Прямолинейное и криволинейное движение, 9 класс

17.  Прямолинейное и криволинейное движение Сегодня мы продолжим изучать движение. Нами были рассмотрены случаи, когда тела двигались только прямолинейно, то есть по прямой линии. Но так ли уж часто такое движение мы встречаем в жизни?  Конечно же, нет. Тела обычно движутся по криволинейным траекториям. Движение планет, поездов, животных ­ все это будет примером криволинейного движения. Описать такое движение сложнее. Изменение координат будет происходить, как минимум, по двум осям, например  OX и OY.  Сравним,   как   направлены   вектора   скорости   и   перемещения   при прямолинейном и криволинейном движении. Когда   тело   движется   по   прямой,   то   направление   вектора   скорости   и вектора перемещения всегда совпадают. Для   того,   чтобы   ответить   на   этот   же   вопрос   в   случае   криволинейного движения, рассмотрим рисунок. Предположим, что тело движется из точки М1  в точку   М2  по   дуге.   Путь   –   это   длина   дуги,   перемещение   –   вектор   М1М2.   В геометрии, такой отрезок называют хордой. Мы видим, что направление скорости и перемещения не совпадают.  При криволинейном движении мы будем говорить о мгновенной скорости. Мгновенная скорость тела в каждой точки криволинейной траектории направлена по касательной к траектории в этой точке. Убедиться в этом можно, наблюдая за брызгами   из­под   колес   автомобиля,   они   так   же   вылетают   по   касательной   к окружности колеса.  Обратите   внимание,   что   скорость   имеет   в   каждой   точке   криволинейной траектории   различное   направление,   поэтому   даже   при   условии,   что   модуль скорости   остался   прежним,   если   изменилось   направление   движения,   то рассматривать нужно новый вектор. Из того, что скорость непрерывно меняется, следует, что и ускорение так же будет меняться. Следовательно, криволинейное движение – это движение с ускорением. Предположим,   тело   движется   по   некоторой   криволинейной   траектории. Таких траекторий может быть бесчисленное множество, неужели, для каждого из них   придется   описывать   свои   законы   движения?  Оказывается,   отдельные   части траектории можно, приблизительно, представить, как дуги окружностей. И само криволинейное   движение,   в   большинстве   случаев,   можно   представить   как совокупность   движений   по   дугам   окружностей   различного   радиуса.   Изучив движение по окружности, мы сможем описывать более сложные случаи движения.  Запомним,   если   скорость   тела   и   действующая   на   него   сила   направлены вдоль одной прямой, то тело движется прямолинейно, а если они направлены вдоль пересекающихся прямых, то тело движется криволинейно. Определите, по какой траектории полетит камень, вращающийся на нити, если нить внезапно оборвется? Мгновенная скорость камня направлена по касательной к криволинейной линии,   следовательно,   в   момент   обрыва,   согласно   закону   инерции,   тело   будет двигаться, сохраняя прежнюю скорость, то есть по этой же касательной. Грузовик движется по криволинейной траектории. Скорость движения по модулю   величина   постоянная.   Можно   ли   утверждать,   что   ускорение   грузовика равно нулю? Утверждать, что ускорение грузовика равно нулю нельзя, так как скорость имеет в каждой точке криволинейной траектории различное направление, поэтому даже при условии, что модуль скорости остался прежним, то рассматривать нужно новый   вектор.   Из   того,   что   скорость   непрерывно   меняется,   следует,   что   и ускорение так же будет изменяться. Мы уже знаем, что причиной ускорения является сила. Укажите, на каких участках криволинейного движения сила действовала? Ответ обоснуйте. На траектории сделаны отметки положения тела через равные промежутки времени. Сила   действовала   на   участке   0­3.   Тело   двигалось   прямолинейно,   но скорость тела менялась (тело двигалось ускоренно), то есть под действием силы.  Сила   действовала   на   участке   7­8.   Величина   скорости   не   изменилась,   но направление поменялось (тело двигалось ускоренно), то есть под действием силы.