротехнике. Å (ангстрем) — единица длины, равная 10−10 м; внесистемная единица.
Чему равна сила в физике?
Сила равна массе тела, умноженной на его ускорение. – ускорение. Единица измерения силы – Н (ньютон). Вектор силы направлен туда же, куда и ускорение.
Что такое R по физике?
R — универсальная газовая постоянная. R — в физике: обозначение электрического сопротивления.
Как найти U по физике за 8 класс?
Основные формулы по физике для 8 класса
- Q=c*m*(t2—t1)=с*m*∆t.
- t2 – конечная температура [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)
- t1 – начальная температура [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)
- ∆t – изменение температуры [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)
- Q=q*m.
- Q=λ*m.
- Q=L*m.
- t – время [с] (секунда)
Как найти силу от массы?
F = m * a — Сила равна произведению массы на ускорение. Масса — скалярная физическая величина, измеряющая количество вещества в теле, мера инерции тела по отношению к действующей на него силе. m = F / a — Масса равна отношению силы к ускорения.
Как найти F зная M и G?
Ускорение свободного падения в упрощённом виде можно рассчитать по формуле g = F m , которая получается из формулы F = m ⋅ g , где F — сила тяжести либо вес тела в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, m — масса тела, которое притягивает планета, g — ускорение свободного падения.
Интересные материалы:
Что показано на географической карте тёмно зелёным цветом?
Что показано зеленым цветом на географической карте?
Что показывает физическая карта полушарий?
Что показывает кадастровая карта?
Что показывает публичная кадастровая карта?
Что показывает тематическая карта?
Что покрывает зеленая карта?
Что расположено на лицевой стороне карты?
Что случилось с картой совесть?
Что спрашивают на собеседовании при получении карты поляка?
Содержание материала
- Кинематика
- Видео
- Как выглядит формула пути без времени, когда скорость тела уменьшается
- Импульс
- График скорости равномерного движения
- Виды движения и формулы длины пути
- Основные формулы электричества
- Примеры решения задач
Кинематика
К оглавлению…
Путь при равномерном движении:
Перемещение S (расстояние по прямой между начальной и конечной точкой движения) обычно находится из геометрических соображений. Координата при равномерном прямолинейном движении изменяется по закону (аналогичные уравнения получаются для остальных координатных осей):
Средняя скорость пути:
Средняя скорость перемещения:
Определение ускорения при равноускоренном движении:
Выразив из формулы выше конечную скорость, получаем более распространённый вид предыдущей формулы, которая теперь выражает зависимость скорости от времени при равноускоренном движении:
Средняя скорость при равноускоренном движении:
Перемещение при равноускоренном прямолинейном движении может быть рассчитано по нескольким формулам:
Координата при равноускоренном движении изменяется по закону:
Проекция скорости при равноускоренном движении изменяется по такому закону:
Скорость, с которой упадет тело падающее с высоты h без начальной скорости:
Время падения тела с высоты h без начальной скорости:
Максимальная высота на которую поднимется тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью v, время подъема этого тела на максимальную высоту, и полное время полета (до возвращения в исходную точку):
Формула для тормозного пути тела:
Время падения тела при горизонтальном броске с высоты H может быть найдено по формуле:
Дальность полета тела при горизонтальном броске с высоты H:
Полная скорость в произвольный момент времени при горизонтальном броске, и угол наклона скорости к горизонту:
Максимальная высота подъема при броске под углом к горизонту (относительно начального уровня):
Время подъема до максимальной высоты при броске под углом к горизонту:
Дальность полета и полное время полета тела брошенного под углом к горизонту (при условии, что полет заканчивается на той же высоте с которой начался, т.е. тело бросали, например, с земли на землю):
Определение периода вращения при равномерном движении по окружности:
Определение частоты вращения при равномерном движении по окружности:
Связь периода и частоты:
Линейная скорость при равномерном движении по окружности может быть найдена по формулам:
Угловая скорость вращения при равномерном движении по окружности:
Связь линейной и скорости и угловой скорости выражается формулой:
Связь угла поворота и пути при равномерном движении по окружности радиусом R (фактически, это просто формула для длины дуги из геометрии):
Центростремительное ускорение находится по одной из формул:
Видео
Как выглядит формула пути без времени, когда скорость тела уменьшается
Если скорость тела будет уменьшаться, формулу для вычисления пути нужно будет переписать в таком виде:
[large boxed{ S = frac{ v^{2}_{0} — v^{2}}{2a} }]
Получить такую формулу можно, проделав все шаги, описанные выше. Попробуйте самостоятельно ее получить. Выводить формулу нужно, используя формулы для уменьшающейся скорости:
[ large begin{cases} S = v_{0} cdot t — displaystyle frac{a}{2} cdot t^{2} \ v = v_{0} — a cdot t end{cases} ]
Импульс
К оглавлению…
Импульс тела находится по следующей формуле:
Изменение импульса тела или системы тел (обратите внимание, что разность конечного и начального импульсов векторная):
Общий импульс системы тел (важно то, что сумма векторная):
Второй закон Ньютона в импульсной форме может быть записан в виде следующей формулы:
Закон сохранения импульса. Как следует из предыдущей формулы, в случае если на систему тел не действует внешних сил, либо действие внешних сил скомпенсировано (равнодействующая сила равна нолю), то изменение импульса равно нолю, что означает, что общий импульс системы сохраняется:
Если внешние силы не действуют только вдоль одной из осей, то сохраняется проекция импульса на данную ось, например:
График скорости равномерного движения
Т.к. скорость – это векторная величина, она характеризуется и модулем, и направлением. В зависимости от выбранного направления скорость по знаку может быть как положительной, так и отрицательной.
На рисунке 1 изображен динозавр, автомобиль и дом. Зададим ось координат $x$.
Если динозавр начнет двигаться к дому, то его скорость будет положительной, т.к. направление движения совпадает с направлением оси $x$. Если же динозавр направится к автомобилю, то его скорость будет отрицательной, т.к. направление движения противоположно направлению оси $x$.
Итак, график скорости равномерного движения имеет вид, представленный на рисунке 2.
Из графика видно, что скорость с течением времени не изменяется – она постоянна в любой выбранный момент времени. Из графика положительной скорости мы видим, что $upsilon = 6 frac{м}{с}$; из графика отрицательной — $upsilon = -4 frac{м}{с}$.
Зная скорость и время, мы можем рассчитать пройденный путь за определенный промежуток времени. Рассчитаем какой путь пройдет тело с положительной скоростью за $4 с$.
$$S = upsilon t = 6 frac{м}{с} cdot 4 c = 24 м$.$
Виды движения и формулы длины пути
Длина пути при равномерном движении (v=const) точки равна:
где t1 – начало отсчета движения, t2 – окончание отсчета. Формула (5) показывает то, что длина пути, который проходит равномерно движущаяся материальная точка – это линейная функция времени.
Если движение не является равномерным, то можно длину пути $Delta s$ на отрезке времени от $t$ до $t + Delta t$ находят как:
где $langle vrangle$ – средняя путевая скорость. При равномерном движении $langle vrangle = v$ .
Путь, который проходит материальная тоска при равнопеременном движении (a=const)вычисляют как:
где a – постоянное ускорение, v – начальная скорость движения.
Основные формулы электричества
Для многих студентов тема про электричество сложнее, чем про термодинамика, но она не менее важна. Итак, начнём с электростатики:
Переходим к постоянному электрическому току:
Далее добавляем формулы по теме: “Магнитное поле электрического тока”
Электромагнитная индукция тоже важная тема для знания и понимания физики. Конечно, формулы по этой теме необходимы:
Ну и, конечно, куда же без электромагнитных колебаний:
Примеры решения задач
1. Самым быстрым животным на Земле считается гепард. Он способен развивать скорость до $120 frac{км}{ч}$, но сохранять ее способен в течение короткого промежутка времени. Если за несколько секунд он не настигнет добычу, то, вероятнее всего, уже не сможет ее догнать. Найдите путь, который пробежит гепард на максимальной скорости за $3$ секунды.
Переведем единицы измерения скорость в СИ и решим задачу.
$120 frac{км}{ч} = 120 cdot frac{1000 м}{3600 с} approx 33 frac{м}{с}$.
Дано:$upsilon=120 frac{км}{ч}$$t = 3 c$СИ:$upsilon=33 frac{м}{с}$
Найти:$S — ?$
Показать решение и ответ
Скрыть
Решение:
Гепард двигается равномерно в течение 3 с.
Путь, который он проходит за это время:
$S = upsilon t = 33 frac{м}{с} cdot 3 с approx 100 м$
Ответ: $100 м$
2. Колибри – самые маленькие птицы на нашей планете. При полете они совершают около 4000 взмахов в минуту. Тем не менее, они способны пролетать очень большие расстояния. Например, некоторые виды данной птицы перелетают Мексиканский залив длиной $900 км$ со средней скоростью $40 frac{км}{ч}$. Сколько времени у них занимает такой полет?
Переведем единицы измерения скорость в СИ и решим задачу.
$40 frac{км}{ч} = 40 cdot frac{1000 м}{3600 с} approx 11 frac{м}{с}$;
$900 км = 900 000 м$.
Дано:$upsilon_{ср} = 40 frac{км}{ч}$$S = 900 км$CИ:$upsilon_{ср} = 11 frac{м}{с}$$S = 900 000 м$
Найти:$t-?$
Показать решение и ответ
Скрыть
Решение:
Полет колибри будет примером неравномерного движения. Зная среднюю скорость и путь, рассчитаем время перелета:
$t = frac{s}{upsilon_{ср}} = frac{900 000 м}{11 frac{м}{с}} approx 82 000 с$.
Переведем время в часы:
$1 ч = 60 мин = 60 cdot 60 c = 3600 c$.
Тогда,
$t = frac{82 000 c}{3600 c} approx 23 ч$.
Ответ: $t = 82 000 c = 23 ч$.
Теги
Эта гениальная карта объясняет, как всё в физике подогнано друг к другу
Время на прочтение
2 мин
Количество просмотров 59K
Источник изображения: DominicWalliman/YouTube
От пространства-времени до теории хаоса
Физика — огромная и сложная область знаний. Но кроме того, она ещё одна из самых захватывающих наук, потому что имеет дело с «чёрными дырами», «червоточинами», квантовой телепортацией и гравитационными волнами.
Но если вы с рождения не увлекались физикой, то довольно сложно разобраться, как сопрягаются существующие концепции — и как они связаны с изучаемыми в старших классах вещами вроде инерции или электрических цепей.
Более того, кто-то постоянно пытается доказать, что Эйнштейн ошибался, и мы много слышали о борьбе Стивена Хокинга за создание «теории всего», поэтому довольно легко запутаться в том, как это всё на самом деле складывается воедино (если складывается вообще).
Чтобы наконец прояснить ситуацию, YouTube-блоггер Доминик Валлиман создал карту, показывающую, сколько разделов физики сцеплены вместе — от эпохи Исаака Ньютона до теории относительности Эйнштейна и квантовой физики (с небольшим количеством философии для лучшего понимания предмета).
Возможно, даже мысль о «карте всей физики» бросает вас в дрожь и заставляет вспотеть — но не беспокойтесь понапрасну, когда вы посмотрите на неё, станет куда менее страшно:
Источник изображения: DominicWalliman/YouTube
Также вы можете приобрести карту в виде постера здесь, или скачать картинку в высоком разрешении.
Если вас по-прежнему слегка покачивает, не беспокойтесь — Валлиман заодно сделал потрясающую версию с анимацией, и она за восемь минут приятного времяпрепровождения проведёт вас шаг за шагом через всю историю физики. Этот ролик начнётся яблоком Ньютона, а закончится современными учёными, теми, кто пытается заглянуть внутрь «чёрных дыр» и разработать теорию, объединяющую гравитацию с квантовыми эффектами.
Видео также расскажет вам, что существует зияющая «бездна невежества», которую физикам придётся заполнить чтобы понять, как именно функционирует Вселенная; например, есть такие штуки, как тёмная материя и тёмная энергия — они «работают» исключительно в теориях, но ни разу не наблюдались фактически и тем более нет внятного объяснения их природы.
Как итог всего вышенаписанного можно сказать, что чем больше мы узнаём об окружающем мире, тем отчетливей понимаем, насколько сразу ширится пространство неизведанного; и это одна из наиболее любимых нами особенностей научного познания.
Соответственно, если кто-то уже пытался вывихнуть себе мозг, раздумывая о том, куда расширяется Вселенная или из чего именно состоит пространство-время — это руководство для вас. Ведь если всю историю мировой физики можно запихнуть в удобоваримом виде всего в восемь минут экранного времени, то она внезапно не кажется такой уж и ужасной.
Так что смотрите видео в конце статьи, а потом используйте полученную информацию, чтобы впечатлить какого-нибудь собеседника в разговорах за обеденным столом.