Реферат на тему скорость и ускорение
Обновлено: 02.07.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Профессиональное образовательное учреждение
БЫСТРОТА ДВИЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ЕЕ РАЗВИТИЯ
21.02.05 Земельно-имущественные отношения
Обучающийся групп ЗИ-344 ___________ Азаркина Марина Алексеевна
Оценка за выполнение и защиту ________
Руководитель ________________________ Литвинов Игорь Сергеевич
1 БЫСТРОТА ДВИЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ЕЕ РАЗВИТИЯ
1.1 Скоростные способности человека
1.2 Реакция в спорте
1.3 Основы развития скоростных способностей
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Скоростные характеристики движений и действий объединены под общим названием – быстрота. В самых общих чертах она характеризует способность человека совершать действия в минимальный для данных условий отрезок времени. В соответствии с современными представлениями, под быстротой понимается специфическая двигательная способность человека к экстренным двигательным реакциям и высокой скорости движений, выполняемых при отсутствии значительного внешнего сопротивления, сложной координации работы мышц, и не требующих больших энерготрат.
Физиологический механизм проявления быстроты, связанный, прежде всего, со скоростными характеристиками нервных процессов, представляется как многофункциональное свойство центральной нервной системы (ЦНС) и периферического нервно-мышечного аппарата (НМА).
Различают несколько элементарных форм проявления быстроты:
 | ||||
 | ||||
 | ||||
 | ||||
 | ||||
 | ||||
Рисунок 1 – Формы проявления быстроты
Выделяемые формы проявления быстроты относительно независимы друг от друга и слабо связаны с уровнем общей физической подготовленности. Вместе с тем, в быту, спорте и профессиональной деятельности, связанной с выполнением физических нагрузок, людям приходится сталкиваться и с другими формами проявления быстроты. Это, прежде, всего, передвижения человека с максимальной скоростью, различные прыжковые упражнения, связанные с перемещением собственного тела, единоборства и спортивные игры.
Основными средствами развития различных форм быстроты являются упражнения, требующие быстрых двигательных реакций, высокой скорости и частоты выполнения движений.
Однако, при всем том, что все такие упражнения направлены на развитие быстроты, все-таки имеются существенные методические особенности развития различных ее форм.
Актуальность данной темы объясняется тем, что развитие быстроты реагирования на действия партнёра или соперника, в профессиональной деятельности и спорте имеют огромное значение.
Цель данной работы: изучить быстроту движения как физического качество человека, в также охарактеризовать средства и методы ее развития.
Исходя из поставленной цели ставлю перед собой следующие задачи:
1 Изучить скоростные способности человека;
3 Изучить основы развития скоростных способностей.
1 БЫСТРОТА ДВИЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ЕЕ РАЗВИТИЯ
1.1Скоростные способности человека
Под скоростными способностями понимают возможности человека, обеспечивающие ему выполнение двигательных действий в минимальный для данных условий промежуток времени. Различают элементарные и комплексные формы проявления скоростных способностей. К элементарным формам относятся быстрота реакции, скорость одиночного движения, частота (темп) движений.
Быстрота реакции определяется по так называемому латентному (скрытому) периоду реакции – временному отрезку от момента появления сигнала до момента начала движения. Латентное время простой реакции у взрослых, как правило, не превышает 0,3 с.
В ряде видов спорта такие реакции одновременно являются реакциями на движущийся объект (мяч, шайба и т.п.).
Временной интервал, затраченный на выполнение одиночного движения (например, удар в боксе), тоже характеризует скоростные способности.
Частота, или темп, движений – это число движений в единицу времени (например, число беговых шагов за 10 с).
Наиболее благоприятными периодами для развития скоростных способностей как у мальчиков, так и у девочек считается возраст от 7 до 11 лет. Несколько в меньшем темпе рост различных показателей быстроты продолжается с 11 до 14–15 лет. К этому возрасту фактически наступает стабилизация результатов в показателях быстроты простой реакции и максимальной частоты движений. Целенаправленные воздействия или занятия разными видами спорта оказывают положительное влияние на развитие скоростных способностей: специально тренирующиеся имеют преимущество на 5–20% и более, а рост результатов может продолжаться до 25 лет.
Половые различия в уровне развития скоростных способностей невелики до 12–13-летнего возраста. Позже мальчики начинают опережать девочек, особенно в показателях быстроты целостных двигательных действий (бег, плавание и т.д.).
Проявление форм быстроты и скорости движений зависит от целого ряда факторов:
1 состояния центральной нервной системы и нервно-мышечного аппарата человека;
2 морфологических особенностей мышечной ткани, ее композиции (т.е. от соотношения быстрых и медленных волокон);
4 способности мышц быстро переходить из напряженного состояния в расслабленное;
5 энергетических запасов в мышце (аденозинтрифосфорная кислота – АТФ и креатинфосфат – КТФ);
6 амплитуды движений, т.е. от степени подвижности в суставах;
7 способности к координации движений при скоростной работе;
8 биологического ритма жизнедеятельности организма;
9 возраста и пола;
10 скоростных природных способностей человека.
С физиологической точки зрения быстрота реакции зависит от скорости протекания следующих пяти фаз:
1 возникновения возбуждения в рецепторе (зрительном, слуховом, тактильном и др.), участвующем в восприятии сигнала;
2 передачи возбуждения в центральную нервную систему;
3 перехода сигнальной информации по нервным путям, ее анализа и формирования эфферентного сигнала;
4 проведения эфферентного сигнала от центральной нервной системы к мышце;
5 возбуждения мышцы и появления в ней механизма активности.
Таким образом, скоростные способности – это комплекс морфофункциональных свойств человека, обеспечивающих выполнение двигательных действий в минимальный для данных условий отрезок времени. Проявления форм быстроты зависит от многих факторов. А так же занятие спортом оказывают положительное влияние на развитие скоростных способностей.
1.2Реакция в спорте
Реакция – это осознаваемое ответное действие на определенный сигнал.
Все разновидности реакции имеют одну и ту же структуру:
1 восприятие сигнала (предварительный период);
2 осознание сигнала (основной период, латентный);
3 ответное действие (исполнительный период).
С этого момента до стартового выстрела проходит предварительный период реакции. От выстрела до начала движения спортсмена – основной латентный период реакции. От начала стартовых движений до отрыва от стартовой тумбочки – исполнительный.
Реакции, как правило, очень быстротечны. Они длятся тысячные доли секунд. Но за это время система периферических и центрально-мозговых нервных процессов выполняет функции восприятия сигнала, его осознания, посылки по эфферентным путям импульсов к мышцам, обеспечивающим выполнение ответных действий.
В психологии спорта различают простые и сложные реакции:
Рисунок 2 – Простые и сложные реакции
В простых реакциях выделяют три типа: сенсорный, моторный и нейтральный. Тип реакции зависит от направленности внимания спортсмена. Например, если стартующий спортсмен ожидает команду к началу выполнения действий (на старте), то у него появляется сенсорный тип реакции. Если же спортсмен сосредоточился на предстоящих движениях, то эта реакция у него моторного типа. При нейтральном типе реакции у спортсмена нет акцента внимания.
Сложные реакции типичны для всех видов спорта, где есть противоборство соперников (бокс, фехтование, виды борьбы, спортивные игры).
Представители этих видов спорта, как правило, владеют значительным арсеналом приемов нападения, защиты, обманных действий, но все не знают заранее, как себя вести в данный момент, какой применить прием, поэтому их реакции носят характер выбора. Такие реакции тоже отличаются быстротой, но у них более длительный, по сравнению с простыми реакциями, латентный период, возникающий в результате большого количества информации, поступающей в головной мозг и требующей переработки.
Таким образом, реакции – это одно из проявлений физического качества быстроты. Быстрота реакции в спорте имеет огромное значение. Часто исход спортивной борьбы зависит от того, насколько своевременно и рационально реагирует спортсмен на изменения в соревновательной ситуации или насколько своевременно он выполняет стартовое действие. Быстрота реакций поддается совершенствованию с помощью специальных упражнений.
1.3Основы развития скоростных способностей
Несмотря на важность развития быстроты реагирования на действия партнёра или соперника, в профессиональной деятельности и спорте наибольшее значение имеет скорость выполнения целостных двигательных действие – перемещений, изменений положения тела, атак и защит в поединке и т. д.
Максимальная скорость движений, которую может проявить человек, зависит не только от скоростных характеристик его нервных процессов и быстроты двигательной реакции, но и от других способностей: динамической (скоростной) силы, гибкости, координации, уровня владения техникой выполняемых движений. Поэтому скоростные способности считают сложным комплексным двигательным качеством.
Скоростные упражнения относятся к работе максимальной мощности, непрерывная предельная продолжительность которой, даже у высококвалифицированных спортсменов, не превышает 20–25 секунд. Естественно, что у менее тренированных людей эти возможности гораздо меньше.
Скоростные способности человека очень специфичны, и прямого переноса быстроты в координационно не схожих движениях у тренированных спортсменов, как правило, не наблюдается. Небольшой перенос имеет место лишь у физически слабо подготовленных людей. Все это говорит о том, что, если Вы хотите повысить скорость выполнения каких-то специфических действий, то должны тренироваться преимущественно в скорости выполнения именно этих действий.
Профессионально-прикладной и спортивной деятельности присущи четыре основных вида скоростной работы:
2 Стартовый разгон – быстрое наращивание скорости с нуля с задачей достижения максимума за минимальное время.
3 Дистанционный – поддержание оптимальной скорости передвижения.
4 Смешанный – включает в себя все три указанных вида скоростной работы.
Для развития скоростных способностей применяют упражнения, которые должны соответствовать, по меньшей мере, трем основным условиям:
1 Возможности выполнения с максимальной скоростью.
2 Освоенность упражнения должна быть настолько хорошей, чтобы внимание можно было сконцентрировать только на скорости его выполнения.
3 Во время тренировки не должно происходить снижения скорости выполнения упражнений. Снижение скорости движений свидетельствует о необходимости прекратить тренировку этого качества, и о том, что в данном случае уже начинается работа над развитием выносливости.
Ведущими при воспитании скоростных способностей являются повторный и соревновательный методы.
В методике, направленной на повышение скорости произвольных движений, используются два основных методических приема:
1 воспитание быстроты в целостном движении;
2 аналитическое совершенствование факторов, определяющих максимальную скорость движений при выполнении упражнений.
Общей тенденцией является стремление к превышению максимальной скорости при выполнении упражнений. Поэтому, рекомендуется повторное выполнение скоростных упражнений сериями в форме постоянного соревнования между занимающимися. Состязания вызывают, как правило, эмоциональный подъём, вынуждают проявлять предельные усилия, что ведет к улучшению результатов.
Вместе с тем, необходимо знать, что при выполнении серии движений с максимальной частотой, движущейся конечности (части тела) вначале сообщается кинетическая энергия, которая затем гасится с помощью мышц-антагонистов, и этому же сегменту придается обратное ускорение, и т. д. С ростом частоты движений активность мышц может стать настолько кратковременной, что мышцы в какой-то момент времени уже не смогут за короткие промежутки времени полностью сокращаться и расслабляться. Режим их работы при этом будет приближаться к изометрическому. Поэтому, в ходе тренировок по развитию скоростных способностей, необходимо работать не только над быстротой сокращения работающих мышц, но и над быстротой их расслабления.
Одна из основных задач на начальном этапе развития скоростных способностей в профессионально-прикладной подготовке состоит в том, чтобы не специализироваться в выполнении какого-либо одного упражнения или действия, а пользоваться и варьировать достаточно большим арсеналом разнообразных средств. Скоростные упражнения для этого необходимо использовать не в стандартных, а в изменяющихся ситуациях и формах. Здесь очень полезны, конечно, подвижные и спортивные игры.
Добиться увеличения скорости движений в каком-либо упражнении можно двумя различными путями:
1. Увеличением уровня максимальной (или предельной) скорости движений.
2. Увеличением максимальной силы работающих мышц.
Вместе с тем, сама проблема силовой подготовки для улучшения скорости движений возникает лишь в том случае, если для реализации этих движений необходимы мышечные усилия, превышающие уровень 15% от максимальных силовых возможностей человека
Итак, из всего вышеизложенного, можно сделать следующие выводы.
Быстрота – это способность человека в определённых специфических условиях мгновенно реагировать с высокой скоростью движений на тот или иной раздражитель, выполняемых при отсутствии значительного внешнего сопротивления, сложной координации работы мышц в минимальный для данных условий отрезок времени и не требующих больших энергозатрат.
Двигательная реакция – это ответ на внезапно появляющийся сигнал определёнными движениями или действиями.
Скоростные качества человека определяются, прежде всего такими факторами как наследственность возраст, пол, состояние нервно – мышечного аппарата (механизм), времени суток и др.
Быстрота решающий фактор во многих видах спорта.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Афремов Джим – Книга разум чемпионов, как мыслят, тренируются, побеждают великие спортсмены. Год издания: 2017.
2 Верхошанский Юрий Витальевич – Основы специальной физической подготовки спортсменов. Год издания: 2021.
3 Маккензи Брайан – Сила. Скорость. Выносливость. Год издания: 2018.
4 Николаев А., Семенов В – Развитие выносливости у спортсменов. Год издания: 2017.
5 Якимов А.М., Ревзон А.С. – Инновационная тренировка выносливости в циклических видах спорта. Год издания: 2018.
В прошлой статье мы немножко разобрались с тем, что такое механика и зачем она нужна. Мы уже знаем, что такое система отсчета, относительность движения и материальная точка. Что ж, пора двигаться дальше! Здесь мы рассмотрим основные понятия кинематики, соберем вместе самые полезные формулы по основам кинематики и приведем практический пример решения задачи.
Траектория, радиус-вектор, закон движения тела
Кинематикой занимался еще Аристотель. Правда, тогда это не называлось кинематикой. Затем очень большой вклад в развитие механики, и кинематики в частности, внес Галилео Галилей, изучавший свободное падение и инерцию тел.
Итак, кинематика решает вопрос: как тело движется. Причины, по которым оно пришло в движение, ее не интересуют. Кинематике не важно, сама поехала машина, или ее толкнул гигантский динозавр. Абсолютно все равно.
Сейчас мы будем рассматривать самую простую кинематику – кинематику точки. Представим, что тело (материальная точка) движется. Не важно, что это за тело, все равно мы рассматриваем его, как материальную точку. Может быть, это НЛО в небе, а может быть, бумажный самолетик, который мы запустили из окна. А еще лучше, пусть это будет новая машина, на которой мы едем в путешествие. Перемещаясь из точки А в точку Б, наша точка описывает воображаемую линию, которая называется траекторией движения. Другое определение траектории – годограф радиус вектора, то есть линия, которую описывает конец радиус-вектора материальной точки при движении.
Радиус-вектор – вектор, задающий положение точки в пространстве.
Для того, чтобы узнать положение тела в пространстве в любой момент времени, нужно знать закон движения тела – зависимость координат (или радиус-вектора точки) от времени.
Перемещение и путь
Тело переместилось из точки А в точку Б. При этом перемещение тела – отрезок, соединяющий данные точки напрямую – векторная величина. Путь, пройденный телом – длина его траектории. Очевидно, перемещение и путь не стоит путать. Модуль вектора перемещения и длина пути совпадают лишь в случае прямолинейного движения.
В системе СИ перемещение и длина пути измеряются в метрах.
Перемещение равно разнице радиус-векторов в начальный и конечный моменты времени. Другими словами, это приращение радиус вектора.
Скорость и ускорение
Средняя скорость – векторная физическая величина, равная отношению вектора перемещения к промежутку времени, за которое оно произошло
А теперь представим, что промежуток времени уменьшается, уменьшается, и становится совсем коротким, стремится к нулю. В таком случае о средней скорости говорить на приходится, скорость становится мгновенной. Те, кто помнит основы математического анализа, тут же поймут, что в дальнейшем нам не обойтись без производной.
Мгновенная скорость – векторная физическая величина, равная производной от радиус вектора по времени. Мгновенная скорость всегда направлена по касательной к траектории.
В системе СИ скорость измеряется в метрах в секунду
Если тело движется не равномерно и прямолинейно, то у него есть не только скорость, но и ускорение.
Ускорение (или мгновенное ускорение) – векторная физическая величина, вторая производная от радиус-вектора по времени, и, соответственно, первая производная от мгновенной скорости
Ускорение показывает, как быстро изменяется скорость тела. В случае прямолинейного движения, направления векторов скорости и ускорения совпадают. В случае же криволинейного движения, вектор ускорения можно разложить на две составляющие: ускорение тангенциальное, и ускорение нормальное.
Тангенциальное ускорение показывает, как быстро изменяется скорость тела по модулю и направлено по касательной к траектории
Нормальное же ускорение характеризует быстроту изменения скорости по направлению. Векторы нормального и тангенциального ускорения взаимно перпендикулярны, а вектор нормального ускорения направлен к центру окружности, по которой движется точка.
Здесь R – радиус окружности, по которой движется тело.
Закон равноускоренного движения
Рассмотрим далее закон равноускоренного движения, то есть движения с постоянным ускорением. Будем рассматривать простейший случай, когда тело движется вдоль оси x.
Здесь - x нулевое- начальная координата. v нулевое - начальная скорость. Продифференцируем по времени, и получим скорость
Производная по скорости от времени даст значение ускорения a, которое является константой.
Пример решения задачи
Теперь, когда мы рассмотрели физические основы кинематики, пора закрепить знания на практике и решить какую-нибудь задачу. Причем, чем быстрее, тем лучше.
Кстати! Для всех наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы.
Решим такую задачу: точка движется по окружности радиусом 4 метра. Закон ее движения выражается уравнением S=A+Bt^2. А=8м, В=-2м/с^2. В какой момент времени нормальное ускорение точки равно 9 м/с^2? Найти скорость, тангенциальное и полное ускорение точки для этого момента времени.
Решение: мы знаем, что для того, чтобы найти скорость нужно взять первую производную по времени от закона движения, а нормальное ускорение равняется частному квадрата скорости и радиуса окружности, по которой точка движется. Вооружившись этими знаниями, найдем искомые величины.
Нужна помощь в решении задач? Профессиональный студенческий сервис готов оказать ее.
Кинематическое описание поступательного движения.
Положение материальной точки в пространстве в данный момент времени определяется по отношению к какому-либо другому телу, которое называется телом отсчета.
С ним связывается система отсчета – совокупность системы координат и часов, связанных с телом, по отношению к которому изучается движение каких-нибудь других материальных точек. Выбор системы отсчета зависит от задач исследования. При кинематических исследованиях все системы отсчета равноправны (декартовая, полярная). В задачах динамики преимущественную роль играют инерциальные системы отсчета, по отношению к которым дифференциальные уравнения движения имеют более простой вид.
В декартовой системе координат положение точки А в данный момент времени по отношению к этой системе определяется тремя координатами х, у и z, или радиусом-вектором (рис. 1.1). При движении материальной точки ее координаты с течением времени изменяются. В общем случае ее движение определяется уравнениями
или векторным уравнением
Эти уравнения называются кинематическими уравнениями движения материальной точки.
Исключая время t в системе уравнений (1.1), получим уравнение траектории движения материальной точки. Например, если кинематические уравнения движения точки заданы в форме:
то, исключая t, получим:
т.е. точка движется в плоскости z = 0 по эллиптической траектории с полуосями, равными a и b.
Траекторией движения материальной точки называется линия, описываемая этой точкой в пространстве. В зависимости от формы траектории движение может быть прямолинейным и криволинейным.
Рассмотрим движение материальной точки вдоль произвольной траектории АВ (рис. 1.2). Отсчет времени начнем с момента, когда точка находилась в положении А (t = 0). Длина участка траектории АВ, пройденного материальной точкой с момента t = 0, называется длиной пути и является скалярной функцией времени . Вектор , проведенный из начального положения движущейся точки в положение ее в данный момент времени, называется вектором перемещения. При прямолинейном движении вектор перемещения совпадает с соответствующим участком траектории и его модуль равен пройденному пути .
Скорость – это векторная физическая величина, введенная для определения быстроты движения и его направления в данный момент времени.
Пусть материальная точка движется по криволинейной траектории и в момент времени tей соответствует радиус-вектор . (рис. 1.3). В течение малого интервала времени точка пройдет путь и получит бесконечно малое перемещение . Различают среднюю и мгновенную скорости.
Вектором средней скорости называется отношение приращения радиуса-вектора точки к промежутку времени :
Вектор направлен так же, как . При неограниченном уменьшении , средняя скорость стремится к предельному значению, которое называется мгновенной скоростью или просто скоростью:
Таким образом, скорость – это векторная величина, равная первой производной радиуса-вектора движущейся точки по времени. Так как секущая в пределе совпадает с касательной, то вектор скорости направлен по касательной к траектории в сторону движения.
По мере уменьшения длина дуги все более приближается к длине стягивающей ее хорды, т.е. численное значение скорости материальной точки равно первой производной длины ее пути по времени:
Из выражения (1.5) получаем Интегрируя по времени от до , найдем длину пути, пройденного материальной точкой за время :
Если направление вектора мгновенной скорости во время движения материальной точки не изменяется, это означает, что точка движется по траектории, касательные к которой во всех точках имеют одно и то же направление. Таким свойством обладают только прямолинейные траектории. Значит, рассматриваемое движение будет прямолинейным.
Если направление вектора скорости материальной точки изменяется с течением времени, точка будет описывать криволинейную траекторию.
Если численное значение мгновенной скорости точки остается во время движения постоянным, то такое движение называется равномерным. В этом случае
Это означает, что за произвольные равные промежутки времени материальная точка проходит пути равной длины.
Если за произвольные равные промежутки времени точка проходит пути разной длины, то численное значение ее скорости с течением времени изменяется. Такое движение называется неравномерным. В этом случае пользуются скалярной величиной, называемой средней скоростью неравномерного движения на данном участке траектории. Она равна численному значению скорости такого равномерного движения, при котором на прохождение пути затрачивается то же время , что и при заданном неравномерном движении:
Если материальная точка одновременно участвует в нескольких движениях, то по закону независимости движений ее результирующее перемещение равно векторной сумме перемещений, совершаемых ею за то же время в каждом из движений в отдельности. Поэтому скорость результирующего движения находится как векторная сумма скоростей всех тех движений, в которых материальная точка участвует.
В природе чаще всего наблюдаются движения, в которых скорость изменяется как по величине (модулю), так и по направлению, т.е. приходится иметь дело с неравномерными движениями. Для характеристики изменения скорости таких движений вводится понятие ускорения.
Пусть за время движущаяся точка перешла из положения А в положение В (рис. 1.4). Вектор задает скорость точки в положении А. В положении В точка приобрела скорость, отличную от как по величине, так и по направлению и стала равной . Перенесем вектор в точку А и найдем .
Средним ускорением неравномерного движения в интервале времени от до называется векторная величина, равная отношению изменения скорости к интервалу времени :
Очевидно, что вектор совпадает по направлению с вектором изменения скорости .
Мгновенным ускорением или ускорением материальной точки в момент времени будет предел среднего ускорения:
Таким образом, ускорение есть векторная величина, равная первой производной скорости по времени.
Разложим вектор на две составляющие. Для этого из точки А по направлению скорости отложим вектор , по модулю равный . Тогда вектор , равный , определяет изменение скорости по модулю (величине) за время , т.е. . Вторая же составляющая вектора характеризует изменение скорости на время по направлению - .
Составляющая ускорения, определяющая изменение скорости по величине, называется тангенциальной составляющей . Численно она равна первой производной по времени от модуля скорости:
Найдем вторую составляющую ускорения, называемую нормальной составляющей. Допустим, что точка В достаточно близка к точке А, поэтому путь можно считать дугой окружности некоторого радиуса r, мало отличающегося от хорды АВ. Из подобия треугольников АОВ и ЕАD следует, что
откуда В пределе при поэтому вторая составляющая ускорения равна:
Она характеризует быстроту изменения скорости по направлению и направлена к центру кривизны траектории по нормали. Ее называют также центростремительным ускорением.
Полное ускорение тела есть геометрическая сумма тангенциальной и нормальной составляющих:
Из рис. 1.5 следует, что модуль полного ускорения равен:
Направление полного ускорения определяется углом между векторами и . Очевидно, что
В зависимости от значений тангенциальной и нормальной составляющих ускорения движение тела классифицируется по-разному. Если (величина скорости не изменяется по величине), движение является равномерным. Если > 0, движение называется ускоренным, если
Из курса физики 9 класса известно, что движение бывает равномерным и неравномерным. При неравномерном движении за равные промежутки времени материальная точка проходит разные расстояния, мгновенная скорость её движения также изменяется. Мера быстроты изменения скорости называется ускорением. Поговорим на эту тему, дадим определение ускорения, приведём его формулу.
Ускорение движения
Большинство движений в природе неравномерны. Если рассмотреть такое движение, то расстояния, проходимые за одинаковые промежутки времени будут разными. Следовательно, и скорость (она равна отношению пройденного расстояния ко времени прохождения) тоже будет разной.
Рис. 1. Пример неравномерного движения.
Более того, для разных движений изменение скорости за одинаковые промежутки времени также будет неодинаково. К примеру, рассмотрим разгон мяча и автомобиля. К концу разгона и тот и другой могут достичь мгновенной скорости 50 метров в секунду. Однако автомобиль достигает такой скорости за десять секунд, а мяч — в сто раз быстрее, за одну десятую секунды. Как охарактеризовать такое различие?
Физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости, называется ускорением.
Формулу ускорения легко получить, если учесть, что скорость — это быстрота изменения координаты, а ускорение — это быстрота изменения скорости:
- $\overrightarrow a$ — вектор ускорения;
- $\overrightarrow $ — вектор начальной скорости;
- $\overrightarrow v$ — вектор скорости в момент времени $t$;
- $t$ — время изменения скорости от $\overrightarrow $ до $\overrightarrow v$.
Из приведённой формулы можно получить единицу измерения ускорения. Поскольку скорость в системе СИ измеряется в метрах в секунду, а время — в секундах, то ускорение получается в метрах в секунду в квадрате (иногда говорят метр в секунду за секунду).
Рис. 2. Ускорение в физике.
Равноускоренное движение
По аналогии со скоростью ускорение может быть средним и мгновенным. Мгновенное ускорение — это ускорение, для которого промежуток времени измерения стремится к нулю:
В противном случае ускорение получается средним за время $t$.
Движение, при котором мгновенное ускорение в любой момент времени остаётся постоянным и равным среднему ускорению за любой промежуток времени, называется равноускоренным. При равноускоренном движении скорость изменяется по линейному закону.
Примером равноускоренного движения является свободное падение тела в первые секунды, когда сопротивление воздуха ещё пренебрежительно мало.
Рис. 3. Свободное падение тела.
Что мы узнали?
Быстроту изменения скорости характеризует такая физическая величина, как ускорение. Единица измерения ускорения — метр в секунду за секунду. Движение, при котором мгновенное ускорение постоянно в любой момент времени, называется равноускоренным.
Читайте также: